Characteristic microstructural phase evolution and the compressive strength development mechanisms of tricalcium silicate pastes under various initial carbonation curing environments

Cho, S.*; Suh, H.*; Im, S.*; Kim, G.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; 町田 晃彦*; 菖蒲 敬久; Bae, S.*

Construction and Building Materials, 409, p.133866_1 - 133866_20, 2023/12

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133866

The effects of various initial carbonation curing environments on the phase evolution and resulting mechanical characteristics of tricalcium silicate paste were studied. For the analyses of the reaction products and microstructure, synchrotron X-ray diffraction, thermogravimetry, Fourier transform-infrared spectroscopy, scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy and high-resolution X-ray computed tomography were utilized. CS cured under carbonation environment pressurized by 0.1 MPa showed excellent mechanical properties owing to the highest degree of reaction and homogeneous generation of CaCO with low-Ca/Si calcium silicate hydrates, resulting in a dense matrix with refined pore structure. CS paste treated under other carbonation conditions underwent deteriorative microstructural phase transitions, including void evolution by decalcification of C-S-H and an inhomogeneous composition of crystalline phases, resulting in inferior properties.

Calcium silicate hydrate (C-S-H) gel solubility data and a discrete solid phase model at 25C based on two binary non-ideal solid solutions

Walker, C.; 須藤 俊吉; 小田 治恵; 三原 守弘; 本田 明

Cement and Concrete Research, 79, p.1 - 30, 2016/01

https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.07.006

セメント系材料の変質挙動を定量的に予測するためには、カルシウムシリケート水和物ゲル(C-S-H)の溶解挙動をモデル化することが重要である。本研究では、C-S-Hゲルの溶解データの実験値について、既往の文献値とCa/Si比0.20.83における新規データとを収集・抽出した。これらのデータを用いて、水溶液中における二組の二元系非理想固溶体(SSAS)とみなし、離散的なCa/Si比を有する固相(DSP)として設定したC-S-Hゲルの溶解モデルを構築した。本研究で構築したDSP型のC-S-Hゲルの溶解モデルの特長は、Ca/Si比2.70でのC-S-Hゲルの溶解データ(pH値、Ca濃度及びSi濃度)の再現性が良好であること、Ca/Si比1.65以上ではポルトランダイトを含むこと、Ca/Si比0.85での調和溶解を再現すること、Ca/Si比0.55以下でアモルファスシリカを含むことである。Ca/Si比0.55以下でアモルファスシリカを含むことは、本研究におけるIR分析によって確認された。

Use of GAF-film and PC-scanner for easy high-resolution measurement of ion beam fluence distribution

上松 敬; 花屋 博秋

JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.355 - 357, 2006/01

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Review-2005-001-p0001-p0126.pdf

GAFフィルム線量計(HD-810)とPCスキャナを組合せて、イオンビームの2次元フルエンス分布を高空間分解能で測定した。この組合せにおける500Gyまでの線量応答のリニアリティーを調べた結果、RGB成分を使い分けることで広範囲な線量範囲の測定が可能であることがわかった。2次元吸光度分布測定可能な分光光度計に比べ、高空間分解能でスピーディーな測定が可能となった。これにより、TIARAにおけるサイクロトロンビームの大面積照射で発生するフルエンスの縞模様状の分布が、ビームスポット内強度分布の鋭いピークによるものであることがわかった。

Effects of ultrastrong gravitational field on the crystalline state of a Bi-Sb alloy

Huang, X.*; 真下 茂; 小野 正雄; 冨田 健; 沢井 友次; 長壁 豊隆; 毛利 信男*

Journal of Applied Physics, 96(3), p.1336 - 1340, 2004/08

https://doi.org/10.1063/1.1763236

本研究では、超重力場下の結晶状態の変化を調べるために、BiSb合金とBi単体について固相状態の温度で100万Gレベルの超重力場実験を行った。191-205Cで超重力場処理後の試料は組成の変化が見られなかったが、結晶粒径が数mmから数10mまで微細化された。同じ条件で処理したBi単体試料は結晶粒径が変化しなかった。220-240Cで処理後の試料は二つの領域を示している。弱い重力場領域では、結晶が数10mまで微細化されたが、強い重力場領域では、原子の沈降による組成変化が起きたほか、結晶が重力方向に沿って成長し、その長さが数mm程度に達している。成長した結晶はかなり歪んでおり、その歪みが重力の強い方向に沿って増大していること、また、六方晶のc軸が重力方向にほぼ平行になっていることがわかった。この特殊な結晶状態の形成は原子の沈降によるものと考えられる。

