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論文

A Theoretical investigation on the intermolecular potential curve between ruthenium tetroxide and NO$$_{rm X}$$ (X = 1, 2)

城戸 健太朗

International Journal of Quantum Chemistry, 121(21), p.e26781_1 - e26781_15, 2021/11

https://doi.org/10.1002/qua.26781
 被引用回数：1 パーセンタイル：16.75(Chemistry, Physical)

Ruthenium tetroxide (RuO$$_4$$) is one of chemical species of fission products assumed to be released to the environment during a severe accident of nuclear facilities and a target compound to assess the amount produced, reactivity, mobility and release timing. In this article, the NO$$_{rm X}$$ (X = 1, 2) adduct formation of RuO$$_4$$ has been investigated, based on the potential energy curve (PEC) evaluated by UM06, UTPSSh, CASSCF, and CASPT2 methods. At several stationary points, CCSD and LR-CCSD(T) energies are also computed for a comparison. The PEC shows that there is an activation barrier to form the NO$$_{rm X}$$ adduct and that the process is endothermic in terms of free energy. In the system, the electron transfer occurs from NO$$_{rm X}$$ to RuO$$_4$$ when the bond between the nitrogen and oxo ligand is formed. It has been discussed in detail using active orbitals, weight of electron configurations and spin population obtained by CASSCF.

論文

Stability of montmorillonite edge faces studied using first-principles calculations

佐久間 博*; 舘 幸男; 四辻 健治; 末原 茂*; 有馬 立身*; 藤井 直樹*; 河村 雄行*; 本田 明

Clays and Clay Minerals, 65(4), p.252 - 272, 2017/08

https://doi.org/10.1346/CCMN.2017.064062
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.47(Chemistry, Physical)

層電荷0.33及び0.5を有する4種類のモンモリロナイト・エッジ表面(110), (010), (100)及び(130)の構造と安定性を評価するため、密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を用いて調べた。特にモンモリロナイト層状体が積層した場合の影響を調べるため、単層モデルと積層モデルを設定して、エッジ表面の安定性を比較した。ほとんどのケースで、層状体間の水素結合により、表面エネルギーは単層モデルよりも積層モデルの方が低くなり安定化する。このことは、エッジ面の表面エネルギーは膨潤状態に依存することを示唆している。エッジ面(010)及び(130)の最も低い表面エネルギーは、エッジ面近傍にMgイオンが露出することにより実現される。これらのエッジ面は、エッジにおける局所的な負電荷によって、カチオンに対する強い吸着サイトを有する。

論文

Single crystal growth and fermi surface properties of ThIn$$_3$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 宍戸 寛明*; 摂待 力生*; 播磨 尚朝*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 74(12), p.3276 - 3282, 2005/12

https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.3276
 被引用回数：11 パーセンタイル：55.59(Physics, Multidisciplinary)

ThIn$$_3$$の純良単結晶育成をインジウムフラックス法により成功した。この試料を用いて電気抵抗,磁化率,ドハース・ファンアルフェン効果測定を行った。トリウムは、その電子配置に$$f$$電子を持たないため、劇的な物性異常は期待できないが、化合物中において価数が4価であることが期待されるため、遍歴的な$$f$$電子状態を持つセリウム化合物の電子状態を研究するうえで、極めて良い参照物質となる。今回の研究では、ドハース・ファンアルフェン効果測定の結果を圧力下で行われたCeIn$$_3$$の実験結果やエネルギーバンド計算の結果と比較を行った。バンド計算の結果と極めて良い一致を示す一方、CeIn$$_3$$との比較においては、小さいフェルミ面の極値断面積に違いがあることが明らかとなった。さらに、サイクロトロン有効質量については、CeIn$$_3$$において100倍近くも増強されていることが明らかとなった。

論文

Direct and indirect processes in photon-stimulated ion desorption from condensed formamide

池浦 広美*; 関口 哲弘; 馬場 祐治; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*

Surface Science, 593(1-3), p.303 - 309, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.susc.2005.06.075
 被引用回数：5 パーセンタイル：26.1(Chemistry, Physical)

われわれが近年開発した脱離イオン種をプローブとする(XAFS)分光法の基礎データ拡充のため、ホルムアミド分子の凝縮系試料の実験を行った。分子内のC, N, O元素におけるXAFS測定が可能でありC-H, N-H結合を区別して最表面の配向構造分析することが可能であることが示された。さまざまなX線励起エネルギー,生成物種,励起偏光角度について測定した飛行時間質量スペクトルから生成物が放出される際の初期運動エネルギーを求め、イオン脱離機構を調べた。運動エネルギーは発生メカニズム(直接解離/間接解離機構)を大きく反映すること、また多成分存在することが示された。

