コア処理方法
【課題】 本発明は、コアを収納するコアチューブの取扱を、無酸素状態を中断せず全操作を作業デッキ上で行うコア処理方法の提供を目的する。
【解決手段】 コアチューブを掘削孔に貯水した無酸素水下で仮包装し、切分密封槽２０１に移動する。切分密封槽２０１には予め無酸素水を貯水し、切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下にコア取扱チューブ２０５を配置する。コアチューブを切分密封槽の無酸素水面下に沈め、コアＢをコアチューブからコア取扱チューブ２０５内に取り出す。さらにコア取扱チューブ２０５内に不活性ガスを供給して無酸素空間２０６を形成する。コア取扱チューブ２０５内で無酸素水面２０４下から無酸素空間２０６にコアＢを引き上げて、ダイヤモンドブレード２１２によりコアＢを切分けて切分けコアＣを生成し不透気性袋２１４に収容する。不透気性袋２１４に収容された切分けコアＣを三次元加圧保存用セルに収容する。
【解決手段】 コアチューブを掘削孔に貯水した無酸素水下で仮包装し、切分密封槽２０１に移動する。切分密封槽２０１には予め無酸素水を貯水し、切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下にコア取扱チューブ２０５を配置する。コアチューブを切分密封槽の無酸素水面下に沈め、コアＢをコアチューブからコア取扱チューブ２０５内に取り出す。さらにコア取扱チューブ２０５内に不活性ガスを供給して無酸素空間２０６を形成する。コア取扱チューブ２０５内で無酸素水面２０４下から無酸素空間２０６にコアＢを引き上げて、ダイヤモンドブレード２１２によりコアＢを切分けて切分けコアＣを生成し不透気性袋２１４に収容する。不透気性袋２１４に収容された切分けコアＣを三次元加圧保存用セルに収容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質調査や水文特性調査、環境汚染調査、地化学試験調査、地下微生物調査用に無酸素水を使用して採取した無酸素コアを、加工保存等の処理を行うコア処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設の立地・設計における環境安全事前評価用のコアとしては、酸素汚染のないものを採取し、供試体を調製する必要がある。また、一般環境調査においても、地下水汚染の原因とされるクローム、砒素、マンガン等は、酸化によって化合物（イオン）の形・溶解度・地中移行速度等が異なってしまうため、酸素存在下において採取されたコアサンプルでは、高精度な環境調査を行うことができないので、酸素汚染のないものを採取し、供試体を調製する必要がある。さらに地下微生物調査においては、嫌気性・好気性の別を問わず、試料採取に伴う地下環境中の酸素濃度あるいは有機物濃度に対する撹乱を避けなければ、高精度の試料採取・環境調査を行うことができない。
【０００３】
このため、試料に対する還元剤の添加や水素添加によって還元的雰囲気を再現しようという努力は、無益であるばかりか、試験・調査に対して有害である。従って、酸素汚染のないものを採取し、さらに空気に触れないよう留意してコアサンプルを所定形状に調製・無酸素状態を維持したまま保管・輸送する必要がある。
【０００４】
第１の従来技術として、本出願人は、先ず清水に不活性ガスを吹込んでボーリング用水に使用し掘進を行い、一方ビニルスリーブに収納されているとの理由から不用意にコアチューブを地上大気中で取扱ってコアを取出して、ケース中に収納し、減圧排気後不活性ガスを注入する等を検討したことがある。
【０００５】
第２の従来技術として、コアサンプルを低酸素環境下でボーリングにより採取するため、昇温脱気システムや、さらに不活性ガスを吹き込んだ水を掘削水として使用することが考えられてきた。即ち、このシステムは、水を加熱して密封チャンバ内に供給し、密封チャンバの上部に位置する気層から気体を強制脱気することにより、一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量はその気体の圧力（分圧）に比例するというヘンリーの原則を利用して、水に溶存する酸素を気相に追い出して低酸素水を作成し、この低酸素水を錐冠（例えばダイヤモンドビットやメタルクラウン）付きのコアチューブに連結されるロッド内へ圧送してコアサンプル周辺を低酸素環境にするというものである。
【０００６】
さらに、第３の従来技術として、本出願人による特許文献１に記載されたように、採取したビニルスリーブ入り無酸素状態のコア(以下「コア」という)収納コアチューブを無酸素水中で取扱う、掘削孔上部に表層水と縁を切るためのケーシングを設け、これを内蔵する形で設けられた無酸素水を湛水した大型水槽中で、コアチューブ及びコアを取扱うという方法がとられていた。
【特許文献１】特開２００２−２９５１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、第１の従来技術では、幾つかの不備があり無酸素コアの取得や取扱に関して現実的ではなかった。即ち、掘削水に関しては、清水に単純に不活性ガスを吹込むだけでは、不活性ガスは水中から直に気泡として逸脱し、不活性ガスを浪費するばかりで、十分に溶存酸素濃度が低下した無酸素水を得ることが出ないので、所期のコアを得ることができない。
【０００８】
しかも、採取コアを地上で取扱う操作において、コアを収納・取扱うためのコアチューブとホィスティングスイベルには通気・通水孔がついており、さらにビニルスリーブの両端が開放状態であるので、コアチューブの地上取出し操作にともない、必然的にビニルスリーブ中の掘削水は逸脱し、空気と置換した状態に達し、空気中酸素による酸化の進行、好気性菌の爆発的増殖、嫌気性菌の壊滅等の現象をもたらすという問題があり、品質の良い調査を望むべくも無かった。このような不注意な操作後に、例え空気で満された容器中に収納して脱気しても、容器中の酸素は完全に除去することができず、さらに、コア中の残留応力と含水比低下をもたらし、その結果コアが一旦経験した空気による酸化影響を減圧除去できないという矛盾が生じている。
【０００９】
さらに、第２の従来技術に係る方法では、水温をある程度高めに上昇させないと、水中に溶存している酸素を十分に取り除くことができず、しかも１００℃においてすら酸素は水に対する溶解度から、常温に比較して１／３量に低減するに留まっている。さらに、これを実現するためには、大量の水を、高めの水温になるように加熱するのに大量のエネルギーを必要とするため、コスト高になってしまう。
【００１０】
また、密封チャンバ内から温水を下流側に送水ポンプで送る際に、送水ポンプの上流側で気泡を生じがちであるため、キャビテーションの問題が生じる。従って、これを防止するために送水ポンプを密封チャンバに対して相対的に低い位置に設置しなければならず、そのためにボーリングシステム全体の設備設置にも追加の費用と時間がかかるという問題がある。しかもこの方法では、採取した無酸素状態のコアを収納したコアチューブを空気中で取扱うという点に関しては解決するに至らない。
【００１１】
第３の従来技術に係る特許文献１に記載の方法では、ボーリング工事の操業開始に先立ち、本格的土木工事を伴う水槽の半地下式埋設や、この水槽と掘削孔のケーシングの水密一体化を行う必要がある等の作業があり、その後に初めて、掘削コア採取装置を設置する仮設(架台のことで以下デッキという)を組み立てることができるようになる。従って、本格的土木工事を必要とするので、経費的にも、環境負荷としても、工期的にも負担が大きくこの技術の実用化に多くの問題点を残していた。
【００１２】
しかもその操作に当たっては、ビニルスリーブ入りの無酸素コアを収納するコアチューブをケーシングから取出して作業台へ移動する場合に、作業者が無酸素水槽中で半身を水に漬かって移動作業を実施し、さらにコアの適切な試料長への切分けと不透気袋への封込操作等を、全てデッキの下の無酸素水中で実施する必要があった。このように試料調製の重要部分が、デッキの下の無酸素水槽中の操作を主体としていたため、厳冬季における作業は困難であった。
【００１３】
さらに、微生物試験用試料調製のために、無酸素コアを不活性ガス中で切分ける作業や、引続き不透気性袋に収納する作業を水中ではなく、不活性ガス中で実施することは、事実上不可能であった。
【００１４】
以上の通り、既存技術である減酸素コア採取・加工法や、無酸素状態の中断を防止するばかりか、無酸素水中で切分けその他の操作を実施したために微生物試験・研究のようなケースでは、無酸素水に微生物が含まれており、無酸素水中でコアの切分け等を行っていたため、無酸素水に含まれる微生物に基くコアの汚染が避けられないという欠点を克服することが課題であった。
【００１５】
そこで本発明は、上記既存技術の無酸素コアを収納するコアチューブの取扱、このコアチューブからの無酸素コアの取出しという全操作を無酸素状態を中断することなく、さらに全操作をデッキ上で実施し、さらに無酸素コアを不活性ガス雰囲気で切分け、不透気性袋中に収納することを可能とするコア処理方法の提供を目的としている。
【００１６】