HTTR自動停止(2003年5月21日発生)の原因調査結果

平戸 洋次; 齋藤 賢司; 近藤 誠; 澤畑 洋明; 茂木 利広; 土山 賢*; 安任 敏雄*; 水島 俊彦; 中澤 利雄

JAERI-Tech 2004-037, 33 Pages, 2004/04

JAERI-Tech-2004-037.pdf:4.08MB

HTTR(高温工学試験研究炉)は、並列運転モードでの運転経験の蓄積と安全性実証試験の実施を目的として、平成15年5月6日から平成15年6月18日までの予定で、原子炉の運転を行っていた。5月21日、原子炉出力約60%(約18MW)で原子炉の運転を行っていたところ、「1次加圧水冷却器ヘリウム流量低」スクラム信号により原子炉が自動停止した。原子炉自動停止の原因は、1次ヘリウム循環機Aが自動停止したことにより、1次加圧水冷却器のヘリウム流量が低下したためであった。調査の結果、1次ヘリウム循環機Aが自動停止した原因は、1次ヘリウム循環機Aの動力電源ラインにある遮断器の制御電源を監視している補助リレーが、常時励磁され発熱している他の電気部品と接近して設置され、使用温度の上限に近い温度条件下で使用されてきたために性能が劣化し、誤動作したためであることが明らかになった。

The Electrical characteristics of metal-oxide-semiconductor field effect transistors fabricated on cubic silicon carbide

大島 武; Lee, K. K.; 石田 夕起*; 児島 一聡*; 田中 保宣*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 奥村 元*; 荒井 和雄*; 神谷 富裕

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 42(6B), p.L625 - L627, 2003/06

https://doi.org/10.1143/JJAP.42.L625

炭化ケイ素(SiC)半導体は、大電力・高周波素子への応用が期待されているが、結晶成長や素子作製技術が確立しておらず、実用化への課題となっている。特に、金属-酸化膜-半導体(MOS)電界効果トランジスタ(FET)のチャンネル移動度の向上は実用化に不可欠となっている。これまで、結晶作製技術の問題より六方晶SiCが主な研究対象であったが、近年、立方晶SiC(3C-SiC)の厚膜化が可能となり、その厚膜を基板とすることでホモエピタキシャル成長を行うことが可能となった。本研究では、化学気相法により1650Cでホモエピタキシャル成長させた立方晶SiC上にMOSFETを作製した。MOSFETのソース,ドレイン領域は800Cでのイオン注入及び1650Cで3分間のAr熱処理することで作製し、ゲート酸化膜は1100Cでの水素燃焼酸化により形成した。電気特性よりチャンネル移動度を見積もったところ260 cm/Vsという非常に優れた値が得られた。また、酸化膜耐電圧を計測したところ絶縁破壊開始電界が8.5MV/cmというほぼ理想値を得た。

Composition adjustment of low activation materials for shallow land burial

関 泰; 田原 隆志*; 青木 功; 植田 脩三; 西尾 敏; 栗原 良一

Fusion Engineering and Design, 48(3-4), p.435 - 441, 2000/09

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(00)00152-6

代表的な低放射化材料であるフェライト鋼、バナジウム合金及びSiC/SiC複合材料の組成を調整することにより日本において浅地埋設できる割合を高めることを検討した。その結果、バナジウム合金はN不純物を、SiC/SiC複合材料はN不純物を減らすことによりほとんど全ての放射性廃棄物を浅地埋設できることが示された。これに対して低放射化フェライト鋼F82Hの場合には、合金成分であるWの割合を減らさないと90%の浅地埋設割合をこれ以上増やすことはできないことがわかった。

Characterizatin of Au Schottky contacts on p-type 3C-SiC grown by low pressure chemical vapor deposition

