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Chaerun, R. I.; 佐藤 淳也; 平木 義久; 吉田 幸彦; 佐藤 努*; 大杉 武史
Construction and Building Materials, 500, p.144270_1 - 144270_10, 2025/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Construction & Building Technology)アルカリ活性化材料(AAMs)、特にメタカオリンを原料とするものは、その高密度な微細構造と化学的耐久性により、有害廃棄物の固定化に用いる持続可能なバインダーとして大きな注目を集めている。これらの非晶質アルミノケイ酸塩構造は、有害物質を効果的にカプセル化し、環境リスクを低減することができる。しかし、この非晶質ネットワークの安定性を維持することは容易ではなく、特にナトリウム(Na
))を多く含む前駆体を使用する場合、過剰なNaが結晶化を促進し、マトリックスの完全性を損なうことが知られている。本研究では、主にカリウム(K))で活性化されたメタカオリン系AAMsにおけるNa+濃度が構造安定性に与える影響を体系的に検討した。その目的は、非晶質構造を保持し化学的安定性を維持できるNa取り込みの閾値を明らかにすることである。透過型電子顕微鏡(TEM)、ラマン分光法、熱力学モデリングを用いて、さまざまなNa:Kモル比におけるK-AAMsの構造進化を解析した。その結果、Na:K比が高い場合には、ナノポアの形成やNaに富むゼオライト相の早期結晶化が生じ、マトリックスの安定性が低下することが明らかとなった。一方で、非晶質ネットワークを維持し、アルミノケイ酸塩骨格を保つ最適なNa:K比が特定された。これらの知見は、高耐久かつ先進的な廃棄物固定化技術に向けたK-AAMsの最適化に有用な指針を提供するものである。
小林 佑太朗*; 大澤 紀久*; 芳賀 和子*; 金田 由久*; Chaerun, R. I.; 佐藤 努*; 谷口 拓海; 黒木 亮一郎; 岡田 尚; 吉田 幸彦; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所の汚染水処理から発生する廃棄物を低温処理材料で固化処理した固化体の長期保管時や処分後の変質挙動を検討する目的で、AAM(アルカリ活性材料)固化体中の主要生成物である非晶質相を合成し、加温養生を行い、結晶化による生成相の変化と結晶化速度について検討した結果を一部紹介する。
平木 義久; 佐藤 淳也; Chaerun, R. I.; Niu, X.*; 菊池 亮佑*; Elakneswaran, Y.*; 吉田 幸彦; 大杉 武史
no journal, ,
本事業では福島第一原子力発電所事故で生じた微粒子状の燃料デブリや汚染水処理二次廃棄物を対象として、ホウ素を添加して中性子吸収能を持たせたカリウム系ジオポリマー固化の適用可能性を示すことを目的としている。酸化ジルコニウムや酸化鉄を模擬廃棄物として混合させたジオポリマー固化体を作製し、ペーストの硬化時間や固化体からの水素発生量の測定を行った。本件ではその結果について報告する。
Niu, X.*; Elakneswaran, Y.*; 菊池 亮佑*; 大杉 武史; 佐藤 淳也; 平木 義久; Chaerun, R. I.
no journal, ,
福島第一原子力発電所PCV内に存在する燃料デブリや汚染水中では、鉄・バリウム・炭酸塩などを主成分とする微粒 子・コロイドを含む複合的なスラリーが形成される。本研究では、こうしたコロイドをメタカオリン系ジオポリマーに取り込んだ際の物理化学的相互作用、構造形成挙動、及び固化性能への影響を体系的に評価した。
菊池 亮佑*; 竹内 望*; Elakneswaran, Y.*; Niu, X.*; 大杉 武史; 佐藤 淳也; 平木 義久; Chaerun, R. I.
no journal, ,
福島第一原子力発電所の一次格納容器(PCV)内に存在する燃料デブリと汚染水を安定化・固化する技術が求められている。本研究では、代表的な活性フィラーであるメタカオリンについて、既製品間の仕様と硬化前・硬化後の特性を比較すると共に、原料の安定供給を鑑み、国内産メタカオリンの製造とその特性評価を行った。
平木 義久; 佐藤 淳也; Chaerun, R. I.; Niu, X.*; Elakneswaran, Y.*; 吉田 幸彦; 大杉 武史
no journal, ,
In the process of decommissioning the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, a variety of radioactive wastes have been generated. As part of a national project in Japan, the exploration of cementation with solidification materials for waste management is underway. Alkali-activated materials (AAMs) are particularly significant in this context because they can be manufactured at room temperature and are highly effective at immobilizing radioactive materials. This project focusses on the application of potassium-based AAMs (K-AAMs) enhanced with boron to improve neutron absorption properties. The study investigates how the addition of boric acid affects the physical properties of K-AAMs and aims to optimize their performance for effective nuclear waste management.
Prihutami, P.*; Chaerun, R. I.; 大矢 裕介*; 戸田 賀奈子*; 斉藤 拓巳*; 菊池 亮佑*; 大竹 翼*; 佐藤 努*
no journal, ,
Untreated waste from anthropogenic activities increases the possibility of zinc contamination in the environment. This metal is commonly found in solid and liquid waste. Due to its toxic behavior at high concentration, preventing zinc release to the environment is crucial to protect human health and the environment. Zinc-containing waste needs to be treated with a binder for its solidification and stabilization. Geopolymer has been an attractive binder for hazardous waste due to its ability to contain heavy metals, low CO
emission upon production, and durability. Understanding the immobilization form of zinc in the geopolymer matrix becomes essential to aim for the long-term stability of the treated waste. Enhance stability can be achieved by using a potassium activator since it maintains the amorphousness of geopolymer. This study aims to clarify the immobilization mechanisms of zinc in geopolymer. In this study, 1 wt.% of zinc was incorporated into geopolymer by mixing a certain amount of metal solution, metakaolin, and potassium activator to have AlO
:KO ratio of 1:1. Test results identify zinc to be well-immobilized in potassium geopolymer with 99.86% retention after 90 days of leaching. Zinc is found to be retained not in its crystalline form, but in the geopolymer matrices. The incorporation does not change the short-ranging order of geopolymer as supported by selected area electron diffraction (SAED) pattern showing a diffuse ring from the randomly scattered electrons. Zinc K-edge X-ray absorption spectroscopy (XAS) suggests that zinc bonds to aluminosilicate chain. The XAS results (Figure 1) also exhibit a change in the local structure after leaching. Initially, zinc largely takes tetrahedral coordination, which changes to octahedral coordination upon leaching. This study shows that zinc changes its coordination environment from tetrahedral to octahedral during its leaching, which could explain the immobilization mechanisms of zinc with geopolymer.
Elakneswaran, Y.*; Niu, X.*; 菊池 亮佑*; 大杉 武史; 佐藤 淳也; 平木 義久; Chaerun, R. I.
no journal, ,
福島第一原子力発電所の一次格納容器(PCV)内に存在する燃料デブリと汚染水を安定化・固化する技術が求められている。本研究では、中性子吸収材としてのホウ素を含むジオポリマーの製造と特性評価を行った。