一方必要に応じてこの不透気性袋に封入された無酸素コアを、力学試験や透水試験に供するためには、地下応力を復元する三次元加圧保存用セル中への封入操作についても、平行して可能ならしめることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のコア処理方法は上記課題を解決するものであって、請求項１記載の発明は、無酸素水中で掘削コア採取装置３００により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、掘削孔に配置されるケーシング６０４の地表側上部に可撓製パイプ６０６を取り付ける可撓製パイプ取付工程と、前記可撓製パイプ６０６に無酸素水供給パイプ６０８を経由して無酸素水を供給し貯水する可撓製パイプ貯水工程と、前記可撓製パイプの無酸素水面６１６下で、前記コアを収容しているコアチューブ(以下コアバレルの総称として使用)６１４を支持具６１２により支持するコアチューブ支持工程と、前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、前記可撓製パイプ６０６の無酸素水面６１６下で、前記コアチューブ６１４からロッドを切離し、当該コアチューブ６１４を酸素の混入を防止する可撓製スリーブ６２２で覆って仮包装する仮包装工程と、仮包装された前記コアチューブを切分密封槽に移送する移送工程３７０と、前記切分密封槽２０１に無酸素水を貯水する切分密封槽貯水工程と、前記切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下に、コア取扱チューブ２０５を配置するコア取扱チューブ配置工程と、前記切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下で、前記コアＢを前記コアチューブからコア取扱チューブ２０５内に取り出すコア取出工程と、前記切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下で、前記コア取扱チューブ２０５内に不活性ガスを供給して無酸素空間２０６を形成する空間形成工程と、前記コア取扱チューブ２０５内で無酸素水面２０４下から前記無酸素空間２０６に前記コアＢを引き上げて、切分装置２１０、２１２により前記コアＢを切分けて切分けコアＣを生成する切分け工程と、前記無酸素空間２０６内で、前記切分けコアＣを不透気性袋２１４に収容する切分けコア収容工程と、前記不透気性袋２１４に収容された前記切分けコアＣを三次元加圧保存用セル４００に収容する三次元加圧保存用セル収容工程とを備える。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコア処理方法において、前記仮包装工程では、前記可撓製パイプ６０６の無酸素水面６１６下で、前記コアチューブ６１４からロッドを切離し、前記コアチューブ６１４を気密型ホイスティングスイベル６１８に接続し、さらに前記コアチューブ６１４を酸素の混入を防止する可撓製スリーブ６２２で覆って仮包装することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のコア処理方法において、前記切分密封槽２０１は、前記可撓製パイプ６０６の周囲に設けられた作業デッキ６１０上に配置されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記空間形成工程で供給される不活性ガスは、不活性ガスで懸濁された懸濁気泡水から供給されることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記不活性ガスは、窒素又はアルゴン、微量水素含有するアルゴンの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のコア処理方法において、前記可撓製パイプ貯水工程又は前記切分密封槽貯水工程に、無酸素水又は不活性ガスで懸濁した懸濁気泡水を供給するために、無酸素水又は不活性ガスの懸濁気泡水を選択的に生成する懸濁気泡水及び無酸素水を生成する工程（懸濁気泡水生成装置１００）を備える。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記切分装置は、前記コア処理チューブの外部から駆動されるブレード２１２であることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記コア処理チューブ２０５は不透気性手袋２０８を備える。
さらに、請求項９記載の発明は、無酸素水中で掘削コア採取装置３００により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、地表６０２の無酸素水面６１６下で前記コアを収容するコアチューブ６１４を、酸素の混入を防止するように仮包装する仮包装工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明は、ケーシング内の無酸素水雰囲気を維持しつつ、地表でコアチューブへの酸素の侵入を可撓製スリーブによって防止しつつ切分密封槽への移送を可能にできる。さらに、切分密封槽では、無酸素空間内で、コアチューブからコアを取り出して加工し、三次元加圧保存用セル中に収容することが可能となった。このように、コアがケーシングから切分密封水槽を介して三次元加圧保存用セルに移動する際に、純度の高い不活性ガスを用いることにより無酸素コア周辺の酸素濃度を上昇させずに、しかもコアの加工処理を迅速に実施することも可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係るコア処理方法の実施の形態を、以下図１乃至図７を参照して説明する。
〔コア採取及び処理システム〕
図１は本発明のコア処理方法の実施の形態を含むコア採取及び処理システムの全体工程を示す概略図である。図１の全体工程は、大きく分けて、水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成装置１００と、地層からコアを採取するためのコア採取システムである掘削コア採取装置３００と、地表付近に設けられた掘削コア採取装置３００から採取されたコアを無酸素水中で密封して仮包装する密封仮包装部６００と、密封仮包装部６００により密封仮包装されたコアを加工する切分密封部２００と、切分密封部２００により加工されたコアを無酸素状態で加圧保存する三次元加圧保存用セル４００と、三次元加圧保存用セル４００を接続しコアを最終加工する手袋付き無酸素コア加工ボックス５００とから構成される。
〔懸濁気泡水生成装置〕
本発明に用いる懸濁気泡水生成装置１００を、図２を用いて説明する。懸濁気泡水生成装置１００は、無酸素水又は不活性ガスで懸濁された水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成して、無酸素水又は懸濁気泡水を選択的に、掘削コア採取装置３００、密封仮包装部６００、コア取扱装置２００に供給する。
【００２７】
この懸濁気泡水生成装置１００は、原水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第１気液混合器１０８と、第１気液混合器１０８が生成した懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離器１１２と、気液分離器１１２が生成した無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第２気液混合器１２６とを備える。従って、不活性ガスで懸濁された無酸素の懸濁気泡水は第２気液混合器１２６から接続部Ａに供給される。なお、本発明においては、使用される不活性ガスとして、窒素、アルゴン、微量水素含有するアルゴン等の少なくとも何れか一つがそれぞれ不活性ガスボンベ１１０、１２８中に保管され、不活性ガスボンベ１１０から第１気液混合器１０８に、不活性ガスボンベ１２８から第２気液混合器１２６に不活性ガスが供給される。
〔コア採取システム〕
コア採取システムの掘削コア採取装置３００は、図３、図４に示す構造を備えている。以下、図３及び図４を用いて掘削コア採取装置３００によるコア採取工程を説明する。
【００２８】
図３（ａ）に示すダブルコアチューブ式３８２の構造を備えた掘削コア採取装置３００では、先端に錐冠３３７たとえばダイヤモンド製のビット又はメタルクラウンを有するアウターチューブ３４０と、アウターチューブ３４０の内側下端に設けられたインナーチューブ３８６と、インナーチューブ３８６の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部３６１とを備えている。ダブルコアチューブ式３８２の場合にはアウターチューブ３４０が回転部３４５に接続されている。
【００２９】
掘削時には、懸濁気泡水を供給ポンプにより圧力をかけた状態で、泡水供給ノズル３５５からアウターチューブ３４０内に供給する。図３（ａ）中、矢印で示すように、懸濁気泡水はアウターチューブ３４０の上端に接続された掘削水供給ノズル３５５からアウターチューブ３４０内に供給され、インナーチューブ３８６とアウターチューブ３４０の内壁との間を通った後、錐冠３３７を介してアウターチューブ３４０の外側へ回り込み、アウターチューブ３４０の外面に沿って上昇し、最終的にスライムと共に地上へ排出される。なお、掘削水供給ノズル３５５の給水管は、図２の接続部Ａに接続され、第２気液混合器１２６で生成した懸濁気泡水、または、必要に応じて管１３０を介して気液分離器１１２で生成した無酸素水が供給される。
