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進藤 愛美*; 上奥 あや*; 岡村 和奏*; 菊地 晋; 山崎 淳司*; 古賀 信吉*
Thermochimica Acta, 749, p.180021_1 - 180021_14, 2025/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Thermodynamics)The present study focused on the multistep thermal dehydration/decomposition process of geopolymer paste samples prepared using distinct active fillers, including fly ash, blast furnace slag, and metakaolin. Besides the lower water content of the geopolymer materials compared with conventional Portland cement, the thermal dehydration/decomposition occurs as the multistep process. Water evolution behavior is critical for assessing its potential application as a construction material in water-resistant environment. The thermal dehydration/decomposition kinetics also plays a pivotal role in evaluating the thermal stability of geopolymer materials. This article presents the kinetic behavior of the multistep thermal dehydration/decomposition of different geopolymer materials in a stream of dry N
or wet N with varying water vapor pressures. This study revealed that, irrespective of the samples, the two-step thermal dehydration/decomposition process occurred after the desorption of absorbed water. The kinetics of the initial reaction process, which is attributed to the thermal dehydration of bounded water, exhibited sensitivity to atmospheric water vapor. In contrast, the kinetics of the subsequent process of the thermal dehydroxylation of the binding phase demonstrated practically invariable behavior, irrespective of the atmospheric water vapor pressure. The latter was identified as a distinctive attribute of the irreversible process and as a pivotal process in determining the thermal stability of geopolymer materials.
菊地 晋; 古賀 信吉*
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 150(1), p.585 - 590, 2025/01
被引用回数：1 パーセンタイル：14.87(Thermodynamics)The objective of this study was to ascertain the thermodynamic parameters associated with the phase transitions of NaO through the use of differential scanning calorimetry (DSC). Due to the high chemical reactivity of NaO at elevated temperatures, particular precautions were necessary for the DSC measurement, including the selection of an appropriate crucible material, the preparation of a custom-made crucible with a specialized geometrical configuration, and the meticulous calibration of the recorded temperature and enthalpy change. Furthermore, all experimental procedures for the DSC measurement were required to be conducted under controlled atmospheric conditions of inert gas. Despite the aforementioned difficulties, we were able to successfully determine the transition temperatures and enthalpy changes associated with the structural phase transition and melting of NaO using DSC. The reliability of these thermodynamic parameters was validated by comparing them with previously reported values.
進藤 愛美*; 上奥 あや*; 岡村 和奏*; 菊地 晋; 山崎 淳司*; 古賀 信吉*
Thermochimica Acta, 738, p.179801_1 - 179801_12, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：14.87(Thermodynamics)This study investigated the kinetics of the multistep thermal dehydration/decomposition of the metakaolin-based geopolymer paste. The component two reaction steps were characterized by the evolution of water vapor and the simultaneous evolution of water vapor and CO, respectively. In a stream of dry N, the kinetics of the first and second reaction steps were characterized by the apparent activation energy (Ea) values of 92 and 166 kJ mol
, respectively. Both reaction steps exhibited a diffusion-controlled rate behavior. In a stream of wet N, the mass loss curves systematically shifted to higher temperatures with an increase in the water vapor pressure (p(HO)). The first reaction step was significantly influenced by p(HO), and the apparent Ea increased to 175 kJ mol at p(HO) = 11.4 kPa. The second reaction step was less sensitive to the atmospheric water vapor, as characterized by its Ea of 
165 kJ mol , irrespective of the p(HO).
