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熊田 俊明*
JNC TJ8400 2001-017, 25 Pages, 2001/02
JNC-TJ8400-2001-017.pdf:0.68MB
本報告では、提供された岩石(堆積岩Bおよび船生岩)の乾燥および水分飽和状態の熱伝導率および比熱を測定した。本研究シリーズの第2年度の受託研究として行った点熱源熱物性値測定法(1997年度)の測定精度を一層向上させて、測定を行った。堆積岩Bの密度より求めた空隙率は0.55(水分を十分吸収させた場合と乾燥時の密度の差から計算した空隙率は0.42)である。このため熱伝導率は小さく、同じ密度であれば、堆積岩Bの熱伝導率はベントナイトの熱伝導率より幾分大きい程度である。乾燥および水分飽和状態の堆積岩Bの熱伝導率は、0.285W/mKと0.838W/mKである。水分飽和の場合の熱伝導率が乾燥時より約3倍大きい。同じ乾燥密度のベントナイトの熱伝導率の坂下・熊田の式による推算値は、それぞれ0.238W/mKと1.152W/mKで、その比は約4倍弱で堆積岩Bと大きな差はない。船生岩の空隙率は26%で、構成する粒子が細かく空隙も比較的一様である。船生岩の熱伝導率は、乾燥時と水分飽和時で、0.914W/mKおよび1.41W/mKである。堆積岩Bおよび船生岩を分散物質と見なして、乾燥時には空隙を空気の回転楕円体が分散されているとして、水分飽和時には空気の分散体が同じ形状の水の分散体に置き換わるとして、分散体の長軸と短軸および空隙率が0の場合の熱伝導率を決定し、異なる空隙率の場合の熱伝導率を推算するFrickeの式を導いた。
熊田 俊明*
JNC TJ8400 2000-017, 74 Pages, 2000/02
JNC-TJ8400-2000-017.pdf:1.71MB
本報告は、本研究シリーズの第2年度(1997年度)に提案した点熱源熱物性値測定法の精度向上と、ベントナイトと珪砂の混合材(分散物質)の熱伝導率の測定を行い、水分含有ベントナイトおよび珪砂混合緩衝材の熱物性値の推算法を確立することを目的とする。緩衝材の熱物性値は、荷重によって決まる密度、水分含有率、珪砂の混合率などによって異なる。緩衝材は使用期間に、種々の温度や荷重および水分含有率の環境に置かれると考えられ、このような緩衝材の熱物性値を知ることが必要である。ベントナイトと珪砂の混合材を分散物質として、既存の分散物質の熱伝導率推算法と既存および本研究における測定値を比較することにより、より精度良い推算式を特定した。既存の熱伝導率推算式では、Frickeの回転楕円体をランダムに分散した場合の推算式と熊田の考案した任意の形状の分散体を回転楕円体に換算する方法を用いれば、精度よく混合材の熱伝導率を推算できる。また、球状分散体に適用する推算式であるBruggemanの式によっても実用上十分な精度で珪砂混合緩衝材の熱伝導率を推算できる。
熊田 俊明*
JNC TJ8400 99-065, 28 Pages, 1999/02
本報告では、本研究シリーズの第2年度(1997年度)に提案した点熱源熱物性値測定法により、ベントナイトやベントナイトと珪砂の混合材(分散物質)の熱伝導率の測定を行った。さらに、本測定と既存の測定値と、ベントナイトと珪砂の混合材を分散物質として、既存の分散物質の熱伝導率推算式と測定値を比較することにより、より精度良い推算式を特定した。既存の熱伝導率推算式では、Frickeの回転楕円体をランダムに分散した場合の推算式と熊田の考案した任意の形状の分散体を回転楕円体に換算する方法を用いれば、実用上十分な精度で混合材の熱伝導率を推算できる。また、球状分散体に適用する推算式であるBruggemanの式も実用上十分な精度で熱伝導率の推算ができる。
熊田 俊明*
PNC TJ1600 98-003, 28 Pages, 1998/02