【００３０】
また掘削コア採取装置３００でコアを採取する際、孔壁保護のため、ケーシング３８０を必要に応じて挿入する。
図４はビット先端部（ボーリング孔底面）に懸濁気泡水を供給している状態を示すビット周辺の拡大図である。内蔵包装部３６１は、採取されたコアを大気から隔離された状態で包装することができるものであり、内蔵包装部３６１としては、例えば、ビニルスリーブやアクリル給水管などを用いることができる。
【００３１】
一方、図３（ｂ）に示す三重管式を適用した掘削コア採取装置３００は、先端に錐冠３３７を有し回転可能なインナーチューブ(三重管式)３３９と、該インナーチューブ(三重管式)３３９の外側に位置し先端に錐冠３３８を備えるアウターチューブ３４１と、インナーチューブ(三重管式)３３９の内側下端に設けられたコアケースチューブ３４３と、コアケースチューブ３４３の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部３６１（図４参照）とを備えている。
【００３２】
さらに図３（ｂ）において、インナーチューブ３３９及びアウターチューブ３４１には回転部３４５が接続されており、該回転部３４５はインナーチューブ３３９及びアウターチューブ３４１を回転駆動する。
【００３３】
本発明では上述したような懸濁気泡水をインナーチューブ３３９とコアケースチューブ３４３との間からビット３３７に導入するため、懸濁気泡水の潤滑性と自動スライム排除機能によりコアの緩みや締堅めが生じず、良好なコアサンプルを採取することが可能となる。
【００３４】
このように、コアは無酸素水または懸濁気泡水を掘削水として用い掘削コア採取装置３００により採取される。さらに、掘削されたコアは地下の内蔵包装部３６１でビニルスリーブに収容され、さらにコアチューブに収容された後、吊上げ機構である気密型ホイスティングスイベルにより地下から地表付近まで吊上げられ、地表付近に設けられた密封仮包装部６００に収容される。
【００３５】
なお、本発明では、コアチューブと言う場合には、コアバレルの総称として使用、ダブルコアチューブ方式ではダブルコアチューブを指し、三重管方式では三重管式コアチューブを指す。
〔密封仮包装部〕
密封仮包装部６００におけるコアチューブの密封仮包装工程を、図５、図６を参照して説明する。図５において、地表６０２に形成された掘削孔には表層水を遮断するための管状のケーシング６０４が配置されており、ケーシング６０４の地表側上部は地表６０２から突出している。さらにケーシング６０４の上端部には水密に可撓製パイプ６０６が取り付けられている。また、ケーシング６０４の地表側上部には、無酸素水を供給するための供給管６０８が接続され、供給管６０８には接続部Ａを介して懸濁気泡水生成装置１００から無酸素水又は懸濁気泡水が供給される。これによって、ケーシング６０４及び可撓製パイプ６０６内部が、供給管６０８から供給された無酸素水によって湛水される。
【００３６】
可撓製パイプ６０６の上方で、地表６０２からほぼ１５０ｃｍ程度の高さに作業デッキ６１０が設置されており、作業デッキ６１０に形成された開口６１３下に、可撓製パイプ６０６の上端部が位置している。可撓製パイプ６０６の上部は作業デッキ６１０の下面に固定材６１１で固定されており、さらに可撓製パイプ６０６の上端開口縁６０７には鋼線等の形状保持材が一体化されているため、可撓製パイプ６０６内に無酸素水が湛水されても、可撓製パイプ６０６が変形して、無酸素水が流出することはない。
【００３７】
さらに、図５に示すように、無酸素水が湛水されたケーシング６０４内には、地下から吊上げられたコアチューブ６１４が位置しており、コアチューブ６１４内にはビニルスリーブで密封仮包装されたコアが収容されている。また、無酸素水面６１６はコアチューブ６１４を密封仮包装する作業を行うために、コアチューブ６１４の上端部を無酸素水面６１６より下になるように配置している。
【００３８】
なお、地下から引き上げられたコアチューブ６１４からは、予め無酸素水面６１６下で掘削動力を伝達するロッド３８８を切り離し、さらにスライム除去用のマッドチューブを使用していた場合にはこの切り離しも行った上で、気密型ホイスティングスイベル６１８を接続する。
【００３９】
このような作業を行って、コアチューブ６１４の上端部に気密型ホイスティングスイベル６１８が接続された状態が図５に示されている。ホイスティングスイベル６１８は吊上げ機構（不図示）に接続されている。気密型ホイスティングスイベル６１８は気密型であるため、コアチューブ６１４と気密型ホイスティングスイベル６１８との接続部分から空気がコアチューブ６１４内に進入することが防止されている。コアチューブ６１４は作業デッキ６１０上でコアチューブ支持具６２０により把持されて、可撓製パイプ６０６内でその位置が固定されている。これによって、上記切り離し作業や気密型ホイスティングスイベル６１８の装着作業が円滑に行われる。
【００４０】
さらに、図５に示した状態では、無酸素水面６１６下のコアチューブ６１４の上端部には、密閉移動用のビニルスリーブ６２２が環状に折り畳まれた状態で装着される。その後、無酸素水面６１６下で、ビニルスリーブ６２２を上下に広げて筒状にしてコアチューブ６１４の上部及び気密型ホイスティングスイベル６１８を覆う。このようにビニルスリーブ６２２で覆った後、コアチューブ６１４を無酸素水面６１６から上に引き上げる。この仮包装状態が図６に示されており、ビニルスリーブ６２２によって、コアチューブ６１４の上部が水密・気密状態に仮包装される。この状態で吊上げ機構により気密型ホイスティングスイベル６１８を結合したコアチューブ６１４を吊上げるが、この時コアチューブ６１４を無酸素水中においてビニルスリーブ６２２で覆いながらコアチューブ６１４の下部全体を覆い、さらにビニルスリーブ６２２下端を無酸素水中で閉鎖する。
【００４１】
これによって、ビニルスリーブ６２２の密封仮包装が完了する。このようにコアチューブ６１４の仮包装を行うことにより、密閉型ホイスティングスイベル６１８やコアチューブ６１４のコア収容端といった酸素が進入しやすいコアチューブ６１４上部から酸素の進入を効果的に防止しつつ、コアチューブ６１４をコア取扱装置２００に移送することが可能となる。なお、密封仮包装部６００で仮包装されたコアチューブ６１４のコア取扱装置２００への移送工程３７０は、図１に示すようにコアチューブ６１４を作業員が抱えて移送するか、又はコアチューブを所定のクレーン等で吊上げて移送してもよい。
〔コア取扱装置〕
本発明のコア取扱装置２００を、図７を参照して説明する。コア取扱装置２００は、密封仮包装部６００近傍の作業デッキ６１０上に設置されており、コア切分密閉槽２０１と、コア切分密閉槽２０１内に配置されるコア取扱チューブ２０５とから構成されている。コア切分密閉槽２０１は上面が外気に開放した箱体であり、適宜その側面にガラスやアクリル板等の覗き窓を形成しても良い。また、コア取扱チューブ２０５は、両端が開放した円筒であり、透明な可撓性部材で形成することが好ましい。コア取扱チューブ２０５の長さとしては、特に制限するものではないが、コアチューブの長さが通常１ｍ、２ｍ、３ｍであるので、それらを取扱うに足る長さを要するので、コア取扱チューブ２０５の長さは１ｍ乃至４ｍが好ましい。
【００４２】
また、コア取扱チューブ２０５の直径は、特に制限するものではないが、コアチューブ下端の錐冠たとえばダイヤモンドビット又はメタルクラウンを工具を使用して取り外すために、少なくとも直径１ｍ程度あることが好ましい。なお、コア取扱チューブ２０５の材質としては、折り畳みが可能で、水中で折り畳んだ状態で内部に巻き込まれている空気の追出操作が容易な円筒状透明ビニルシートが好ましい。
【００４３】
コア切分密閉槽２０１には、給水管２０２及び排水管２１６が接続されており、給水管２０２は接続部Ａを介して懸濁気泡水生成装置１００から懸濁気泡水又は無酸素水が選択的に供給され、さらに給水管２０２には電磁弁２０３が設けられ、懸濁気泡水又は無酸素水の供給が制御される。一方、排水管２１６はコア切分密閉槽２０１内部から懸濁気泡水又は無酸素水を排水するものであり、排水管２１６からの排水は電磁弁２１７により制御される。なお、図７において、給水管２０２の右端部は、コア取扱チューブ２０５の左端開口からその内側に配置され、排水管２１６の左端部は、コア取扱チューブ２０５の右端開口からその内側に配置されている。
【００４４】
また、コア取扱チューブ２０５に形成した一対の開口には、一対の不透気性手袋２０８が気密水密に取り付けられている。コア取扱チューブ２０５内の作業性を考慮すると、不透気性手袋２０８はコア取扱チューブ２０５の上面側に取り付けることが好ましい。
【００４５】
さらに、フレキシブルシャフト２１０がコア取扱チューブ２０５を貫通するように配置されており、フレキシブルシャフト２１０とコア取扱チューブ２０５の貫通孔との間は気密水密に接続されている。また、フレキシブルシャフト２１０の先端に、回転式のダイヤモンドブレード２１２（または回転特殊鋼ブレード）が装着されている。さらに、ダイヤモンドブレード２１２は、コア取扱チューブ２０５の外部からモーター（図に示されていない）によりフレキシブルシャフト２１０を介して回転される。なお、コア取扱チューブ２０５内には、無酸素水面２０４からコアチューブやコア引き上げて加工するために支持台を配置しても良い。