岩崎 春*; 酒井 康宏*; 菊地 晋; 古賀 信吉*
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147(11), p.6309 - 6322, 2022/06
被引用回数：12 パーセンタイル：56.26(Thermodynamics)高速炉の構造コンクリートに用いられるパーライトコンクリートの多段的な熱分解反応に対する雰囲気水蒸気の影響について、速度論解析手法(KDA)による各反応段階の詳細を検討した。その結果、水蒸気の影響により、水酸化カルシウムの熱分解反応の遅れや炭酸カルシウムの熱分解反応の加速を特定した。
on the thermal decomposition of perlite concrete酒井 康宏*; 岩崎 春*; 菊地 晋; 古賀 信吉*
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147(10), p.5801 - 5813, 2022/05
被引用回数：14 パーセンタイル：61.91(Thermodynamics)高速炉の構造コンクリートに用いられるパーライトコンクリートの多段的な熱分解反応に対する雰囲気二酸化炭素の影響について、速度論解析手法(KDA)により各反応段階の詳細を検討した。その結果、二酸化炭素の影響により、水酸化カルシウムの炭酸化と炭酸カルシウムの熱分解反応の遅れを特定した。
菊地 晋; 古賀 信吉*
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147(7), p.4635 - 4643, 2022/04
被引用回数：2 パーセンタイル：7.99(Thermodynamics)ナトリウム冷却高速炉では、構造コンクリートを保護するライナが破損に至るような液体ナトリウムの漏えいが発生した場合、ナトリウム-コンクリート反応が発生する。高速炉構造コンクリートは主要な部位にシリカ系コンクリートが使用され、その表層に断熱・保護機能を持たせたパーライトコンクリートを敷設している。そのため、ナトリウム-コンクリート反応の初期段階におけるパーライトコンクリートとナトリウムの反応に着目する必要がある。本研究では、その第一段階として、ナトリウムと水酸化カルシウムとの反応を対象とした熱分析を実施した。その結果、当該反応は550Kで開始し、反応生成物としてカルシアや水酸化ナトリウムが生成することが分かった。また、当該反応の速度論評価を実施し、活性化エネルギーを求めた。
reaction; A Physicogeometrical kinetic approach toward the safety assessment of Na-cooled fast reactors古賀 信吉*; 菊地 晋
Industrial & Engineering Chemistry Research, 61(7), p.2759 - 2770, 2022/02
被引用回数：2 パーセンタイル：7.76(Engineering, Chemical)In this study, we characterized the kinetic features of the thermally stimulated reaction of CaCO with the liquid Na as a model process of the liquid Na-structural concrete reaction that possibly occurs under a postulated severe accident in a Na-cooled fast reactor. Two sampling conditions characterized by the dispersion of CaCO powders in the liquid Na and the limited contact of liquid Na with the CaCO pellet surface were applied to investigate the kinetics and physicogeometrical mechanism of the liquid Na-CaCO reaction using differential scanning calorimetry (DSC) and morphological observations of the products. Under both sampling conditions, the exothermic liquid Na-CaCO reaction started at the initial contact area of the reactants and proceeded while liquid Na penetrated CaCO powder and pellet, exhibiting the apparent multistep reaction behaviors.
古賀 信吉*; 菊地 晋
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 138(2), p.983 - 996, 2019/10
被引用回数：12 パーセンタイル：40.66(Thermodynamics)ナトリウム冷却高速炉で使用される構造コンクリートの熱分解挙動の詳細を把握することは、原子力プラントの仮想事故条件下で想定される現象を再現する上で極めて重要である。本研究では、ナトリウム冷却高速炉で使用されるシリカ系およびパーライトコンクリートの熱分解挙動を比較検討した。
菊地 晋; 古賀 信吉*; 山崎 淳司*
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 137(4), p.1211 - 1224, 2019/08
被引用回数：10 パーセンタイル：34.99(Thermodynamics)本研究では、ナトリウム冷却高速炉構造コンクリートに類似した2種類のコンクリートを選定し、これらの熱的挙動の比較検討を実施した。室温から1900Kの温度範囲において、TG-DTAを用いた構造コンクリートの熱的挙動を検討した。コンクリートのセメント部の融解開始温度は1400から1600Kの温度範囲であることが分かった。また、CaCOとCa(OH)の存在比が異なる2種類のコンクリートのセメント部では、双方の融解温度の範囲に顕著な違いは見られなかった。一方、骨材の融解挙動は当初のシリカの含有量により直接影響を受けることが分かった。
菊地 晋; 古賀 信吉*
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 131(1), p.301 - 308, 2018/01