本報告は、前年度に開発した点熱源法の一部を改良し、高密度に圧縮したベントナイトの熱伝導率の測定に関する研究である。従来、ベントナイトの熱物性値は主として線熱源法で測定されてきたが、測定法にはそれぞれ固有の誤差要因があり、できれば他の信頼できる方法によって信頼性を実証することが望ましい。加えて、ベントナイトの実際の利用条件を考えると、圧密状態や水分含有率を変えて測定する必要があり、多数の測定値を得るためには簡便な測定法が望ましい。本研究では、すでに提案した点熱源法により圧密密度や水分含有率を変えて、ベントナイトの熱伝導率を測定し、線熱源法による測定結果と比較したものである。本点熱源法による測定密度は、
3%程度である。
熊田 俊明*
PNC TJ1600 97-004, 40 Pages, 1997/02
本研究の目的は、高レベル放射性核廃棄物の地層処分に緩衝材として利用されるベントナイトの熱物性値を測定する簡便な方法の開発である。従来、この種の物質の熱伝導率の測定には線熱源法が利用されてきたが、試料が大きくなることや、温度変化を測定する熱電対で一定の起電力を得るため高い温度上昇が必要であり、かつ測定に長い時間を要する。このため含有水分の再分配などの難点があった。本研究では、線熱源をサーミスタ粒子の電気抵抗の温度変化を利用し、これを熱源と温度センサーとして用いて、発熱と同時に温度を測定して、試料の熱物性値を決定する。測定装置は、点熱源として球状の微小サーミスタ、電源として電池および電圧測定系から構成される。一方、解析ではセンサーを中央に挿入した試料部の熱伝導モデルを作成し、熱伝導の線形微分方程式を差分化してこれを数値解析した。試料の寸法はアクリル製容器(内容積、20mm
20mm)によって決まる。サーミスター粒子は試料中央部に埋め、これに約0.1Wの発熱を与えて温度上昇測定した。熱物性値の決定は、数値計算による温度変化が測定値に合うように、計算に用いる熱伝導率を求める方法により行った。この測定法では、数秒の測定時間で数度の温度上昇により熱伝導率を決定できる。また、センサーの温度上昇が小さいことにより、サーミスターの電気抵抗の温度係数の変化や湿分の再分配の影響を避けることができる。線熱源法と比較した利点は、試料にセンサーを挿入した状態で、水分含有率を変えることができることである。
熊田 俊明*
PNC TJ1600 96-002, 52 Pages, 1996/03
本研究の目的は、ベントナイトの熱伝導率を種々の条件で推算する式を導出することと、ベントナイトの熱伝導率の測定値が十分得られていないので、これを簡便に測定する点熱源法に関する基礎的検討を行うことである。本報では、まず分散物質の熱伝導率の測定値と推算式について調査した。次いで、ベントナイトの荷重や含水率の変化による機械的構造の変化の特徴を把握した。これらの知見に基づいて、ベントナイトの伝熱機構をモデル化して、これを解析して推算式を導出した。ベントナイトの熱伝導率の簡便な測定法として、サーミスタを熱源および温度センサーとする点熱源法の原理と技術的可能性について検討した。得られたベントナイトの推算式による計算値と既存の測定値を比較して、既存測定値と最もよく合う整理式と同等の精度で測定値を整理できた。また、サーミスタを点熱源とする熱伝導率測定法は、サーミスタの持つ熱容量を熱伝導率既知の試料により較正すれば、実用上十分な精度で測定できることが確かめられた。
山本 研*; 加納 茂機; 熊田 俊明*; 鈴木 俊明*; 富山 清春*; 鈴木 重夫*; 白羽 陸宏*
PNC TN944 71-05, 301 Pages, 1971/03
ナトリウム技術開発室に昭和45年12月末現在設置されているナトリウム技術開発ループ、材料試験ループ、ホットスチールテストループおよびこれらに付属するドーターループ、試験装置類の概要、設計の基本構想および建設経過について報告する。