児島 一聡; 吉川 正人; 大島 武; 伊藤 久義; 岡田 漱平

Materials Science Forum, 338-342, p.1239 - 1242, 2000/00

今回、p型3C-SiCについてAu/p-型3C-SiCショットキー接合を作製し、その特性について調べた。3C-SiCのショットキー接合に関して、n型については良好なショットキー特性が得られている。一方、p型については結晶性の劣化により良好なショットキー特性が得られていなかった。p型3C-SiCは縦型減圧CVD装置を用いて作製した。成長条件は、水素、シラン、プロパン流量がそれぞれ2.0slm,0.5sccm,0.52sccm,反応管内圧力100Torr、基板温度1300で行った。また、p型のドーパントとしてAlを成長中にドープした。この結晶を用いて、Auをショットキー電極としてAu/p型3C-SiCショットキー接合を形成し、その特性を調べた。電流-電圧特性を調べたところ、p型3C-SiCで初めて良好なショットキー特性が得られ、得られた最大の逆方向耐電圧は42Vであった。また、Au/p型3C-SiCショットキー接合の障壁高さを電流-電圧特性測定、キャパシタンス測定、XPS測定から見積もったところ、それぞれ1.120.12eV,1.110.16eV,1.400.15eVと見積もられた。これらの値はすでに見積もられているn型3C-SiCのAuショットキー障壁高さから予測される値と一致しており、このことからp型3C-SiCについてAuショットキー障壁高さを実験的に初めて求めることができた。

核融合原型炉構造材料開発に関する検討

構造材料研究開発推進専門部会

JAERI-Review 99-014, p.104 - 0, 1999/04

JAERI-Review-99-014.pdf:5.9MB

原子力委員会で定められた第三段階核融合研究開発基本計画及び核融合会議計画推進小委員会報告「核融合炉構造材料の開発について(中間報告)」に基づいて、日本原子力研究所東海研究所原子力材料研究委員会構造材料研究開発推進専門部会において核融合炉構造材料の開発戦略について検討してきた。ここでは、それらの検討をまとめて当専門部会の核融合原型炉構造材料開発の進め方に関する報告書とした。本報告書では、構造材料の中でも使用条件が厳しく開発の難度が最も高いブランケット用構造材料を取り上げ、材料開発の対象を主として低放射化フェライト鋼、SiC/SiC複合材料、バナジウム合金とし、各材料の核融合原型炉での使用条件と設計要件を明らかにした。それに基づいて、各材料の開発の現状と課題を概説した。さらにブランケット用構造材料開発では、照射特性の向上とその評価が特に重要であることから、照射施設、特に加速器型核融合近似中性子源及び照射施設としての核分裂炉の整備について記述した。これらの作業の中で、現在の開発の進捗状況から低放射化フェライト鋼を先進材料とし、SiC/SiC複合材料、バナジウム合金を次世代先進材料として、適宜チェック・アンド・レビューにより開発計画の見直しを行うこととした。なお、本報告書において、第1章から第5章までは検討の要約であり、第6章において上記三つの材料と照射施設に関する詳論が記述されている。

イオン注入及び注入後熱処理した3C-SiC中の残留欠陥の研究

大島 武; 伊藤 久義; 上殿 明良*; 鈴木 良一*; 石田 夕起*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 児島 一聡; 大平 俊行*; 梨山 勇; et al.

電子技術総合研究所彙報, 62(10-11), p.469 - 476, 1999/00

イオン注入により立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)中に発生する欠陥と熱処理による欠陥の回復を電子スピン共鳴(ESR)、陽電子消滅測定(PAS)及びフォトルミネッセンス測定(PL)により調べた。3C-SiCへ200keV-Al及びNを110 110/cmのドーズ量で室温から1200までの温度で注入した。注入後の熱処理はAr中で1400まで行った。ESR及びPL測定の結果、800以上の高温注入を行うことで照射欠陥を著しく低減できることがわかった。また、室温注入試料中の空孔型欠陥の熱処理による振る舞いをPAS測定により調べた。その結果、1400までの熱処理温度領域が空孔型欠陥の複合化、クラスタ化といった5つの領域に分けられることがわかった。