論文

A Modified version of the analytical potential function for the global ab initio ground-state potential energy surface of the BrH$$_{2}$$ system

黒崎 譲; 高柳 敏幸*

Chemical Physics Letters, 406(1-3), p.121 - 125, 2005/04

https://doi.org/10.1016/j.cplett.2005.02.106

BrH$$_{2}$$系の非経験的に計算された基底状態のグローバルなポテンシャルエネルギー面(PES)についての新しい解析的関数を構築した。これは、以前われわれが発表した1$$^{2}$$A' PES[Y. Kurosaki, T. Takayanagi, J. Chem. Phys. 119 (2003) 7383]の修正版である。反応H+HBr$$rightarrow$$H$$_{2}$$+Brとその同位体置換した反応の速度定数を、新しい1$$^{2}$$A' PESを用いて計算したところ実測値をよく再現した。これはフィットした関数の反応障壁の値1.53kcal mol$$^{-1}$$が真の値に非常に近いことを強く示唆している。

論文

First-principles study on segregation energy and embrittling potency of hydrogen in Ni$$Sigma$$5(012) tilt grain boundary

山口 正剛; 志賀 基之; 蕪木 英雄

Journal of the Physical Society of Japan, 73(2), p.441 - 449, 2004/02

https://doi.org/10.1143/JPSJ.73.441
 被引用回数：23 パーセンタイル：71.32(Physics, Multidisciplinary)

水素を含むニッケル$$Sigma$$5(012)傾角粒界と(012)表面の電子構造を、フルポテンシャル補強平面波法を用いて計算した。そして、水素が粒界/表面にあるとき、固体内部にあるときの結合エネルギーを計算した。Ni(111)表面に水素があるときの結合エネルギーも計算し、実験と比較したところよく一致した。水素が$$Sigma$$5(012)粒界/表面にあるときと、固体内部にあるときのエネルギー差を計算してそれを粒界/表面偏析エネルギーとし、2つの偏析エネルギーの差を脆化能(embrittling potency)として計算した。水素の偏析するサイトは全エネルギーの最小化から求めた。結果として、水素原子はバルク内部よりも$$Sigma$$5粒界にいる方が約0.3eV/H安定であり、$$Sigma$$5粒界よりもその破面である(012)表面にいる方が、さらに約0.3-0.4eV/H安定であることがわかった。粒界空孔が余分なNi原子で占有された場合、粒界エネルギーが約10%増加するが、その場合も計算を行った。この場合、粒界偏析エネルギーは減少して偏析が起こりにくくなることがわかった。加えて、水素原子が粒界,表面,バルク中にあるときのゼロ点振動エネルギーの計算も行ったが、結果はすべて0.12-0.16eV/Hの範囲に収まった。そのため、粒界/表面偏析エネルギーや脆化能に対するゼロ点振動エネルギーの影響は小さいと考えられる。

論文

Multiple Coulomb Excitation Experiment of $$^{66}$$Zn

小泉 光生; 関 暁之*; 藤 暢輔; 大島 真澄; 長 明彦; 木村 敦; 初川 雄一; 静間 俊行; 早川 岳人; 松田 誠; et al.

European Physical Journal A, 18(1), p.87 - 92, 2003/10

https://doi.org/10.1140/epja/i2003-10063-9
 被引用回数：16 パーセンタイル：68.41(Physics, Nuclear)

$$^{nat}$$Pbターゲットに、原研タンデム・ブースターで加速された$$^{66}$$Znビームを照射して、多重クーロン励起実験を行った。実験結果を最小自乗検索プログラムGOSIAで解析した結果、4つの${it E2}$マトリックスエレメントと、2$$_{1}$$$$^{+}$$準位の静電四重極モーメントを得ることができた。得られた${it B(E2)}$より、基底バンドは準回転バンドと解釈できることがわかった。また、2$$_{1}$$$$^{+}$$準位が、正の静電4重極モーメントを持つことがわかった。実験結果、及び、Nilsson-Strutinskyモデルによる表面ポテンシャルエネルギーの計算結果より、基底バンドは、ソフトな三軸変形をしていると考えられる。

論文

Global ${it ab initio}$ potential energy surfaces for the lowest three doublet states (1$$^{2}$$A', 2$$^{2}$$A', and 1$$^{2}$$A") of the BrH$$_{2}$$ system

黒崎 譲; 高柳 敏幸

Journal of Chemical Physics, 119(15), p.7838 - 7856, 2003/10

https://doi.org/10.1063/1.1609398
 被引用回数：26 パーセンタイル：63.62(Chemistry, Physical)

