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論文

Phase-field mobility for crystal growth rates in undercooled silicates, SiO$$_2$$ and GeO$$_2$$ liquids

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of Crystal Growth, 585, p.126590_1 - 126590_7, 2022/05

https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2022.126590

過冷却ケイ酸塩,SiO$$_2$$,GeO$$_2$$融液中の11種類の酸化物または混合酸化物の結晶化におけるフェーズフィールド易動度$$L$$と結晶成長速度をフェーズフィールドモデル(PFM)を用いて計算し、$$L$$の物質依存性を議論した。実験の結晶成長速度と$$L=1$$のPFMシミュレーションから得られた結晶成長速度の比は、両対数プロットで結晶成長における固液界面プロセスの$$frac{TDelta T}{eta}$$のべき乗に比例した。また$$L=A(frac{k_{B}TDelta T}{6pi^{2}lambda^{3}eta T_{m} })^{B}$$のパラメータ$$A$$と$$B$$は$$A=6.7times 10^{-6}-2.6$$m$$^4$$J$$^{-1}$$s$$^{-1}$$,$$B=0.65-1.3$$であり、材料に固有の値であることが分かった。決定された$$L$$を用いたPFMシミュレーションにより、実験の結晶成長速度を定量的に再現することができた。$$A$$は$$T_{m}$$における単位酸素モル質量あたりの陽イオンモル質量の平均の拡散係数と両対数グラフで比例関係にある。$$B$$は化合物中の酸素モル質量あたりの陽イオンのモル質量の総和$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}$$に依存する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}leq 25$$では、陽イオンのモル質量が大きくなるにつれて$$B$$は小さくなる。陽イオンのモル質量は陽イオンの移動の慣性抵抗に比例するため、$$B$$は陽イオンのモル質量の逆数で減少する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}geq 25$$の重い陽イオンのケイ酸塩の結晶化では、$$B$$は約$$0.67$$で飽和し、$$T_{p}approx 0.9T_{m}$$となる。

論文

Effects of some glass additives on nuclear waste glass durability in water

上薗 裕史; 早川 一精*; 村岡 進

Journal of Materials Science Letters, 10, p.423 - 425, 1991/00

https://doi.org/10.1007/BF00728053
 被引用回数：4 パーセンタイル：28.19(Materials Science, Multidisciplinary)

Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$、PbO、GeO$$_{2}$$を各々ガラス固化体に添加し、70$$^{circ}$$Cの脱イオン水中での固化体の耐久性に及ぼす効果について検討した。Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$の添加は固化体の浸出量を減少させるが、逆にGeO$$_{2}$$の添加は固化体の浸出量を増加させた。PbOを添加した場合は、CaやBaなどの一部の元素の浸出量が増加した。FeとGeについてはその水酸化物の溶解性が固化体の浸出量に強く影響したものと考えられる。Pbについてはその炭酸塩が優先的に析出して炭酸カルシウム等の析出を防げたため、Ca$$^{2+}$$等の溶解性を逆に高めたと考えられる。

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