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三浦 泰人*; 宮本 慎太郎*; 丸山 一平*; Aili, A.*; 佐藤 拓未; 永江 勇二; 五十嵐 豪*
Case Studies in Construction Materials, 21, p.e03571_1 - e03571_14, 2024/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Construction & Building Technology)In this study, the expansion behavior of cement materials after high-temperature heating and water immersion was observed experimentally. Two experiments were conducted using mortar specimens with different sand-to-cement ratios subjected to different high-temperature histories up to 1000
C. In Case 1, the specimens were immersed in water after high-temperature heating and then cooled naturally; in Case 2, the specimens were immersed in water at high temperatures without the cooling process. Based on the results, it was confirmed that lime expansion due to the rehydration of CaO by heating occurred in Case 1. In contrast, dynamic continuous explosive spalling occurred in Case 2 because of water penetration into the specimen at a high temperature. The explosive spalling in water observed in Case 2 is a phenomenon that has not been reported to date. Possible failure mechanisms for lime expansion and continuous expansive spalling in water are suggested.
吉田 英一*; 山本 鋼志*; 淺原 良浩*; 丸山 一平*; 刈茅 孝一*; 齊藤 朱音*; 松井 裕哉; 望月 陽人; 城 まゆみ*; 勝田 長貴*; et al.
Communications Engineering (Internet), 3, p.67_1 - 67_10, 2024/05
地下空洞やボーリング孔のような母岩中の水みちの恒久的な閉塞は、例えば、地下を利用する二酸化炭素貯留や放射性廃棄物処分のような多くの地下利用における長期安全性やその効果の維持を確実にするため必要である。通常用いられるセメント系材料による閉塞では、化学的・物理的な性能低下により十分な恒久性を発揮しない可能性がある。天然のカルサイトのコンクリーションの形成に関する研究により、コンクリーション化剤を用いたより恒久的なシーリング技術が開発された。この技術は、地下研究施設の深度350mの坑道近傍に存在する水みちの閉塞のための原位置試験に適用された。その結果、水みちは短期間に急速に閉塞するとともに、地震(M5.4)による攪乱後も再閉塞していた。また、これにより、岩盤は初期の母岩相当まで透水性が低下しており、この方法による閉塞が恒久的でロバストであることが実証された。
山田 一夫*; 洞 秀幸*; 丸山 一平*; 粟飯原 はるか; 富田 さゆり*; 東條 安匡*; 渋谷 和俊*; 細川 佳史*; 五十嵐 豪*; 駒 義和
Proceedings of Waste Management Symposia 2024 (WM2024) (Internet), 7 Pages, 2024/03
Estimation of Cs and Sr contamination of concrete below the turbine pits after the Fukushima Daiichi NPP accident was carried out. Considerations were based on the type of cement and aggregate used, drying, carbonation and cracking of the concrete, and the contamination history, i.e. contact with contaminated water after a one-day immersion in seawater from the tsunami. The relationship between crack density and the amount of contaminated concrete was determined from the reproduction of crack density and the acquisition of apparent diffusion coefficients for cracked and uncracked areas from the immersion experiment with contamination history.
evaluation tests in an Underground Research Laboratory, Horonobe, Japan吉田 英一*; 山本 鋼志*; 淺原 良浩*; 丸山 一平*; 刈茅 孝一*; 齊藤 朱音*; 松井 裕哉; 望月 陽人; 勝田 長貴*; Metcalfe, R.*
Powering the Energy Transition through Subsurface Collaboration; Proceedings of the 1st Energy Geoscience Conference (Energy Geoscience Conference Series, 1), 20 Pages, 2024/00
多くの地下構造物の長期間の安全確保にあたっては、岩盤中に存在する断層や坑道近傍の掘削損傷領域を対象とした地下水流れの恒久的なシーリングが重要となる。しかし一般に用いられるセメント材では化学的な変質等によりそのような効果が期待できない。このため、天然で見られる炭酸塩鉱物によるコンクリーションに着目したコンクリーション化剤が開発された。本論文は、コンクリーション化剤に期待される性能を確認するため、日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センター地下施設を活用して実施した原位置試験結果をまとめたものである。原位置試験の結果、コンクリーション化剤は急速に硬化し1年間程度で掘削損傷領域の透水性を1/1000減少させるとともに、同施設近傍で起こった地震による影響と考えられる一時的な透水性の増加も再シーリングされ低下することが確認できた。これらのことから、この新しい技術は、多様な目的をもつ地下施設に適用可能であると考えられる。
山田 一夫*; 東條 安匡*; 粟飯原 はるか; 富田 さゆり*; 洞 秀幸*; 渋谷 和俊*; 駒 義和; 五十嵐 豪*; 細川 佳史*; 丸山 一平*
Proceedings of Waste Management Symposia 2023 (WM2023) (Internet), 12 Pages, 2023/02
Experiments were conducted on mortar made from aggregates used in the Fukushima Daiichi NPP, which were dry carbonated and further cracks were introduced to reproduce the contamination history of the lower part of the turbine pit. The concrete was exposed to contaminated water after being in contact with seawater for one day due to the post-earthquake tsunami; Cs and Sr interacted differently with the constituent materials of the concrete and competitively adsorbed with ions in the seawater. The effects of various factors were quantitatively evaluated by experiment. Dry carbonation conditions enhanced infiltration but had a limited effect on cracking.
