予備試験結果

図 2-11 レファレンス供試体の温度計測位置図

試験結果

2.5.1 予備試験結果

図 2-12 各加熱条件におけるベントナイト内温度上昇 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

0 20 40 60 80

⊿T (℃)

Measurement time of Temperature (min)

20W/m

8W/m 6W/m 4W/m 10W/m

0 5 10 15 20 25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

dT (℃)

Measurement time_Ln(t) (s)

4W/m 6W/m 8W/m 10W/m 20W/m 20W

8W 6W 4W 10W

3min 60min

(a) dT-t

(b) dT-ln(t)

図 2-13 各加熱条件における温度上昇率

(2) 加熱計測時間の設定

表 2-3に，各加熱条件においてベントナイト容器外面に設置した温度センサが反応開始した 時間を示す．加熱量が小さい条件では容器内密度の偏りによる影響の関係で，到達の時間に一 定の傾向が見られないが，加熱量10 W/mまでは熱の到達が容器外側に達する時間が一定して おり，それ以上の加熱量で到達時間が，急激に減少していることが確認できた．加熱量20 W/m のときで加熱開始から8分後，10 W/mの場合では15分後であり，加熱開始から8～15分で 熱が外縁部に到達している．以上より8分以内のデータを利用すると，外部環境の影響を確実 に受けない結果となる．

表 2-3 加熱した温度がベントナイト容器の外側に到達するまでの時間 Heating Volume Average arrival time

of Heating

W/m min

4 14.5

6 15.5

8 12.0

10 14.3

20 8.0

0 1 2 3 4 5

0 5 10 15 20 25

Tem per a tur e ri se speed (dT /L n( t) )

Heating power (w/m)

(3) 外乱に対する影響評価

図 2-14 に恒温槽雰囲気温度と供試体温度の差（恒温槽内中心温度－供試体外縁部または中 心部）を示す．供試体内部の温度は周囲にベントナイトが存在するため上昇しにくく，時間と ともに恒温槽内部との温度差は大きくなる傾向にある．一方，外縁部は炉内温度と直接接触し ているため温度影響があり，約10分後に平衡状態となった．2つの温度データより，供試体外 縁部の温度差が，恒温槽昇温開始 10 分後で最大となり，この時間がより外乱温度の影響が最 大となる時間と想定し，熱伝導率を求めるための加熱開始時間とした．加熱条件は，外乱のな いケースと同じく各4，6，8，10，20 W/mとした．

図 2-14 ベントナイト内部と外部の温度差

試験終了後に計測した温度データを基に，各加熱条件における温度上昇率を求め，下記の式

(2.1)により熱伝導率を計算した．λは熱伝導率（W/mK），Qは与えた熱量（W/m），θは各時

間における温度（K），tはその時間（sec）とする．

𝜆 = 𝑄 4π (

In𝑡2

𝑡₁

𝜃₂− 𝜃₁) (2.1)

図 2-15 に，各加熱条件における外乱による熱伝導率への影響を整理した．ここでは周辺温 度変化がない場合の熱伝導率と外乱時の熱伝導率の差を，その影響として評価した．図 2-15よ

り，10 W/mの場合が温度外乱の影響誤差は最も小さかった．最も高温になる20 W/mの場合，

前述の論文⁴⁾による原因で最高温度が50℃に近くなると，他の要エネルギー変換の影響を受け る可能性があるため，測定時の周辺温度変化が生じると，よりセンシティブになる傾向がある と考える．熱伝導率算定に用いるデータの時間区間については，どのケースも10 W/mで同じ 誤差ではあるが，加熱開始後3～7 分間が最も誤差が少ない．

2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3 4.5

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

T_out -T_sample (℃)

Measurement time (min)

Sample (Center) Sample (Outside)

図 2-15 外乱影響を与えた場合の各加熱条件と熱伝導率変化

（外乱影響なしで行った試験結果との熱伝導率差）