【００４６】
次に、コア取扱装置２００における無酸素下でのコア切分・密閉動作を説明する。コア切分密閉槽２０１内には、予め清水状で懸濁していない無酸素水が懸濁気泡水生成装置１００から給水管２０２を介して供給されており、その水面２０４はコア切分密閉槽２０１底部にコアチューブ６１４を載置した場合に、コアチューブ６１４が完全に無酸素水中に沈む程度としている。
【００４７】
コアチューブ６１４全体をコア切分密閉槽２０１の無酸素水の水面２０４下に潜らせて、コア取扱チューブ２０５内に収納する。次いで、給水管２０２から供給される無酸素水を不活性ガスで懸濁した懸濁気泡水に切替えて供給すると、コア取扱チューブ２０５内に供給された懸濁気泡水から不活性ガスが発生し、不活性ガスがコア取扱チューブ２０５を膨らませてその内部に不活性ガスが溜められた無酸素空間２０６を形成する。
【００４８】
コア取扱チューブ２０５内の無酸素雰囲気中、好ましくは無酸素水面２０４下で、不透気性手袋２０８を介してコアチューブ６１４（図７中に図示していない）から、ビニルスリーブ６２２、錐冠３３７、気密型ホイスティングスイベル６１８をそれぞれ取り外し、コアチューブ６１４内部からコアＢを抜き取る。次に、無酸素水からコアＢをコア取扱チューブ２０５の無酸素空間２０６に引き上げ、ダイヤモンドブレード２１２により、円柱状のコアＢから所定の長さのコアＣに切分ける。
【００４９】
その後、切分けコアＣは、保存中にコアに対する水の供給を絶つために、図示しないシリコンスリーブに収容した後、弾性を有する不透気性袋２１４に無酸素水とともに収納する。
【００５０】
以上説明した通り、密封仮包装部６００によって、コアチューブ６１４中の無酸素コアＢを空気に接触させずに、コア取扱装置２００まで移動することが可能になった。また、コア取扱装置２００によりデッキ６１０上においてコアチューブ６１４からコアを無酸素環境中で引抜き、さらに無酸素空間２０６内で切断加工することが可能になったため、コアＢの切分け時に無酸素水に含まれる微生物によって、切分けコアＣの切分け面が汚染されることを防止できた。
〔保存輸送及び最終加工〕
前記コア取扱装置２００で不透気性袋２１４に封入された切分けコアCは、応力緩和を避けるために、三次元加圧無酸素水保存用セル収容工程として、図１に示す三次元加圧保存用セル４００に速やかに収納される。三次元加圧保存用セル４００は、切分けコアＣに対して無酸素水と不活性ガス加圧の併用により地下応力を復元しつつ切分けコアＣを保存するとともに、切分けコアＣの輸送に供される。コアの最終加工工程に際しては、三次元加圧保存用セル４００から切分けコアＣを取り出すことなく、三次元加圧保存用セル４００を無酸素コア加工ボックス５００に接続した後、三次元加圧保存用セル４００から無酸素コア加工ボックス５００内にコアを移動して、切分けコアＣを室内試験に供するための最終加工が行われる。
【００５１】
以上説明したように本発明は、ケーシング内の無酸素水雰囲気を維持しつつ、作業デッキ上面まで上昇させ、コアチューブ上昇に伴う空気の侵入対策を施し、最終的には、無酸素水中で掘進用回転動力を伝導するロッドの無酸素水中切離し、マッドチューブの無酸素水中切離し、無酸素水中で気密型ホイスティングスイベルのコアチューブ接続、コアチューブの無酸素水中における水密・気密仮包装等を、無酸素雰囲気を維持しつつ、しかも全て作業デッキ上の操作により実施することが可能となった。さらに、無酸素雰囲気中でコアチューブから無酸素コアを取出し、分け、不透気性袋に封入し三次元加圧保管用セルに貯蔵・輸送を可能にし、所定形状に加工するなど、一連の工程を空気中酸素の汚染を受けずに、しかも迅速に実施することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のコア処理方法を含むコア処理加工システムの全体工程を示す概略図である。
【図２】本発明の懸濁気泡水生成装置を示す構成図である。
【図３】本発明の掘削コア採取装置に用いる無酸素水の流通経路に関し、（ａ）はダブルコアチューブ式の説明図、（ｂ）は三重管式の説明図である。
【図４】本発明の掘削コア採取装置に用いる錐冠周辺の拡大図である。
【図５】本発明の密封仮包装部のビニルスリーブ展開前の状態を示す概念図である。
【図６】本発明の密封仮包装部のビニルスリーブ展開後の状態を示す概念図である。
【図７】本発明のコア取扱装置を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ 接続部
Ｂ コア
Ｃ 切分けコア
１００ 懸濁気泡水生成装置
３００ 掘削コア採取装置
４００ 三次元加圧保存用セル
５００ 無酸素コア加工ボックス
６００ 密封仮包装部
６０４ ケーシング
６０６ 可撓製パイプ
６１０ 作業デッキ
６１２ コアチューブ支持具
６１４ コアチューブ（コアバレル）
６１８ 気密型ホイスティングスイベル
６２２ ビニルスリーブ
２００ コア取扱装置
２０１ コア切分密閉槽
２０５ コア取扱チューブ
２０８ 不透気性手袋
２１０ フレキシブルシャフト
２１２ ダイヤモンドブレード
２１４ 不透気性袋
３４３ コアケースチューブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質調査や水文特性調査、環境汚染調査、地化学試験調査、地下微生物調査用に無酸素水を使用して採取した無酸素コアを、加工保存等の処理を行うコア処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設の立地・設計における環境安全事前評価用のコアとしては、酸素汚染のないものを採取し、供試体を調製する必要がある。また、一般環境調査においても、地下水汚染の原因とされるクローム、砒素、マンガン等は、酸化によって化合物（イオン）の形・溶解度・地中移行速度等が異なってしまうため、酸素存在下において採取されたコアサンプルでは、高精度な環境調査を行うことができないので、酸素汚染のないものを採取し、供試体を調製する必要がある。さらに地下微生物調査においては、嫌気性・好気性の別を問わず、試料採取に伴う地下環境中の酸素濃度あるいは有機物濃度に対する撹乱を避けなければ、高精度の試料採取・環境調査を行うことができない。
【０００３】
このため、試料に対する還元剤の添加や水素添加によって還元的雰囲気を再現しようという努力は、無益であるばかりか、試験・調査に対して有害である。従って、酸素汚染のないものを採取し、さらに空気に触れないよう留意してコアサンプルを所定形状に調製・無酸素状態を維持したまま保管・輸送する必要がある。
【０００４】
第１の従来技術として、本出願人は、先ず清水に不活性ガスを吹込んでボーリング用水に使用し掘進を行い、一方ビニルスリーブに収納されているとの理由から不用意にコアチューブを地上大気中で取扱ってコアを取出して、ケース中に収納し、減圧排気後不活性ガスを注入する等を検討したことがある。
【０００５】
第２の従来技術として、コアサンプルを低酸素環境下でボーリングにより採取するため、昇温脱気システムや、さらに不活性ガスを吹き込んだ水を掘削水として使用することが考えられてきた。即ち、このシステムは、水を加熱して密封チャンバ内に供給し、密封チャンバの上部に位置する気層から気体を強制脱気することにより、一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量はその気体の圧力（分圧）に比例するというヘンリーの原則を利用して、水に溶存する酸素を気相に追い出して低酸素水を作成し、この低酸素水を錐冠（例えばダイヤモンドビットやメタルクラウン）付きのコアチューブに連結されるロッド内へ圧送してコアサンプル周辺を低酸素環境にするというものである。
【０００６】
さらに、第３の従来技術として、本出願人による特許文献１に記載されたように、採取したビニルスリーブ入り無酸素状態のコア(以下「コア」という)収納コアチューブを無酸素水中で取扱う、掘削孔上部に表層水と縁を切るためのケーシングを設け、これを内蔵する形で設けられた無酸素水を湛水した大型水槽中で、コアチューブ及びコアを取扱うという方法がとられていた。
【特許文献１】特開２００２−２９５１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、第１の従来技術では、幾つかの不備があり無酸素コアの取得や取扱に関して現実的ではなかった。即ち、掘削水に関しては、清水に単純に不活性ガスを吹込むだけでは、不活性ガスは水中から直に気泡として逸脱し、不活性ガスを浪費するばかりで、十分に溶存酸素濃度が低下した無酸素水を得ることが出ないので、所期のコアを得ることができない。
【０００８】
