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安江 歩夢*; 川上 真由*; 小林 謙祐*; Kim, J.; 宮津 裕次*; 西尾 悠平*; 向井 智久*; 諸岡 聡; 兼松 学*
Quantum Beam Science (Internet), 7(2), p.15_1 - 15_14, 2023/05
Neutron diffraction is a noncontact method that can measure the rebar strain inside concrete. In this method, rebar strain and stress are calculated using the diffraction profile of neutrons irradiated during a specific time period. In general, measurement accuracy improves with the length of the measurement time. However, in previous studies, the measurement time was determined empirically, which makes the accuracy and reliability of the measurement results unclear. In this study, the relationship between the measurement time and the measurement standard deviation was examined for reinforced concrete specimens under different conditions. The aim was to clarify the accuracy of the measurement of rebar stress using the neutron diffraction method. It was found that if the optical setup of the neutron diffractometer and the conditions of the specimen are the same, there is a unique relationship between the diffraction intensity and the rebar stress standard deviation. Furthermore, using this unique relationship, this paper proposes a method for determining the measurement time from the allowable accuracy of the rebar stress, which ensures the accuracy of the neutron diffraction method.
synchrotron X-ray scattering and nanoindentation testIm, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; Choe, H.*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; Kim, J.*; Lim, S.*; et al.
Construction and Building Materials, 365, p.130034_1 - 130034_18, 2023/02
被引用回数：6 パーセンタイル：70.19(Construction & Building Technology)Nanocrystalline calcium-silicate-hydrate (C-S-H) is a typical heterogeneous material with a multiscale structure spanning a wide length scale from angstrom to micrometer, and whose structure is determined by the Ca/Si ratio. In this study, we directly applied compressive loads on synthetic C-S-H pastes with Ca/Si ratios of 0.6-1.2 and investigated their mechanical properties using the elastic modulus calculated at three length scale levels (i.e., angstrom to nanometer, micrometer, and millimeter) via in-situ synchrotron X-ray scattering, nanoindentation tests, and strain gauges, respectively. Further, 
Si nuclear magnetic resonance spectroscopy was conducted on the C-S-H pastes to elucidate the alterations in the silicate polymerization. The experimental results confirmed the deformation behavior of the C-S-H paste with different Ca/Si ratios under external loading, which was demonstrated to be transferred from the surface of the pastes to particles owing to the presence of multiscale pores.
Kim, G.*; Im, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; Cho, S.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; et al.
Cement and Concrete Research, 159, p.106869_1 - 106869_17, 2022/09
被引用回数：16 パーセンタイル：87.96(Construction & Building Technology)This study explored the effect of M-S-H formation on the local atomic arrangements and mechanical properties of C-S-H. The elastic moduli of the samples were calculated using shifted atomic distances (r) and d-spacings (d) acquired by applying an external load on the pastes during X-ray scattering experiments. The experimental results indicated that the crystal structure of C-S-H remained intact with MgCl
addition. At the highest Mg/Si ratio (Ca/Si = 0.6, Mg/Si = 0.2), change in the dominant phase occurred from C-S-H to M-S-H because the low pH environment hindered the formation of C-S-H and facilitated the formation of M-S-H. The elastic modulus decreased with increasing Mg/Si ratio up to 0.1 owing to both C-S-H destabilization and low M-S-H content in the samples. Conversely, the elastic modulus increased in the paste synthesized with the highest Mg/Si ratio because considerable M-S-H had formed, which exhibited a higher elastic modulus than C-S-H.
Im, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; Kim, J.*; Bae, S.*
Journal of the American Ceramic Society, 104(9), p.4803 - 4818, 2021/09
被引用回数：18 パーセンタイル：85.31(Materials Science, Ceramics)This study aims to elucidate the effect of heating on the local atomic arrangements, structure, phase transformation, and mechanical properties of synthesized calcium-silicate-hydrate (C-S-H). The alteration in the atomic arrangement of the synthesized C-S-H (Ca/Si = 0.8) and the formation of crystalline phases that occurred in three distinct transformation stages of dehydration (105-200 
C), decomposition (300-600 C), and recrystallization (700-1000 C) were investigated via powder X-ray diffraction, Si nuclear magnetic resonance spectroscopy, and thermogravimetric analysis. Further, the deformation of the local atomic bonding environment and variations in mechanical properties during the three stages were assessed via pair distribution function analysis based on in-situ total X-ray scattering. The results revealed that the C-S-H paste before heating exhibited a lower elastic modulus in real space than that in the reciprocal space in the initial loading stage because water molecules acted as a lubricant in the interlayer. At the dehydration stage, the strain as a function of external loading exhibited irregular deformation owing to the formation of additional pores induced by the evaporation of free moisture. At the decomposition stage, the structural deformation of the main d-spacing (d 
3.0 
) was similar to that of the real space before the propagation of microcracks. At the recrystallization stage, the elastic modulus increased to 48 GPa owing to the thermal phase transformation of C-S-H to crystalline 
-wollastonite. The results provide direct experimental evidence of the micro- and nanostructural deformation behavior of C-S-H pastes after exposure to high temperature under external loading.