五十嵐 豪*; 芳賀 和子*; 山田 一夫*; 粟飯原 はるか; 柴田 淳広; 駒 義和; 丸山 一平*
Journal of Advanced Concrete Technology, 19(9), p.950 - 976, 2021/09
被引用回数：5 パーセンタイル：25.61(Construction & Building Technology)Decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (F1NPS) in a proper manner requires assessment of the contamination levels and mechanisms for contamination in the concrete structures. Between January 2018 and March 2020, Japan's Ministry of Education Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) conducted a project called "The Analysis of Radionuclide Contamination Mechanisms of Concrete and the Estimation of Contamination Distribution at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station". In this review, we outline the results of this study. The experimental results from the first project indicate that concrete carbonation, Ca leaching, and drying conditions affected the adsorption behaviors of Cs and Sr and therefore, their penetration depths. Additionally, the studies showed that 
-nuclides precipitated on the surface of the samples because concrete causes a high pH. A reaction transport model was developed to assess further the adsorption characteristics of Cs and Sr in carbonated cement paste and on concrete aggregates. The model used real concrete characteristics from the materials used at F1NPS and historical boundary conditions at the site, including radionuclide concentrations and penetration profiles within the turbine pit wall. Capillary water suction resulting from dried concrete was evaluated by considering structural changes in cement hydrates using X-ray CR and 
H-NMR relaxometry.
山田 一夫*; 丸山 一平*; 芳賀 和子*; 五十嵐 豪*; 粟飯原 はるか; 富田 さゆり*; Kiran, R.*; 大澤 紀久*; 柴田 淳広; 渋谷 和俊*; et al.
Proceedings of International Waste Management Symposia 2021 (WM2021) (CD-ROM), 10 Pages, 2021/03
To properly decommission the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, the contamination levels and mechanisms for the concrete structures must be assessed. In this review, we outline the results of this study and present the objectives of a future study called "Quantitative Evaluation of Contamination in Reinforced Concrete Members of Fukushima Daiichi NPP Buildings Considering the Actual Environment Histories for Legitimate Treatments", which will run from October 2020 to March 2023. The experimental results from the first project indicate that concrete carbonation, Ca leaching, and drying conditions affected the adsorption of Cs and Sr and their penetration depths. Additionally, the studies showed that -nuclides precipitated on the surface of the samples because of the high pH of concrete. A reaction transfer model was developed to further assess the adsorption characteristics of Cs and Sr in carbonated cement paste and concrete aggregates. The model used real concrete characteristics from the FDNPP materials and historical boundary conditions at the site, including radionuclide concentrations and penetration profiles within the turbine pit wall. The water suction by dried concrete was evaluated with the consideration of the structure change of cement hydrates by X-ray CR and H-NMR relaxometry. In the new project, the studies will also include concrete cracks for more realistic contamination estimations.
山田 一夫*; 丸山 一平*; 駒 義和; 芳賀 和子*; 五十嵐 豪*; 渋谷 和俊*; 粟飯原 はるか
Proceedings of International Waste Management Symposia 2019 (WM2019) (CD-ROM), 6 Pages, 2019/03
For the decommissioning of a Nuclear Power Station (NPS) after a severe accident, estimation of contamination depth and radioactivity level in concrete is essential. This paper outlines a recently begun project on the analysis of the contamination mechanisms of concrete in the Fukushima Daiichi NPS. For this analysis, data on various parameters are required, such as the materials used in the NPS, the environmental conditions of the exposed concrete, the conditions of exposure during the accident and until decommissioning, and the fundamental transport characteristics of nuclides in concrete. These aspects of this project are illustrated with some examples.