しかも、採取コアを地上で取扱う操作において、コアを収納・取扱うためのコアチューブとホィスティングスイベルには通気・通水孔がついており、さらにビニルスリーブの両端が開放状態であるので、コアチューブの地上取出し操作にともない、必然的にビニルスリーブ中の掘削水は逸脱し、空気と置換した状態に達し、空気中酸素による酸化の進行、好気性菌の爆発的増殖、嫌気性菌の壊滅等の現象をもたらすという問題があり、品質の良い調査を望むべくも無かった。このような不注意な操作後に、例え空気で満された容器中に収納して脱気しても、容器中の酸素は完全に除去することができず、さらに、コア中の残留応力と含水比低下をもたらし、その結果コアが一旦経験した空気による酸化影響を減圧除去できないという矛盾が生じている。
【０００９】
さらに、第２の従来技術に係る方法では、水温をある程度高めに上昇させないと、水中に溶存している酸素を十分に取り除くことができず、しかも１００℃においてすら酸素は水に対する溶解度から、常温に比較して１／３量に低減するに留まっている。さらに、これを実現するためには、大量の水を、高めの水温になるように加熱するのに大量のエネルギーを必要とするため、コスト高になってしまう。
【００１０】
また、密封チャンバ内から温水を下流側に送水ポンプで送る際に、送水ポンプの上流側で気泡を生じがちであるため、キャビテーションの問題が生じる。従って、これを防止するために送水ポンプを密封チャンバに対して相対的に低い位置に設置しなければならず、そのためにボーリングシステム全体の設備設置にも追加の費用と時間がかかるという問題がある。しかもこの方法では、採取した無酸素状態のコアを収納したコアチューブを空気中で取扱うという点に関しては解決するに至らない。
【００１１】
第３の従来技術に係る特許文献１に記載の方法では、ボーリング工事の操業開始に先立ち、本格的土木工事を伴う水槽の半地下式埋設や、この水槽と掘削孔のケーシングの水密一体化を行う必要がある等の作業があり、その後に初めて、掘削コア採取装置を設置する仮設(架台のことで以下デッキという)を組み立てることができるようになる。従って、本格的土木工事を必要とするので、経費的にも、環境負荷としても、工期的にも負担が大きくこの技術の実用化に多くの問題点を残していた。
【００１２】
しかもその操作に当たっては、ビニルスリーブ入りの無酸素コアを収納するコアチューブをケーシングから取出して作業台へ移動する場合に、作業者が無酸素水槽中で半身を水に漬かって移動作業を実施し、さらにコアの適切な試料長への切分けと不透気袋への封込操作等を、全てデッキの下の無酸素水中で実施する必要があった。このように試料調製の重要部分が、デッキの下の無酸素水槽中の操作を主体としていたため、厳冬季における作業は困難であった。
【００１３】
さらに、微生物試験用試料調製のために、無酸素コアを不活性ガス中で切分ける作業や、引続き不透気性袋に収納する作業を水中ではなく、不活性ガス中で実施することは、事実上不可能であった。
【００１４】
以上の通り、既存技術である減酸素コア採取・加工法や、無酸素状態の中断を防止するばかりか、無酸素水中で切分けその他の操作を実施したために微生物試験・研究のようなケースでは、無酸素水に微生物が含まれており、無酸素水中でコアの切分け等を行っていたため、無酸素水に含まれる微生物に基くコアの汚染が避けられないという欠点を克服することが課題であった。
【００１５】
そこで本発明は、上記既存技術の無酸素コアを収納するコアチューブの取扱、このコアチューブからの無酸素コアの取出しという全操作を無酸素状態を中断することなく、さらに全操作をデッキ上で実施し、さらに無酸素コアを不活性ガス雰囲気で切分け、不透気性袋中に収納することを可能とするコア処理方法の提供を目的としている。
【００１６】
一方必要に応じてこの不透気性袋に封入された無酸素コアを、力学試験や透水試験に供するためには、地下応力を復元する三次元加圧保存用セル中への封入操作についても、平行して可能ならしめることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のコア処理方法は上記課題を解決するものであって、請求項１記載の発明は、無酸素水中で掘削コア採取装置３００により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、掘削孔に配置されるケーシング６０４の地表側上部に可撓製パイプ６０６を取り付ける可撓製パイプ取付工程と、前記可撓製パイプ６０６に無酸素水供給パイプ６０８を経由して無酸素水を供給し貯水する可撓製パイプ貯水工程と、前記可撓製パイプの無酸素水面６１６下で、前記コアを収容しているコアチューブ(以下コアバレルの総称として使用)６１４を支持具６１２により支持するコアチューブ支持工程と、前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、前記可撓製パイプ６０６の無酸素水面６１６下で、前記コアチューブ６１４からロッドを切離し、当該コアチューブ６１４を酸素の混入を防止する可撓製スリーブ６２２で覆って仮包装する仮包装工程と、仮包装された前記コアチューブを切分密封槽に移送する移送工程３７０と、前記切分密封槽２０１に無酸素水を貯水する切分密封槽貯水工程と、前記切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下に、コア取扱チューブ２０５を配置するコア取扱チューブ配置工程と、前記切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下で、前記コアＢを前記コアチューブからコア取扱チューブ２０５内に取り出すコア取出工程と、前記切分密封槽２０１の無酸素水面２０４下で、前記コア取扱チューブ２０５内に不活性ガスを供給して無酸素空間２０６を形成する空間形成工程と、前記コア取扱チューブ２０５内で無酸素水面２０４下から前記無酸素空間２０６に前記コアＢを引き上げて、切分装置２１０、２１２により前記コアＢを切分けて切分けコアＣを生成する切分け工程と、前記無酸素空間２０６内で、前記切分けコアＣを不透気性袋２１４に収容する切分けコア収容工程と、前記不透気性袋２１４に収容された前記切分けコアＣを三次元加圧保存用セル４００に収容する三次元加圧保存用セル収容工程とを備える。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコア処理方法において、前記仮包装工程では、前記可撓製パイプ６０６の無酸素水面６１６下で、前記コアチューブ６１４からロッドを切離し、前記コアチューブ６１４を気密型ホイスティングスイベル６１８に接続し、さらに前記コアチューブ６１４を酸素の混入を防止する可撓製スリーブ６２２で覆って仮包装することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のコア処理方法において、前記切分密封槽２０１は、前記可撓製パイプ６０６の周囲に設けられた作業デッキ６１０上に配置されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記空間形成工程で供給される不活性ガスは、不活性ガスで懸濁された懸濁気泡水から供給されることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記不活性ガスは、窒素又はアルゴン、微量水素含有するアルゴンの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のコア処理方法において、前記可撓製パイプ貯水工程又は前記切分密封槽貯水工程に、無酸素水又は不活性ガスで懸濁した懸濁気泡水を供給するために、無酸素水又は不活性ガスの懸濁気泡水を選択的に生成する懸濁気泡水及び無酸素水を生成する工程（懸濁気泡水生成装置１００）を備える。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記切分装置は、前記コア処理チューブの外部から駆動されるブレード２１２であることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記コア処理チューブ２０５は不透気性手袋２０８を備える。
さらに、請求項９記載の発明は、無酸素水中で掘削コア採取装置３００により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、地表６０２の無酸素水面６１６下で前記コアを収容するコアチューブ６１４を、酸素の混入を防止するように仮包装する仮包装工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明は、ケーシング内の無酸素水雰囲気を維持しつつ、地表でコアチューブへの酸素の侵入を可撓製スリーブによって防止しつつ切分密封槽への移送を可能にできる。さらに、切分密封槽では、無酸素空間内で、コアチューブからコアを取り出して加工し、三次元加圧保存用セル中に収容することが可能となった。このように、コアがケーシングから切分密封水槽を介して三次元加圧保存用セルに移動する際に、純度の高い不活性ガスを用いることにより無酸素コア周辺の酸素濃度を上昇させずに、しかもコアの加工処理を迅速に実施することも可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係るコア処理方法の実施の形態を、以下図１乃至図７を参照して説明する。
〔コア採取及び処理システム〕