被引用回数：10 パーセンタイル：33.08(Thermodynamics)ナトリウム冷却高速炉の仮想的な事故条件下においては、漏えいナトリウムが鋼製ライナーを破損する恐れがある。そのような状況においては、構造コンクリートと液体ナトリウムが直接接触することによりナトリウム-コンクリート反応が発生する。本研究では、ナトリウム冷却高速炉の安全評価に資するため、ナトリウム-コンクリート反応の第2段階反応の一つとして、水酸化ナトリウム(NaOH)とシリカ(SiO)の反応について検討した。反応開始点等の反応に関する熱的挙動については、示差走査熱量計(DSC)を用いて定義した。DSC計測の結果、NaOH-SiO反応はNaOHの融点直後に急激に反応することが明らかになった。したがって、初期段階で発生したNaOHが有意な量存在する場合、ナトリウム-コンクリート反応の第2段階反応における時間帯にNaOH-SiO反応が支配的になることが推定された。
菊地 晋; 古賀 信吉*; 清野 裕; 大野 修司
Journal of Nuclear Science and Technology, 53(5), p.682 - 691, 2016/05
被引用回数：17 パーセンタイル：79.30(Nuclear Science & Technology)ナトリウム冷却高速炉において、万が一冷却材であるナトリウムが漏えいし、構造コンクリートを保護しているライナーをも破損させる過酷な事象を想定した場合、ナトリウムーコンクリート反応が生じる可能性がある。ナトリウムーコンクリート反応は、水素の発生、エネルギーの放出(発熱)、コンクリートの浸食を伴うため、これらの現象を理解することが重要である。本研究では、一連のナトリウムーコンクリート反応試験シリーズのうち、ナトリウム酸化物とシリカの反応性について着目した。ナトリウム酸化物とシリカの熱分析および化学分析により、前回の試験で確認したナトリウムとシリカの反応と比較して、かなり低い温度で反応が起こることを明らかにした。
菊地 晋; 古賀 信吉*
熱測定, 43(1), p.11 - 18, 2016/00
本報は、ナトリウム冷却高速炉の研究開発における熱分析の利用の一例として、ナトリウム-コンクリート反応挙動の検討例を解説したものである。
菊地 晋; 古賀 信吉*; 清野 裕; 大野 修司
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 121(1), p.45 - 55, 2015/07
被引用回数：16 パーセンタイル：47.39(Thermodynamics)本研究では、ナトリウム冷却高速炉において過酷な状態を想定した場合に発生するナトリウム-コンクリート反応現象に関して、シリカ系コンクリートの反応性を評価するためにNa-SiO反応の速度論的検討を行った。反応性を評価するために示差走査熱量計(DSC)に加え、反応中の試料状況を確認するためにビデスコープによる同時測定を行った。詳細な反応速度論解析より、最大の反応速度となる場合の速度論データが主要な反応段階であることが明らかになった。また、簡易的なKissinger法による評価した反応速度定数がNa-SiO反応の主要な反応段階の速度論を評価するのに有用であることが分かった。
菊地 晋; 古賀 信吉*
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉では、構造コンクリートを保護するライナが破損に至るような液体ナトリウムの漏えいが発生した場合、ナトリウム-コンクリート反応が発生する。高速炉構造コンクリートは主要な部位にシリカ系コンクリートが使用され、その表層に断熱・保護機能を持たせたパーライトコンクリートを敷設している。そのため、ナトリウム-コンクリート反応の初期段階におけるパーライトコンクリートとナトリウムの反応に着目する必要がある。本研究では、その第一段階として、ナトリウムと炭酸カルシウムとの反応を対象とした熱分析を実施した。熱的挙動および反応速度論的観点から、ペレットと粉末形状の2種類を用いてた試験を実施した。
古賀 信吉*; 菊地 晋
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉で使用される構造コンクリートの熱分解挙動の詳細を把握することは、原子力プラントの仮想事故条件下で想定される現象を再現する上で極めて重要である。本研究では、ナトリウム冷却高速炉で使用されるシリカ系およびパーライトコンクリートの熱分解挙動を比較検討した。
菊地 晋; 古賀 信吉*; 栗原 成計; 高田 孝; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の安全基盤技術として、マルチレベル・シナリオシミュレーションシステムの開発を進めている。本報告では解析コードのV&Vに資するため、ナトリウム冷却高速炉の固有事象であり、安全評価上重要となるNa-コンクリート反応に関する基礎試験の結果について述べる。
古賀 信吉*; 菊地 晋
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の仮想的過酷事故において発生する液体ナトリウムと構造コンクリートのモデル反応として、炭酸カルシウムと液体ナトリウムの反応について速度論的な検討を行った。当該反応はDSC曲線から650850Kの範囲において発生することが分かった。液体ナトリウムと粉末の炭酸カルシウムの反応においては、4つの発熱ピークが部分的に重なることが分かり、これらの多段階的な反応進行は、反応物の接触領域とその分布の変化が影響するものと考えられた。また、液体ナトリウムとペレット状の炭酸カルシウムを反応させた場合、1次元的に反応進行したと考えられる単一の発熱ピークを確認した。
菊地 晋; 古賀 信吉*
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉では、構造コンクリートを保護するライナが破損に至るような液体ナトリウムの漏えいが発生した場合、ナトリウム-コンクリート反応が発生する。高速炉構造コンクリートは主要な部位にシリカ系コンクリートが使用され、その表層に断熱・保護機能を持たせたパーライトコンクリートを敷設している。そのため、ナトリウム-コンクリート反応の初期段階におけるパーライトコンクリートとナトリウムの反応に着目する必要がある。本研究では、その第一段階として、ナトリウムと水酸化カルシウムとの反応を対象とした熱分析を実施した。
古賀 信吉*; 菊地 晋
no journal, ,
本研究では、ナトリウム冷却高速炉における過酷事故を想定した構造コンクリートとナトリウムの反応のモデル反応のひとつとして、NaとCaCOとの反応について速度論的な評価を行った。CaCOについて粉末とペレットの双方の形状におけるNaとの反応について、形態学的な観察とDSCの発熱ピークから、当該反応が650-850Kの温度範囲で発生することを確認した。CaCO粉末とNaとの反応においては、4つの発熱ピークが多段的に出現した。この多段ピークについて、速度論的な評価を実施した。
菊地 晋; 古賀 信吉*; 栗原 成計; 高田 孝; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の安全基盤技術として、マルチレベル・シナリオシミュレーションシステムの開発を進めている。本報告では解析コードのV&Vに資するため、ナトリウム冷却高速炉の固有事象であり、安全評価上重要となるNa-コンクリート反応に関する基礎試験及び試験後分析の結果について述べる。