小嶋 智*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 苅谷 愛彦*; 片山 喜一*; 西尾 学*
Proceedings of 5th International Workshop on Rock Mechanics and Engineering Geology in Volcanic Fields (RMEGV 2021) (Internet), 6 Pages, 2021/09
中部日本で最も活動が活発な火山の一つである焼岳の4.6kmほど北東に位置するきぬがさの池周縁部から採取したハンドオーガーボーリングコア試料からローカルテフラがみつかる。このテフラは、主成分として様々な形状の火山ガラス(マイクロライトを包有するもの、ブロック状、縦溝のあるもの、微小胞のあるもの)から構成され、また、少量の鉱物(石英,斜長石,角閃石,黒雲母,輝石)を含む。また、このテフラ層より10cm下部より回収された植物残骸から得られる
C較正年代は、2,331-2,295cal BP(19.2%の確率)もしくは、2,270-2,155cal BP(76.2%の確率)である。本研究では、電子プローブマイクロアナライザを用いて、このテフラ層の火山ガラスのうち、241個について主要元素分析を行った。それらのデータをSiO-KO, SiO-NaO+KO、及びFeO
-KO図にプロットした結果、中部日本に分布する主要なテフラの化学組成との差異が認められた。さらに、鉱物組成及び化学組成は、約2,300cal BPとされる焼岳の北北西およそ2kmに広がった中尾火砕流のテフラと一致する。このテフラは北アルプス南部の2,300cal BPのローカルな年代指標として有益である可能性が示唆された。
小林 謙祐*; 鈴木 裕士; 西尾 悠平*; 兼松 学*
日本建築学会構造系論文集, 86(785), p.1026 - 1035, 2021/07
本研究では、亜鉛溶融めっき鉄筋を用いた鉄筋コンクリートの付着性能を評価することを目的として、基本的な応力場である圧縮応力場・引張応力場に加え、より実構造に生じる応力場に近い曲げ・せん断応力場の計3種類の応力場における付着応力の検証を行った。その結果、中性子回折法により、鉄筋コンクリートの高精度な付着性能評価が可能であり、さらにひび割れ等の破壊状況に応じた鉄筋応力の変化も精度よく測定が可能であることを確認した。また、圧縮応力場,引張応力場、そして曲げ・せん断応力場において、鉄筋応力分布の傾向および付着応力度より、めっき鉄筋は普通鉄筋と同等の付着性能を有していることが明らかになった。
上野 一貴*; 鈴木 裕士; 高村 正人*; 西尾 悠平*; 兼松 学*
コンクリート構造物の補修,補強,アップグレード論文報告集(CD-ROM), 20, p.273 - 278, 2020/10
本研究では、鉄筋コンクリートの引張載荷時のコンクリート内部の変形を、中性子イメージング技術と画像相関法を組み合わせて評価する技術の確立を目的とした。コンクリート内部に散布したガドリニウムマーカの座標を中性子イメージング技術により取得し、その座標を基に画像相関法を用いてコンクリート内部の変位分布を算出する技術を開発した。本技術により、コンクリートに発生したひび割れに沿った変位分布が計測され、表面の画像解析と併用することで、載荷経過毎のコンクリート表面と内部の変形を同時に評価できることを示した。
宮部 あづさ*; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 鈴木 裕士; 兼松 学*
コンクリート構造物の補修,補強,アップグレード論文報告集(CD-ROM), 19, p.59 - 64, 2019/10
本研究では、加熱後の再養生による鉄筋コンクリート(RC)の付着強度の回復メカニズムを解明するため、加熱履歴を600C、再養生期間を0, 3, 7日とした冷間引抜試験および化学分析を行った。さらに、試験体内部を中性子トモグラフィーで可視化した。実験結果として、600Cで加熱したRCの付着強度は再養生3日後には回復した。再水和したコンクリート中では、水酸化カルシウムが増加した一方でCSが減少する傾向が見られた。また、加熱後に比べ再養生後は中性子線の透過率が低く、再水和により水和物が生成された可能性が示唆された。
上野 一貴*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 兼松 学*
コンクリート構造物の補修,補強,アップグレード論文報告集(CD-ROM), 18, p.647 - 650, 2018/10
本研究では、中性子イメージング技術と画像処理技術を組み合わせることで、コンクリート内部に分散したガドリニウムマーカの動きを精度よく評価できる技術を開発した。次に、中性子イメージング技術と中性子回折法を組み合わせて、鉄筋コンクリートの引張載荷時の付着劣化挙動を評価した。その結果、中性子イメージング技術により得られるコンクリートの変形挙動と、中性子回折により得られる鉄筋の応力分布を比較・検討することで、鉄筋コンクリートの付着劣化挙動の評価が可能になることを示した。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.
JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03
JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB
原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定方法に関する検討: 母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。
榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 小倉 浩一; 深見 智代; 松川 兼也*; et al.
Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02A705_1 - 02A705_4, 2014/02
被引用回数：2 パーセンタイル：11.24(Instruments & Instrumentation)高強度レーザーとプラズマの相互作用によるイオン発生において、電子特性の計測は不可欠である。そのため、様々な計測手法が提案されているが、今回我々は、光核中性子反応による中性子を計測することで、精度よく電子特性の計測を行う新規性の高い手法を提案する。この手法は、イオン加速エネルギー計測と共にピークパワー1
10
W/cm
のJ-KARENレーザーによって実証された。イオン加速エネルギーと本手法による計測結果は極めて相関をもつことがわかり、改良を重ねて行けば非常に良い計測器になり得ることがわかった。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.
JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12
JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB
原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/mとした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 佐藤 正泰; 礒野 高明; 櫻井 真治; 中村 博文; 佐藤 聡; 鈴木 哲; 安堂 正己; et al.
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1151 - 1158, 2006/02
被引用回数：123 パーセンタイル：99.01(Nuclear Science & Technology)原研における発電実証プラント設計検討では、中心ソレノイド(CS)の機能に着目して3つの設計オプションを検討中である。これらのうち、主案はCSの機能をプラズマ形状制御に限定してコンパクトにすることによりトロイダル磁場コイルの軽量化を図ったものであり、この設計オプションの場合、主半径5.5m程度のプラズマで3GWの核融合出力を想定する。本プラントでは、Nb
Al導体による超伝導コイル,水冷却固体増殖ブランケット,構造材として低放射化フェライト鋼,タングステンダイバータなど近未来に見通しうる核融合技術を利用する。プラントの設計思想及び要素技術に対する要請を述べる。
喜多村 和憲*; 小松崎 学*; 西尾 敏; 小泉 興一; 高津 英幸
JAERI-Tech 96-031, 16 Pages, 1996/07
核融合実験炉(ITER)におけるプラズマ崩壊時のブランケットモジュールに発生する電磁力低減対策の一環として、モジュール第一壁表面の銅合金製熱シンク材にトロイダルカット(スリット)を設け熱シンク材とトロイダル方向渦電流と電気的にカットする構造概念の有効性について検討した。その結果、以下の結論が得られ、第一壁銅合金へのトロイダルスリット構造のプラズマ崩壊時における第一壁の渦電流、および電磁力低減に効果的であることが分かった。(1)第一壁材料の銅合金からSUS材への変更、SUS材の板厚低減は第一壁電磁力を低減させ、SUS材板厚50mm以下の領域でその効果は大きい。(2)第一壁銅合金のトロイダルスリット構造により第一壁の電磁力は低減する。インボードモジュールでは実機相当寸法(1mmギャップ長、スリット数17)まで、増加することにより、第一壁内渦電流の60%がSUS材に流れる。
西尾 悠平*; 西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 鈴木 裕士; 兼松 学*
no journal, ,
鉄筋コンクリート構造体は火災時に損傷を受けるが、高温での鉄筋コンクリートの特性変化についてはよく知られていない。そのためには高温での鉄筋コンクリートの機械特性の計測技術が必要とされている。鉄筋コンクリートに実装された耐熱FBGセンサは鉄筋に与える機械特性の変化を最小限に保ちつつ、高温での歪特性の計測が可能である。本研究では、鉄筋への耐熱FBGセンサの実装とこれを使用した高温歪計測試験の概要について発表する。
上野 一貴*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 関根 麻里子*; 西尾 悠平*; 兼松 学*
no journal, ,