図１は本発明のコア処理方法の実施の形態を含むコア採取及び処理システムの全体工程を示す概略図である。図１の全体工程は、大きく分けて、水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成装置１００と、地層からコアを採取するためのコア採取システムである掘削コア採取装置３００と、地表付近に設けられた掘削コア採取装置３００から採取されたコアを無酸素水中で密封して仮包装する密封仮包装部６００と、密封仮包装部６００により密封仮包装されたコアを加工する切分密封部２００と、切分密封部２００により加工されたコアを無酸素状態で加圧保存する三次元加圧保存用セル４００と、三次元加圧保存用セル４００を接続しコアを最終加工する手袋付き無酸素コア加工ボックス５００とから構成される。
〔懸濁気泡水生成装置〕
本発明に用いる懸濁気泡水生成装置１００を、図２を用いて説明する。懸濁気泡水生成装置１００は、無酸素水又は不活性ガスで懸濁された水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成して、無酸素水又は懸濁気泡水を選択的に、掘削コア採取装置３００、密封仮包装部６００、コア取扱装置２００に供給する。
【００２７】
この懸濁気泡水生成装置１００は、原水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第１気液混合器１０８と、第１気液混合器１０８が生成した懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離器１１２と、気液分離器１１２が生成した無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第２気液混合器１２６とを備える。従って、不活性ガスで懸濁された無酸素の懸濁気泡水は第２気液混合器１２６から接続部Ａに供給される。なお、本発明においては、使用される不活性ガスとして、窒素、アルゴン、微量水素含有するアルゴン等の少なくとも何れか一つがそれぞれ不活性ガスボンベ１１０、１２８中に保管され、不活性ガスボンベ１１０から第１気液混合器１０８に、不活性ガスボンベ１２８から第２気液混合器１２６に不活性ガスが供給される。
〔コア採取システム〕
コア採取システムの掘削コア採取装置３００は、図３、図４に示す構造を備えている。以下、図３及び図４を用いて掘削コア採取装置３００によるコア採取工程を説明する。
【００２８】
図３（ａ）に示すダブルコアチューブ式３８２の構造を備えた掘削コア採取装置３００では、先端に錐冠３３７たとえばダイヤモンド製のビット又はメタルクラウンを有するアウターチューブ３４０と、アウターチューブ３４０の内側下端に設けられたインナーチューブ３８６と、インナーチューブ３８６の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部３６１とを備えている。ダブルコアチューブ式３８２の場合にはアウターチューブ３４０が回転部３４５に接続されている。
【００２９】
掘削時には、懸濁気泡水を供給ポンプにより圧力をかけた状態で、泡水供給ノズル３５５からアウターチューブ３４０内に供給する。図３（ａ）中、矢印で示すように、懸濁気泡水はアウターチューブ３４０の上端に接続された掘削水供給ノズル３５５からアウターチューブ３４０内に供給され、インナーチューブ３８６とアウターチューブ３４０の内壁との間を通った後、錐冠３３７を介してアウターチューブ３４０の外側へ回り込み、アウターチューブ３４０の外面に沿って上昇し、最終的にスライムと共に地上へ排出される。なお、掘削水供給ノズル３５５の給水管は、図２の接続部Ａに接続され、第２気液混合器１２６で生成した懸濁気泡水、または、必要に応じて管１３０を介して気液分離器１１２で生成した無酸素水が供給される。
【００３０】
また掘削コア採取装置３００でコアを採取する際、孔壁保護のため、ケーシング３８０を必要に応じて挿入する。
図４はビット先端部（ボーリング孔底面）に懸濁気泡水を供給している状態を示すビット周辺の拡大図である。内蔵包装部３６１は、採取されたコアを大気から隔離された状態で包装することができるものであり、内蔵包装部３６１としては、例えば、ビニルスリーブやアクリル給水管などを用いることができる。
【００３１】
一方、図３（ｂ）に示す三重管式を適用した掘削コア採取装置３００は、先端に錐冠３３７を有し回転可能なインナーチューブ(三重管式)３３９と、該インナーチューブ(三重管式)３３９の外側に位置し先端に錐冠３３８を備えるアウターチューブ３４１と、インナーチューブ(三重管式)３３９の内側下端に設けられたコアケースチューブ３４３と、コアケースチューブ３４３の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部３６１（図４参照）とを備えている。
【００３２】
さらに図３（ｂ）において、インナーチューブ３３９及びアウターチューブ３４１には回転部３４５が接続されており、該回転部３４５はインナーチューブ３３９及びアウターチューブ３４１を回転駆動する。
【００３３】
本発明では上述したような懸濁気泡水をインナーチューブ３３９とコアケースチューブ３４３との間からビット３３７に導入するため、懸濁気泡水の潤滑性と自動スライム排除機能によりコアの緩みや締堅めが生じず、良好なコアサンプルを採取することが可能となる。
【００３４】
このように、コアは無酸素水または懸濁気泡水を掘削水として用い掘削コア採取装置３００により採取される。さらに、掘削されたコアは地下の内蔵包装部３６１でビニルスリーブに収容され、さらにコアチューブに収容された後、吊上げ機構である気密型ホイスティングスイベルにより地下から地表付近まで吊上げられ、地表付近に設けられた密封仮包装部６００に収容される。
【００３５】
なお、本発明では、コアチューブと言う場合には、コアバレルの総称として使用、ダブルコアチューブ方式ではダブルコアチューブを指し、三重管方式では三重管式コアチューブを指す。
〔密封仮包装部〕
密封仮包装部６００におけるコアチューブの密封仮包装工程を、図５、図６を参照して説明する。図５において、地表６０２に形成された掘削孔には表層水を遮断するための管状のケーシング６０４が配置されており、ケーシング６０４の地表側上部は地表６０２から突出している。さらにケーシング６０４の上端部には水密に可撓製パイプ６０６が取り付けられている。また、ケーシング６０４の地表側上部には、無酸素水を供給するための供給管６０８が接続され、供給管６０８には接続部Ａを介して懸濁気泡水生成装置１００から無酸素水又は懸濁気泡水が供給される。これによって、ケーシング６０４及び可撓製パイプ６０６内部が、供給管６０８から供給された無酸素水によって湛水される。
【００３６】
可撓製パイプ６０６の上方で、地表６０２からほぼ１５０ｃｍ程度の高さに作業デッキ６１０が設置されており、作業デッキ６１０に形成された開口６１３下に、可撓製パイプ６０６の上端部が位置している。可撓製パイプ６０６の上部は作業デッキ６１０の下面に固定材６１１で固定されており、さらに可撓製パイプ６０６の上端開口縁６０７には鋼線等の形状保持材が一体化されているため、可撓製パイプ６０６内に無酸素水が湛水されても、可撓製パイプ６０６が変形して、無酸素水が流出することはない。
【００３７】
さらに、図５に示すように、無酸素水が湛水されたケーシング６０４内には、地下から吊上げられたコアチューブ６１４が位置しており、コアチューブ６１４内にはビニルスリーブで密封仮包装されたコアが収容されている。また、無酸素水面６１６はコアチューブ６１４を密封仮包装する作業を行うために、コアチューブ６１４の上端部を無酸素水面６１６より下になるように配置している。
【００３８】
なお、地下から引き上げられたコアチューブ６１４からは、予め無酸素水面６１６下で掘削動力を伝達するロッド３８８を切り離し、さらにスライム除去用のマッドチューブを使用していた場合にはこの切り離しも行った上で、気密型ホイスティングスイベル６１８を接続する。
【００３９】
このような作業を行って、コアチューブ６１４の上端部に気密型ホイスティングスイベル６１８が接続された状態が図５に示されている。ホイスティングスイベル６１８は吊上げ機構（不図示）に接続されている。気密型ホイスティングスイベル６１８は気密型であるため、コアチューブ６１４と気密型ホイスティングスイベル６１８との接続部分から空気がコアチューブ６１４内に進入することが防止されている。コアチューブ６１４は作業デッキ６１０上でコアチューブ支持具６２０により把持されて、可撓製パイプ６０６内でその位置が固定されている。これによって、上記切り離し作業や気密型ホイスティングスイベル６１８の装着作業が円滑に行われる。
【００４０】
さらに、図５に示した状態では、無酸素水面６１６下のコアチューブ６１４の上端部には、密閉移動用のビニルスリーブ６２２が環状に折り畳まれた状態で装着される。その後、無酸素水面６１６下で、ビニルスリーブ６２２を上下に広げて筒状にしてコアチューブ６１４の上部及び気密型ホイスティングスイベル６１８を覆う。このようにビニルスリーブ６２２で覆った後、コアチューブ６１４を無酸素水面６１６から上に引き上げる。この仮包装状態が図６に示されており、ビニルスリーブ６２２によって、コアチューブ６１４の上部が水密・気密状態に仮包装される。この状態で吊上げ機構により気密型ホイスティングスイベル６１８を結合したコアチューブ６１４を吊上げるが、この時コアチューブ６１４を無酸素水中においてビニルスリーブ６２２で覆いながらコアチューブ６１４の下部全体を覆い、さらにビニルスリーブ６２２下端を無酸素水中で閉鎖する。