丸山 一平*; 兼松 学*; 野口 貴文*; 飯倉 寛; 寺本 篤史*; 早野 博幸*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.159 - 162, 2009/06
被引用回数：34 パーセンタイル：88.65(Instruments & Instrumentation)In high-strength concrete with low water-cement ratio, self-desiccation occurs due to cement hydration and causes shrinkage and an increased risk of cracking. While high-strength concrete has a denser matrix than normal-strength concrete, resulting in lower permeability, early-age cracks would cancel out this advantage. For the mitigation of this self-desiccation and resultant shrinkage, water saturated porous aggregate, such as artificial lightweight aggregate, may be used in high-strength concrete. In this contribution, for the purpose of clarification of the volume change of high-strength concrete containing water-saturated lightweight aggregate, water transfer from the lightweight aggregate to cement paste matrix is visualized by neutron radiography. As a result, it is clear that water was supplied to the cement paste matrix in the range 3-8 mm from the surface of the aggregate, and the osmotic forces may yield water transfer around lightweight aggregate in a few hours after mixing.
兼松 学*; 丸山 一平*; 野口 貴文*; 飯倉 寛; 土屋 直子*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.154 - 158, 2009/06
被引用回数：72 パーセンタイル：97.25(Instruments & Instrumentation)Improving the durability of concrete structures is one of the ways to contribute to the sustainable development of society, and it has also become a crucial issue from an environmental viewpoint. It is well known that moisture behavior in reinforced concrete is linked to phenomena such as cement hydration, volume change and cracking caused by drying shrinkage, rebar corrosion and water leakage that affect the durability of concrete. In this research, neutron radiography was applied for visualization and quantification of water penetration into concrete through cracks. It is clearly confirmed that TNR can make visible the water behavior in/near horizontal/vertical cracks and can quantify the rate of diffusion and concentration distribution of moisture with high spatial and time resolution. On detailed analysis, it is observed that water penetrates through the crack immediately after pouring and its migration speed and distribution depend on the moisture condition in the concrete.
兼松 学*; 野口 貴文*; 丸山 一平*; 飯倉 寛
コンクリート工学年次論文集(DVD-ROM), 29(1), p.981 - 986, 2007/00
非破壊可視化・定量化技術の一つである中性子ラジオグラフィを用い、コンクリートのひび割れ中の水分挙動の可視化及び定量化を目的とした基礎的な研究を行った。ペーストを用い本手法の定量精度確認した後、ひび割れ部の水分挙動の可視化を試みた。その結果、ひび割れ部及びマトリクス中に移動する水分挙動を高解像能で可視化・定量化可能であることが明らかとなった。
山田 一夫*; 東條 安匡*; 富田 さゆり*; 粟飯原 はるか; 五十嵐 豪*; 丸山 一平*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故後、廃炉の最終段階で大量のコンクリート廃棄物の発生が予想される。汚染水濃度を推定し、汚染履歴を考慮したコンクリートへのイオン浸透を検討した。Csは粗骨材粒子の一部に濃集したが、Srは多くの骨材には吸着せずセメントペースト部分に吸着した。単純溶液に比べ履歴を再現した条件では吸着量が減少した。