本研究では、中性子イメージングと画像解析を組み合わせた鉄筋コンクリート内部の変形挙動評価技術により、引張変形に伴うコンクリート内部のひび割れ発生の様子を捉えることを目的とした。コンクリート内部に二次元的に分散させた酸化ガドリニウムマーカを中性子イメージングにより撮像し、そのマーカの動きを画像解析により評価した結果、ひび割れ発生に伴うマーカの移動を捉えることに成功した。また、中性子回折により得られる鉄筋の応力分布を比較・検討することで、鉄筋コンクリートの付着劣化挙動の評価が可能になることを示した。
関根 麻里子*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 上野 一貴*; 西尾 悠平*; 兼松 学*
no journal, ,
一般的に、鉄筋応力の測定に用いられるひずみゲージ法は、鉄筋に貼付けたゲージの金属の抵抗値変化からひずみを測定する間接的な方法であり、鉄筋へのゲージの貼付け自体が鉄筋とコンクリート間の付着に影響を与えてしまう。さらに、腐食鉄筋についてはゲージを腐食表面に維持することが困難であるため、実験的には溝切部分や鉄筋内部にゲージを貼り付けるなどの工夫がなされてきた。鉄筋コンクリート造の鉄筋応力の非破壊測定に関しては、これまでに中性子回折法による非破壊・非接触応力測定技術により、より高い精度で鉄筋コンクリートのひび割れ近傍の応力分布捉えることに成功している。そこで本研究では、中性子応力測定技術により、鉄筋コンクリート内の腐食鉄筋および腐食ひび割れに補修を施した鉄筋コンクリート内の腐食鉄筋の応力分布測定を試みた。その結果、中性子応力測定技術により精度良く腐食鉄筋の応力を測定できること、また、腐食ひび割れ部への補修材施工により、コンクリートによる拘束は回復しないが、引抜試験における付着性能が回復する様子が捉えられた。
西村 昭彦; 西尾 悠平*; 兼松 学*
no journal, ,
レーザ応用による高温プラントのための遠隔計測技術の展開として、ピコ秒レーザ精密加工により製作した耐熱FBGセンサの産業応用を進めている。建設中の実験棟の鉄筋コンクリート柱に、ナノコロイド銀接着剤を用いて製作したFBGセンサ実装鉄筋を実装することに成功した。熱電対及び湿度計も組み込み、FBGセンサの温度補償を可能とした。講演では、センサ実装鉄筋の圧縮と引張りにおける計測結果について報告を行う。
小林 謙祐*; 大岡 督尚*; 兼松 学*; 鈴木 裕士; 立山 創一*; 長井 智哉*; 西尾 悠平*; 平田 吉一*; 吉岡 昌洋*
no journal, ,
本研究では、高強度コンクリートを用いた超高層建築物について、震災被害を受けた際の補修方法の確立を最終目的としており、その第一段階として、コンクリート強度が付着性能に及ぼす影響を中性子回折法により定量評価した。その結果、中性子回折法を用いることで、コンクリート強度によらず高精度に鉄筋の応力状態を測定できること、コンクリート強度と付着性能には相関がみられること、高強度コンクリートでは低強度のコンクリートに比べ付着性能が高いことが明らかとなった。
西尾 学*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 苅谷 愛彦*; 小嶋 智*
no journal, ,
東アジアにおける第四紀の広域火山灰を用いた年代測定法はほぼ確立しているが、日本のように火山の多い地域では、近傍の火山の噴出物の影響が強く、広域火山灰の産出ピークを検出できない場合が多い。そこで、近傍の火山による特徴的な地域性火山灰を年代指標とする方法を開発することを本研究の目的とした。研究対象地域は、焼岳火山の影響を強く受ける北アルプス南部の上高地周辺地域である。(1)焼岳の北東約4.7kmに位置する「きぬがさの池」湖畔で掘削されたハンドオーガーボーリングコアに含まれるガラス質火山灰(苅谷・高岡, 2019)1試料と、(2)焼岳の北北西約1.5kmの地点に分布する約2,300年前の中尾火砕流堆積物に挟まれるガラス質火山灰2試料である。これらの火山灰の粒子組成、火山ガラスの化学組成・屈折率を測定し、その特徴を明らかにした。各試料につき200個以上の粒子を偏光顕微鏡を用いて同定した結果、これらの火山灰の構成粒子の約70%は火山ガラスから成り、その大半がvesicularとblockyであることが明らかとなった。火山ガラスの化学組成は、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターの電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて測定した。その結果、3試料中の火山ガラスの化学組成は、SiO, KO, NaOが多く、AlO, FeOが少ないという特徴を持ち、東アジアにおける第四紀広域火山灰中の火山ガラスの化学組成とは明瞭に区別できる。3試料それぞれ30個の火山ガラスを対象に、中央大学の温度変化型屈折率測定器(RIMS)を用いて屈折率を測定した。その結果、火山ガラスの屈折率は1.4958-1.5011の範囲の値を示し、1.497-1.499の範囲にピークを持つことが明らかとなった。以上のように、「きぬがさの池」で見出された火山灰は、中尾火砕流堆積物に挟まれる火山灰と、粒子組成,火山ガラスの屈折率・化学組成の点で一致し、約2,300年前の焼岳の噴火活動による火山灰であることがわかった。したがって、上記の特徴を持った火山灰は、北アルプス南部における約2,300年前の有用な年代指標とすることができると考えられる。