【００４１】
これによって、ビニルスリーブ６２２の密封仮包装が完了する。このようにコアチューブ６１４の仮包装を行うことにより、密閉型ホイスティングスイベル６１８やコアチューブ６１４のコア収容端といった酸素が進入しやすいコアチューブ６１４上部から酸素の進入を効果的に防止しつつ、コアチューブ６１４をコア取扱装置２００に移送することが可能となる。なお、密封仮包装部６００で仮包装されたコアチューブ６１４のコア取扱装置２００への移送工程３７０は、図１に示すようにコアチューブ６１４を作業員が抱えて移送するか、又はコアチューブを所定のクレーン等で吊上げて移送してもよい。
〔コア取扱装置〕
本発明のコア取扱装置２００を、図７を参照して説明する。コア取扱装置２００は、密封仮包装部６００近傍の作業デッキ６１０上に設置されており、コア切分密閉槽２０１と、コア切分密閉槽２０１内に配置されるコア取扱チューブ２０５とから構成されている。コア切分密閉槽２０１は上面が外気に開放した箱体であり、適宜その側面にガラスやアクリル板等の覗き窓を形成しても良い。また、コア取扱チューブ２０５は、両端が開放した円筒であり、透明な可撓性部材で形成することが好ましい。コア取扱チューブ２０５の長さとしては、特に制限するものではないが、コアチューブの長さが通常１ｍ、２ｍ、３ｍであるので、それらを取扱うに足る長さを要するので、コア取扱チューブ２０５の長さは１ｍ乃至４ｍが好ましい。
【００４２】
また、コア取扱チューブ２０５の直径は、特に制限するものではないが、コアチューブ下端の錐冠たとえばダイヤモンドビット又はメタルクラウンを工具を使用して取り外すために、少なくとも直径１ｍ程度あることが好ましい。なお、コア取扱チューブ２０５の材質としては、折り畳みが可能で、水中で折り畳んだ状態で内部に巻き込まれている空気の追出操作が容易な円筒状透明ビニルシートが好ましい。
【００４３】
コア切分密閉槽２０１には、給水管２０２及び排水管２１６が接続されており、給水管２０２は接続部Ａを介して懸濁気泡水生成装置１００から懸濁気泡水又は無酸素水が選択的に供給され、さらに給水管２０２には電磁弁２０３が設けられ、懸濁気泡水又は無酸素水の供給が制御される。一方、排水管２１６はコア切分密閉槽２０１内部から懸濁気泡水又は無酸素水を排水するものであり、排水管２１６からの排水は電磁弁２１７により制御される。なお、図７において、給水管２０２の右端部は、コア取扱チューブ２０５の左端開口からその内側に配置され、排水管２１６の左端部は、コア取扱チューブ２０５の右端開口からその内側に配置されている。
【００４４】
また、コア取扱チューブ２０５に形成した一対の開口には、一対の不透気性手袋２０８が気密水密に取り付けられている。コア取扱チューブ２０５内の作業性を考慮すると、不透気性手袋２０８はコア取扱チューブ２０５の上面側に取り付けることが好ましい。
【００４５】
さらに、フレキシブルシャフト２１０がコア取扱チューブ２０５を貫通するように配置されており、フレキシブルシャフト２１０とコア取扱チューブ２０５の貫通孔との間は気密水密に接続されている。また、フレキシブルシャフト２１０の先端に、回転式のダイヤモンドブレード２１２（または回転特殊鋼ブレード）が装着されている。さらに、ダイヤモンドブレード２１２は、コア取扱チューブ２０５の外部からモーター（図に示されていない）によりフレキシブルシャフト２１０を介して回転される。なお、コア取扱チューブ２０５内には、無酸素水面２０４からコアチューブやコア引き上げて加工するために支持台を配置しても良い。
【００４６】
次に、コア取扱装置２００における無酸素下でのコア切分・密閉動作を説明する。コア切分密閉槽２０１内には、予め清水状で懸濁していない無酸素水が懸濁気泡水生成装置１００から給水管２０２を介して供給されており、その水面２０４はコア切分密閉槽２０１底部にコアチューブ６１４を載置した場合に、コアチューブ６１４が完全に無酸素水中に沈む程度としている。
【００４７】
コアチューブ６１４全体をコア切分密閉槽２０１の無酸素水の水面２０４下に潜らせて、コア取扱チューブ２０５内に収納する。次いで、給水管２０２から供給される無酸素水を不活性ガスで懸濁した懸濁気泡水に切替えて供給すると、コア取扱チューブ２０５内に供給された懸濁気泡水から不活性ガスが発生し、不活性ガスがコア取扱チューブ２０５を膨らませてその内部に不活性ガスが溜められた無酸素空間２０６を形成する。
【００４８】
コア取扱チューブ２０５内の無酸素雰囲気中、好ましくは無酸素水面２０４下で、不透気性手袋２０８を介してコアチューブ６１４（図７中に図示していない）から、ビニルスリーブ６２２、錐冠３３７、気密型ホイスティングスイベル６１８をそれぞれ取り外し、コアチューブ６１４内部からコアＢを抜き取る。次に、無酸素水からコアＢをコア取扱チューブ２０５の無酸素空間２０６に引き上げ、ダイヤモンドブレード２１２により、円柱状のコアＢから所定の長さのコアＣに切分ける。
【００４９】
その後、切分けコアＣは、保存中にコアに対する水の供給を絶つために、図示しないシリコンスリーブに収容した後、弾性を有する不透気性袋２１４に無酸素水とともに収納する。
【００５０】
以上説明した通り、密封仮包装部６００によって、コアチューブ６１４中の無酸素コアＢを空気に接触させずに、コア取扱装置２００まで移動することが可能になった。また、コア取扱装置２００によりデッキ６１０上においてコアチューブ６１４からコアを無酸素環境中で引抜き、さらに無酸素空間２０６内で切断加工することが可能になったため、コアＢの切分け時に無酸素水に含まれる微生物によって、切分けコアＣの切分け面が汚染されることを防止できた。
〔保存輸送及び最終加工〕
前記コア取扱装置２００で不透気性袋２１４に封入された切分けコアCは、応力緩和を避けるために、三次元加圧無酸素水保存用セル収容工程として、図１に示す三次元加圧保存用セル４００に速やかに収納される。三次元加圧保存用セル４００は、切分けコアＣに対して無酸素水と不活性ガス加圧の併用により地下応力を復元しつつ切分けコアＣを保存するとともに、切分けコアＣの輸送に供される。コアの最終加工工程に際しては、三次元加圧保存用セル４００から切分けコアＣを取り出すことなく、三次元加圧保存用セル４００を無酸素コア加工ボックス５００に接続した後、三次元加圧保存用セル４００から無酸素コア加工ボックス５００内にコアを移動して、切分けコアＣを室内試験に供するための最終加工が行われる。
【００５１】
以上説明したように本発明は、ケーシング内の無酸素水雰囲気を維持しつつ、作業デッキ上面まで上昇させ、コアチューブ上昇に伴う空気の侵入対策を施し、最終的には、無酸素水中で掘進用回転動力を伝導するロッドの無酸素水中切離し、マッドチューブの無酸素水中切離し、無酸素水中で気密型ホイスティングスイベルのコアチューブ接続、コアチューブの無酸素水中における水密・気密仮包装等を、無酸素雰囲気を維持しつつ、しかも全て作業デッキ上の操作により実施することが可能となった。さらに、無酸素雰囲気中でコアチューブから無酸素コアを取出し、分け、不透気性袋に封入し三次元加圧保管用セルに貯蔵・輸送を可能にし、所定形状に加工するなど、一連の工程を空気中酸素の汚染を受けずに、しかも迅速に実施することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のコア処理方法を含むコア処理加工システムの全体工程を示す概略図である。
【図２】本発明の懸濁気泡水生成装置を示す構成図である。
【図３】本発明の掘削コア採取装置に用いる無酸素水の流通経路に関し、（ａ）はダブルコアチューブ式の説明図、（ｂ）は三重管式の説明図である。
【図４】本発明の掘削コア採取装置に用いる錐冠周辺の拡大図である。
【図５】本発明の密封仮包装部のビニルスリーブ展開前の状態を示す概念図である。
【図６】本発明の密封仮包装部のビニルスリーブ展開後の状態を示す概念図である。
【図７】本発明のコア取扱装置を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ 接続部
Ｂ コア
Ｃ 切分けコア
１００ 懸濁気泡水生成装置
３００ 掘削コア採取装置
４００ 三次元加圧保存用セル
５００ 無酸素コア加工ボックス
６００ 密封仮包装部
６０４ ケーシング
６０６ 可撓製パイプ
６１０ 作業デッキ
６１２ コアチューブ支持具
６１４ コアチューブ（コアバレル）
６１８ 気密型ホイスティングスイベル
６２２ ビニルスリーブ
２００ コア取扱装置
２０１ コア切分密閉槽
２０５ コア取扱チューブ
２０８ 不透気性手袋
２１０ フレキシブルシャフト
２１２ ダイヤモンドブレード
２１４ 不透気性袋
３４３ コアケースチューブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無酸素水中で掘削コア採取装置により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、
