Impact of interatomic structural characteristics of aluminosilicate hydrate on the mechanical properties of metakaolin-based geopolymer

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

Construction and Building Materials, 411, p.134529_1 - 134529_18, 2024/01

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.134529

This study explores the influence of the interatomic structure of sodium aluminosilicate hydrate (N-A-S-H) with varying silica contents on the mechanical properties of metakaolin-based geopolymer. Geopolymer pastes comprising Si/Al ratios between 2.0 and 3.0 were synthesized. A larger number of Si-O-Si linkages compared to Si-O-Al linkages and a higher atomic number density were found in the geopolymers with higher silica contents, which enhanced the compressive strength of the geopolymer pastes up to the optimal Si/Al ratio of 2.5. The paste with a Si/Al = 2.5 exhibited a greater portion of Q(1Al and 2Al) and denser morphology compared to the other geopolymer pastes. Furthermore, in-situ high-energy synchrotron X-ray scattering experiments were conducted to assess the elastic modulus of the aluminosilicate structure at a local atomic scale. The modulus value in real space decreases with increasing silica contents up to Si/Al = 2.5 and increases with the presence of excessive unreacted silica fume. The modulus value in reciprocal space for the axial and lateral directions both presented a positive value at the geopolymer comprising a Si/Al ratio higher than 2.5, indicating that the load-bearing property of N-A-S-H changed at higher Si/Al ratios. Moreover, the smallest difference between the strains along the axial and lateral directions was detected for the geopolymer with Si/Al = 2.5 in both the real and reciprocal space, owing to the most interconnected and flexible nanostructure, which led to the highest mechanical strength.

Determination of a deuteron-beryllium neutron source spectrum by multi-foil activation

前川 藤夫; U.Moellendorff*; P.Wilson*; 池田 裕二郎

Fusion Technology, 36(2), p.165 - 172, 1999/09

ドイツ・カールスルーエ研究所(FZK)のサイクロトロン施設に設けられた核融合炉材料照射用の19-MeV重陽子ビームによる重陽子-ベリリウム中性子源について、多数箔放射化法により照射場スペクトルを決定した。同中性子源を用いて放射化箔を照射し、22の閾反応率を求めた。一方、モンテカルロ計算により同照射場の中性子スペクトルを推定し、これを初期推定値としてSAND-IIコードにより実験で得られた閾反応率と整合するようにスペクトルの調整を行い、最終的な照射場スペクトルとした。ビーム電流10Aの時にターゲットに密着した55mmの試料片における全中性子束は2.5210n/s/cmであった。スペクトル調整に用いた放射化断面積には原則としてFENDL/A-2.0ライブラリを用いたが、必要に応じてデータの追加及び修正を行った。得られた照射場スペクトルは、今後の核融合炉材料照射実験で使われる予定である。

Integral activation experiment on SS-316LN and F82H steel irradiated with d-Be neutron source

前川 藤夫; 和田 政行*; 池田 裕二郎; U.Moellendorff*; H.Tsige-Tamirat*

Fusion Technology 1998, 2, p.1465 - 1468, 1998/00

IEA国際協力研究のサブタスク「中性子工学」の一環として、d-Be中性子場におけるステンレス鋼-316(ITER仕様)と低放射化フェライト鋼F82Hの放射化積分実験を行った。ドイツ・カールスルーエ研究所のサイクロトロンを用いて19-MeVに加速した重水素ビームをベリリウムターゲットにあて、d-Be反応により生成する中性子を試料に照射した。その後、試料中に生成した誘導放射能を高純度ゲルマニウム検出器で測定した。その結果、ステンレス鋼-316と比較した時のF82H鋼の低放射化特性が実証された。また、生成する誘導放射能をACT4コードとFENDL/A-2.0及びJENDL放射化ファイル、またFISPACTコードとEAFライブラリを用いて計算した。計算結果は実験値と比較的良く一致し、これらのコード及び放射化断面積ライブラリが妥当であることが分かった。

連続流動層コールドトラップの開発

八木 英二; 前田 充; 鏡 八留雄; 宮島 和俊

JAERI-M 7064, 115 Pages, 1977/05

JAERI-M-7064.pdf:2.81MB

フッ化物揮発法開発研究の一環として、そのプロセスの連続化を図りPuFの放射線分解を防止する観点から流動層型凝縮器および揮発器から成る連続コールドトラップ装置を開発した。PuFと類似の物性を有するUFを用いた実験により99%以上の捕集率、数分ないし15分程度の固相滞留時間、安定操作限界(UF/ALO)比0.07以下であることを確認して、この連続コールドトラップ法の技術的可能性を実証した。またこのコールドトラップ法における凝縮モデルを作成し、ミスト生成率などモデルから推定される凝縮特性が実験結果と良く一致することを確認してこのモデルの有効性を明らかにした。モデルによるパラメータ解析の結果、入口ガス温度および濃度、流動層内軸方向温度分布がミスト生成率に最も大きな影響を及ぼし、生成率が最小となる最適な温度分布の存在することを示した。

Characterization of melt-solidified (U, Gd, Zr)O as simulated corium debris

森本 恭一; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 渡部 雅

no journal, , 

福島第一原子力発電所の炉心にはGdOを含むUO燃料が装荷されていることから、デブリに係る一連の評価の中ではGdの影響について評価しておく必要がある。同時に、炉心からのデブリ取出し作業において溶融燃料の再配置による再臨界への懸念から、炉内のGdの分布状態を把握することも極めて重要な課題となっている。本研究ではGd含有模擬デブリ試料:(UGdZr)O (y=0,0.5, 2-x=1.989-2.000)を調製して融点を測定し、溶融固化した試料のGdの分布状態の観察や熱伝導率の測定を行うことにより、模擬デブリ中のGdの状態や基礎特性について評価した。