富田 さゆり*; 小林 佑太朗*; 芳賀 和子*; 細川 佳史*; 山田 一夫*; 粟飯原 はるか; 五十嵐 豪*; 丸山 一平*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃炉時に発生する大量のコンクリート廃棄物の処分計画において、事故後から廃炉時までの放射性核種の移行予測は有用である。重要核種であるCsとSrは、骨材やセメント系材料中のC-S-Hに収着されるため、Cs, Srの移行予測には骨材およびC-S-HへのCs, Srの収着モデルを実装した相平衡モデルが必要である。本研究では、福島第一原子力発電所コンクリートで使用されたものと同じ産地の骨材に対してCsおよびSrの収着試験を実施し、イオン交換反応を用いた骨材とCs, Srの相互作用をモデル化した。この結果を既報のC-S-Hへの収着モデルとともに相平衡-物質移動連成モデルに実装し、高濃度の汚染水が長く滞留していた1号機タービン建屋地下コンクリートを想定したコンクリートへのCs, Srの浸透計算を行った。
核種の浸透粟飯原 はるか; 比内 浩; 駒 義和; 富田 さゆり*; 丸山 一平*
no journal, ,
福島第一原子力発電所では建屋内に汚染水が滞留しており、プルトニウム等の核種が検出されている。汚染水の分析結果より、プルトニウム濃度は下流で低下していることから、原子炉建屋内に残留していることが懸念される。汚染水と接触した建屋壁面に核種が浸透する深さを評価するため、実際の環境としてひびが生じたコンクリートを想定し、2枚のセメントペースト試験片を組み合わせた試料を作製し、核種を含む模擬汚染水に浸漬させた。ひび割れ幅が0.1mm以下の場合はひび割れによる核種の浸透深さの増加は見られず、表層から2mm以内に留まった。一方、ひび割れ幅が0.5mm以上では有意に浸透量が増加した。核種の浸透に関し、通常の運転で想定される0.1mm程度のひび割れであればその影響は小さく、事故時に大きなひび割れが生成している場合には核種が浸透している可能性が示唆された。
駒 義和; 山田 一夫*; 渋谷 和俊*; 細川 佳史*; 東條 安匡*; 日比野 陽*; 五十嵐 豪*; 丸山 一平*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃止措置において大量のコンクリートが放射性廃棄物となる。放射性核種による汚染を推定するために、コンクリートの構造的、化学的な変化を考慮して
Csの浸透やコンクリートの物性に関する実験データを求め、解析モデルを構築した。これらにより汚染コンクリート量の推定を可能とした。さらに基礎的な検討の継続、検証のための観察と比較評価が必要である。
山田 一夫*; 丸山 一平*; 渋谷 和俊*; 東條 安匡*; 粟飯原 はるか; 細川 佳史*; 五十嵐 豪*; 駒 義和
no journal, ,
コンクリートの放射性物質による汚染機構に関して多くの研究が行われてきている。福島第一原子力発電所(1F)事故後の汚染の調査・推定において、考慮すべきこの1F事故特有の要因をまとめる。まず材料としてセメント種類と骨材、次いでコンクリートの状態として乾燥・炭酸化・ひび割れ、最後に汚染履歴として競合イオンと汚染水との反応がある。これらの要因は見かけの拡散係数や吸着量を1桁以上変化させ得るものであり、これらを考慮しない研究の参照や検討では不十分である。1F事故後のコンクリートの汚染はイオン浸透により発生しており、イオン浸透はコンクリート中の空隙と固相との相互作用による。相互作用はイオン交換と溶解再析出反応が考えられる。イオン交換の場合、通常のイオン吸着はイオン浸透を遅延せず、骨材によるCsの固定吸着などが著しい浸透遅延を引き起こす。競合イオンは固定吸着の場合でもイオン吸着を減じ、浸透を早める。
核種の浸透に関する検討粟飯原 はるか; 柴田 淳広; 駒 義和; 富田 さゆり*; 山田 一夫*; 丸山 一平*
no journal, ,
福島第一原子力発電所では建屋内に汚染水が滞留しており、プルトニウム等核種が検出されている。汚染水の分析結果より、プルトニウム濃度は下流で低下していることから、原子炉建屋内に残留していることが懸念される。核種の挙動は内部被ばくや臨界管理上非常に重要となる。ここでは核種を含む模擬汚染水にセメント試験片を浸漬させ、表層から核種が浸透する深さを評価した。セメント種類や変質状態によらず、一か月程度の浸漬では浸透は0
1mmにとどまった。核種であるプルトニウムやアメリシウムはpHが上がることにより加水分解を起こし沈殿が生じるため、セメント内部水のpHが高いことから表層に析出したと考えられる。
丸山 一平*; 山田 一夫*; 井田 雅也*; 渋谷 和俊*; 五十嵐 豪*; 駒 義和
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の廃炉工程で想定される、作業環境改善を目的とした建屋コンクリートの除染手法の検討と最終段階で発生する廃棄物量の推計等を最終目的に、放射性物質によるコンクリート汚染の機構解明に基づいた将来の汚染分布の推定に関する基礎研究を進めている。汚染は、核種の収着・浸透挙動に依存するが、それはコンクリートの特性(セメント種類、骨材中の粘土鉱物)、状態(飽水・乾燥、各種の劣化)および核種の種類によって異なると考えらえる。このため、将来の汚染分布の推計に向けて、各種コンクリートと核種(Cs, Sr, 核種)との相互作用と、水分移動も考慮した評価/予測手法の検討が必要である。本報では、実験的検討の一部を報告する。
丸山 一平*; 渋谷 和俊*; 富田 さゆり*; 五十嵐 豪*; 駒 義和; 山田 一夫*
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)の廃炉工程で実施される、作業環境改善を目的とした建屋コンクリートの除染、除染手法の検討、廃棄物量の推計等を行う際の基盤情報に資することを目的に、放射性物質によるコンクリート汚染の機構解明と将来の汚染分布の推定に関する基礎研究を水分移動や核種の挙動を含めて進めている。本報では、1F建屋のコンクリートを模擬して炭酸化または乾燥させた試料を用いてCs, Srの浸透試験を実施し、セメント種類、骨材中の粘土鉱物量や炭酸化、乾燥がCs, Srの浸透に及ぼす影響について、実験的に検証した結果を報告する。
吉田 英一*; 山本 鋼志*; 丸山 一平*; 淺原 良浩*; 南 雅代*; 城野 信一*; 長谷川 精*; 勝田 長貴*; 西本 昌司*; 村宮 悠介*; et al.
no journal, ,
本報告は、コンクリーション化に関する研究の現状、研究成果に基づき開発したコンクリーション化剤および応用化のための原位置試験について紹介したものである。