無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、
掘削孔に配置されるケーシングの地表側上部に可撓製パイプを取り付ける可撓製パイプ取付工程と、
前記可撓製パイプに無酸素水を貯水する可撓製パイプ貯水工程と、
前記可撓製パイプの無酸素水面下で、前記コアを収容しているコアチューブを支持具により支持するコアチューブ支持工程と、
前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、前記可撓製パイプの無酸素水面下で、前記コアチューブからロッドを切離し、当該コアチューブを酸素の混入を防止する可撓製スリーブで覆って仮包装する仮包装工程と、
仮包装された前記コアチューブを切分密封槽に移送する移送工程と、
前記切分密封槽に無酸素水を貯水する切分密封槽貯水工程と、
前記切分密封槽の無酸素水面下に、コア取扱チューブを配置するコア取扱チューブ配置工程と、
前記切分密封槽の無酸素水面下で、前記コアを前記コアチューブからコア取扱チューブ内に取り出すコア取出工程と、
前記切分密封槽の無酸素水面下で、前記コア取扱チューブ内に不活性ガスを供給して無酸素空間を形成する空間形成工程と、
前記コア取扱チューブ内で無酸素水面下から前記無酸素空間に前記コアを引き上げて、切分装置により前記コアを切分けて切分けコアを生成する切分け工程と、
前記無酸素空間内で、前記切分けコアを不透気性袋に収容する切分けコア収容工程と、
前記不透気性袋に収容された前記切分けコアを無酸素三次元加圧保存用セルに収容する三次元加圧保存用セル収容工程とを備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のコア処理方法において、前記仮包装工程では、前記可撓製パイプの無酸素水面下で、前記コアチューブからロッドを切離し、前記コアチューブを気密型ホイスティングスイベルに接続し、さらに前記コアチューブを酸素の混入を防止する可撓製スリーブで覆って仮包装することを特徴とするコア処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコア処理方法において、前記コア切分密封槽は、前記可撓製パイプの周囲に設けられた作業デッキ上に配置されることを特徴とするコア処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記空間形成工程で供給される不活性ガスは、不活性ガスで懸濁された懸濁気泡水から供給されることを特徴とするコア処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記不活性ガスは、窒素又はアルゴン、微量水素含有するアルゴンの少なくとも一つであることを特徴とするコア処理方法。
【請求項６】
請求項５記載のコア処理方法において、前記可撓製パイプ貯水工程又は前記切分密封槽貯水工程に、無酸素水又は不活性ガスで懸濁した懸濁気泡水を供給するために、無酸素水又は不活性ガスの懸濁気泡水を選択的に生成する懸濁気泡水及び無酸素水生成工程を備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記切分装置は、前記コア処理チューブの外部から駆動されるブレードであることを特徴とするコア処理方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記コア処理チューブは不透気性手袋を備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項９】
無酸素水中で掘削コア採取装置により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、
無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、
前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、地表の無酸素水面下で前記コアを収容するコアチューブを、酸素の混入を防止するように仮包装する仮包装工程とを備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項１】
無酸素水中で掘削コア採取装置により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、
無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、
掘削孔に配置されるケーシングの地表側上部に可撓製パイプを取り付ける可撓製パイプ取付工程と、
前記可撓製パイプに無酸素水を貯水する可撓製パイプ貯水工程と、
前記可撓製パイプの無酸素水面下で、前記コアを収容しているコアチューブを支持具により支持するコアチューブ支持工程と、
前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、前記可撓製パイプの無酸素水面下で、前記コアチューブからロッドを切離し、当該コアチューブを酸素の混入を防止する可撓製スリーブで覆って仮包装する仮包装工程と、
仮包装された前記コアチューブを切分密封槽に移送する移送工程と、
前記切分密封槽に無酸素水を貯水する切分密封槽貯水工程と、
前記切分密封槽の無酸素水面下に、コア取扱チューブを配置するコア取扱チューブ配置工程と、
前記切分密封槽の無酸素水面下で、前記コアを前記コアチューブからコア取扱チューブ内に取り出すコア取出工程と、
前記切分密封槽の無酸素水面下で、前記コア取扱チューブ内に不活性ガスを供給して無酸素空間を形成する空間形成工程と、
前記コア取扱チューブ内で無酸素水面下から前記無酸素空間に前記コアを引き上げて、切分装置により前記コアを切分けて切分けコアを生成する切分け工程と、
前記無酸素空間内で、前記切分けコアを不透気性袋に収容する切分けコア収容工程と、
前記不透気性袋に収容された前記切分けコアを無酸素三次元加圧保存用セルに収容する三次元加圧保存用セル収容工程とを備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のコア処理方法において、前記仮包装工程では、前記可撓製パイプの無酸素水面下で、前記コアチューブからロッドを切離し、前記コアチューブを気密型ホイスティングスイベルに接続し、さらに前記コアチューブを酸素の混入を防止する可撓製スリーブで覆って仮包装することを特徴とするコア処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコア処理方法において、前記コア切分密封槽は、前記可撓製パイプの周囲に設けられた作業デッキ上に配置されることを特徴とするコア処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記空間形成工程で供給される不活性ガスは、不活性ガスで懸濁された懸濁気泡水から供給されることを特徴とするコア処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記不活性ガスは、窒素又はアルゴン、微量水素含有するアルゴンの少なくとも一つであることを特徴とするコア処理方法。
【請求項６】
請求項５記載のコア処理方法において、前記可撓製パイプ貯水工程又は前記切分密封槽貯水工程に、無酸素水又は不活性ガスで懸濁した懸濁気泡水を供給するために、無酸素水又は不活性ガスの懸濁気泡水を選択的に生成する懸濁気泡水及び無酸素水生成工程を備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記切分装置は、前記コア処理チューブの外部から駆動されるブレードであることを特徴とするコア処理方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のコア処理方法において、前記コア処理チューブは不透気性手袋を備えることを特徴とするコア処理方法。
【請求項９】
無酸素水中で掘削コア採取装置により採取されたコアを無酸素状態で処理するコア処理方法であって、
無酸素水中で前記コアを採取するコア採取工程と、
前記コア採取工程の無酸素水状態を維持しつつ、地表の無酸素水面下で前記コアを収容するコアチューブを、酸素の混入を防止するように仮包装する仮包装工程とを備えることを特徴とするコア処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−７０６１８（Ｐ２００６−７０６１８Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５７２９４（Ｐ２００４−２５７２９４）
【出願日】平成１６年９月３日（２００４．９．３）
【出願人】（０００２１０９０８）中央開発株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月３日（２００４．９．３）
【出願人】（０００２１０９０８）中央開発株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
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