BrH$$_{2}$$系の三つの最低二重項状態(1$$^{2}$$A', 2$$^{2}$$A', 1$$^{2}$$A") についての断熱ポテンシャルエネルギー面を、Breit-Pauliハミルトニアンに基づくスピン-軌道相互作用による補正を加えてMRCI/aug-cc-pVTZ法により計算し、得られた断熱エネルギーを解析的な多体関数にフィットした。基底状態のポテンシャル面上での水素引抜き及び水素交換の反応障壁は、MRCI+Q/aug-cc-pVTZレベルでそれぞれ1.28 and 11.71 kcal mol$$^{-1}$$と計算された。ポテンシャル面のフィットの精度は0.1 kcal mol$$^{-1}$$以内であった。フィットした基底状態のポテンシャル面を用いて、水素引抜き及び水素交換並びに同位体置換した反応の反応速度定数を、変分的遷移状態理論に基づくICVT/LAG法により計算した。その結果、水素引抜きについては実験との一致はおおむね良好であったが、水素交換については計算値は実験値を大幅に下回った。この不一致は、実験データの不足が主な原因と考えられる。

論文

Formation of nano-sized pinholes array in thin Ni film on MgO(100) substrate

Lin, C.; 楢本 洋; Xu, Y.; 北澤 真一; 鳴海 一雅; 境 誠司

Thin Solid Films, 443(1-2), p.28 - 32, 2003/10

https://doi.org/10.1016/S0040-6090(03)00527-3
 被引用回数：1 パーセンタイル：8.53(Materials Science, Multidisciplinary)

Ni単結晶薄膜を、厚さの関数として、MgO(100)基板上に形成し、その微視的な形態の変化を原子間力顕微鏡により、評価した。膜厚が1-15nmの場合には、5-10nm径のピンホールが観測され、特に10nmの膜では、ピンホールが自発的に規則配列することを見いだした。これらの一連の観察結果は、表面弾性エネルギーを考慮することにより、系統的に解釈できることを示した。

論文

Translational-kinetic-energy-induced surface reactions; Manifestation of their potential energy barriers in O$$_{2}$$/Si(001) system

寺岡 有殿; 吉越 章隆

OMICRON Nanotechnology Newsletter, 6(1), p.4 - 6, 2002/04

表面反応ダイナミクスの研究では分子の並進運動エネルギーの作用を理解することが重要である。Si(001)面上での極薄酸化膜形成は表面反応ダイナミクス研究としてのみならずULSIにおけるゲート絶縁膜の開発にとっても重要な問題である。Si(001)面の初期酸化の際のO$$_{2}$$分子の並進運動エネルギーの役割を明らかにするため、超音速O$$_{2}$$分子線と放射光光電子分光法を用いて酸化過程の並進運動エネルギー依存性を測定した。第一にH$$_{2}$$Oが解離吸着した表面の酸化では1eVと2.6eVに並進運動エネルギーしきい値を見いだした。Si-2p準位の光電子スペクトルのピーク分離から、第一のしきい値は二量体シリコンのバックボンドでの、第二のしきい値はサブサーフェイスシリコンのバックボンドでの直接的なO$$_{2}$$解離吸着のポテンシャルエネルギー障壁を表していると解釈される。

論文

Nonadiabatic quantum reactive scattering calculations for the O($$^{1}$$${it D}$) + H$$_{2}$$, D$$_{2}$$, and HD reactions on the lowest three potential energy surfaces

高柳 敏幸

Journal of Chemical Physics, 116(6), p.2439 - 2446, 2002/02

https://doi.org/10.1063/1.1434988
 被引用回数：29 パーセンタイル：66.11(Chemistry, Physical)

O($$^{1}$$D) + H$$_{2}$$, D$$_{2}$$, and HD反応における電子的非断熱遷移の効果を調べる目的で、時間に依存しない3次元量子反応性散乱計算を行った。ポテンシャルエネルギー曲面としてDobbynとKnowlesによる関数を用いた。このポテンシャルは基底状態と2つの励起状態について高精度な分子軌道計算を行った結果を解析関数にフィットしたものである。計算は超球座標を使った堅密結合法によって行い、全角運動量はゼロのみを考慮した。計算の結果、この反応では電子的非断熱遷移が非常に効率よく起こることがわかった。このことは、基底状態のみを考慮した断熱的な計算は不十分であることを示すものである。つまりBorn-Oppenheimer近似が成立しない。しかしながら、非断熱遷移そのものは同位体置換に対して、あまり影響がないことがわかった。

論文

O$$_{2}$$ reaction dynamics with Si(001) surfaces as observed by synchrotron radiation photoemission spectroscopy

