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2013 年度 実施状況報告書

倒置・超短時間レーザフラッシュ法による放射性物質固化用ガラス融体の熱伝導率の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24656565
研究機関茨城大学

研究代表者

太田 弘道  茨城大学, 工学部, 教授 (70168946)

キーワード珪酸塩 / ガラス固化 / 硼珪酸塩 / 熱浸透率 / バックエンド / 融体物性 / 放射性廃棄物 / 高温融体
研究概要

減容化、安定化の効果が大きいガラス固化により放射性廃棄物を固定化して廃棄することが検討されている。ガラス固化体製造用の溶融炉の安定制御のためにはその物性値が不可欠である。本研究は高放射性廃棄物ガラス固化体に用いられる融体(以下廃棄物固化用ガラス)の熱伝導率を測定しこのデータをもとに組成と熱伝導率の関係を明らかにすることを目的とする。
本研究では、研究代表者らの開発した高温の酸化物系融体の熱伝導率計測として熱放射の影響や試料の電気的性質に関わらず正確な測定が可能な倒置・超短時間レーザフラッシュ法により廃棄物固化用ガラスの熱浸透率(熱伝導率の平方根に密度と比熱を掛けた値)を測定した。この手法はごく薄い底面をもつ白金セル底面にレーザパルスを照射しその後の底面の温度変化をパルス照射後10ms程度のごく短時間領域で赤外線による温度計測を行うことにより融体の熱浸透率を測定するという簡単な方法により、1800K程度の温度まで正確に測定を行うことが可能である。
平成24年度は廃棄物固化ガラスの模擬ガラスを測定した。組成は重量%でAl2O3 5、B2O3 14 CaO 3 CeO2 1 Cs2O 1 Gd2O3 1 Li2O 3 MoO31 Na2O 3 Nd2O3 2 SiO2 48 ZnO 3 ZrO2 1 、残部は酸化物換算で15%のAg, B, Co, Cr(三価), Fe, K, La, Mn, Ni, P, Pd, Pr, Sr, Rh, Ru, Te, Y, Sm を含む試料を測定である。
平成25年度は、構造と熱伝導率の関係の理論的な検討を行う事を目的として、基本系である、B2O3-CaO-SiO2融体の熱伝導率の測定を実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予定からやや遅れているが、実験をほぼ問題なく実施し、平成24年度は実装業で使用されている組成の近似組成の試料の測定を行った。平成25年度は、ホウケイ酸塩ガラスの理論の基礎としてケイ酸塩ガラスの熱伝導率の測定を行い、組成に基づき計算されるネットワーク構造と熱伝導率の関係の理論を構築しつつある。

今後の研究の推進方策

平成25年度は理論的な検討を行えるように単純な組成の系の測定を実施し、構造との関係に着目した実験を開始したが、スタッフなどの人的資源の関係から十分な測定が実施できなかった。平成26年度は、十分な回数の実験を実施し、解析する組成範囲を拡げる。

次年度の研究費の使用計画

やや計画が後れたため一部の実験を次年に行う事として白金セルなどの消耗品代として三万円程度を次年度に使用することとした。平成26年度においては、この金額を含めて計画的に実験を行う。
白金セルなど消耗品などを購入し、実験を続行する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて その他

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] CaO-Na2O-SiO2融体の三次元モデルによる熱伝導率解析

    • 著者名/発表者名
      猪瀬司、太田弘道
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第166回秋季講演大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
  • [学会発表] ケイ酸塩融体の熱伝導率の等方複相モデルによる解析

    • 著者名/発表者名
      太田弘道,猪瀬司・小嶋純平,田浩幸,助永壮平
    • 学会等名
      第 167 回春季講演大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
  • [学会発表] CaO-K2O-SiO2融体の熱伝導率

    • 著者名/発表者名
      小嶋 純平, 長谷川 裕樹, 白木 康裕, 猪瀬 司, 柴田 浩幸,助永 壮平, 太田 弘道
    • 学会等名
      第34回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      富山県民会館
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Molten CaO-Na2O-SiO2 Silicates

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shibata, Hiromichi Ohta, Takaya Kowatari, Hiroki Hasegawa, Souhei Sukenaga
    • 学会等名
      10th Asian Thermophysical Properties Conference (ATPC 2013)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Silicate Melts Containing CaF2 at High Temperature

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Ohta, Hiroyuki Shibata,
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining(CSSCR2013 Conference)
    • 発表場所
      Lejondals Slott, Sweden
  • [学会発表] Analysis for Thermal Conductivity of Silicate Melts by 3D Network Structur e Model

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shibata ,Hiromichi Ohta
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining(CSSCR2013 Conference)
    • 発表場所
      Lejondals Slott, Sweden

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公開日: 2015-05-28  

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