寺岡 有殿; 吉越 章隆

Atomic Collision Research in Japan, No.28, p.97 - 99, 2002/00

入射分子の並進運動エネルギーは表面反応の誘起にとって重要な因子である。われわれは超音速シード分子線技術と高エネルギー分解能光電子分光法をシリコンの初期酸化反応の解析に適用した。われわれは水吸着Si(001)表面では飽和吸着酸素量が酸素分子の並進運動エネルギーに依存して変化することを既に見出している。二つのポテンシャルエネルギー障壁が第一原理計算結果に対応して確認されている。清浄Si(001)表面で如何なる依存性を示すのかを確認する必要がある。そこで清浄Si(001)表面上での酸素分子の解離吸着の並進運動エネルギー依存性がSi-2pとO-1sに対する光電子分光を用いて調べられ、入射エネルギーがどのように極薄酸化膜の形成に影響を与えるかが明らかにされた。

論文

Potential energy surface for the C$$_{2}$$H$$_{4}$$ + Cl$$_{2}$$ $$rightarrow$$ C$$_{2}$$H$$_{4}$$Cl + Cl reaction; Ab initio molecular orbital study

黒崎 譲

Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 545(1-3), p.225 - 232, 2001/07

反応C$$_{2}$$H$$_{4}$$ + Cl$$_{2}$$ $$rightarrow$$ C$$_{2}$$H$$_{4}$$Cl + Clのポテンシャルエネルギー面を、CASSCF及びMRCIレベルでcc-pVTZ基底関数を用いて計算した。その結果、この反応はC$$_{2}$$H$$_{4}$$Cl + Cl サイドから見て、CASSCFレベルでは小さな反応障壁をもつが、MRCIレベルでは反応障壁を持たないことが明らかとなった。すなわち、反応C$$_{2}$$H$$_{4}$$Cl + Cl $$rightarrow$$ C$$_{2}$$H$$_{4}$$ + Cl$$_{2}$$は自発的な反応であることが予測された。MRCI計算の結果は、以前われわれが行ったPMP4(SDTQ)レベルでの計算結果 [J. Mol. Struct. (Theochem) 503 (2000) 231]を強く支持するものである。

報告書

Potential energies for the two lowest $$^{1}$$A' electronic states of H$$_{3+}$$

市原 晃; 横山 啓一; 岩本 修

JAERI-Data/Code 98-031, 18 Pages, 1998/11

JAERI-Data-Code-98-031.pdf:0.89MB

基底及び第一電子励起$$^{1}$$A'状態におけるH$$_{3+}$$のポテンシャルエネルギーを701の異なる空間構造に対して計算し、その結果を表にまとめた。これらのポテンシャルエネルギーは、[8s6p2d1f]ガウス型基底関数を用いた、非経験的分子軌道論に基づく完全な配置間相互作用法により計算された。ポテンシャルの計算値を内挿することにより、二つのポテンシャル面間のavoided crossingや基底状態ポテンシャル面のエネルギー極小値付近の形状を表現することが可能である。ポテンシャルエネルギーは三つの核間距離の関数として0.6から10.0ボーアの範囲内で与えられており、H$$^{+}$$+H$$_{2}$$衝突に関する分子動力学の研究に適している。

論文

Ab initio potential energy surfaces for the two lowest $$^{1}$$A′ states of H$$_{3+}$$

市原 晃; 横山 啓一

Journal of Chemical Physics, 103(6), p.2109 - 2112, 1995/08

https://doi.org/10.1063/1.469686
 被引用回数：55 パーセンタイル：87.01(Chemistry, Physical)

基底および第1電子励起($$^{1}$$A′)状態におけるH$$_{3+}$$の断熱ポテンシャルを、非経験的分子軌道論に基づき、full configuration interaction法を用いて計算した。水素原子の基底関数としては、ガウス型[8s6p2d1f]基底を用いた。H$$_{3+}$$の3次元ポテンシャルを得るために、680の異なる空間配置に対して計算を行っている。また、これらのポテンシャル間の非断熱的電子遷移の確率を、Landau-Zener-Stuckelberg近似により見積った。

論文

Dissolution of ThO$$_{2}$$-based oxides in nitric acid solutions at elevated temperatures

赤堀 光雄; 白鳥 徹雄

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(6), p.539 - 545, 1994/06

https://doi.org/10.3327/jnst.31.539
 被引用回数：16 パーセンタイル：78.48(Nuclear Science & Technology)

高密度ThO$$_{2}$$及び(Th,U)O$$_{2}$$粒子の硝酸による高温溶解挙動を、NaF添加量0~0.05mol/l、溶解温度120~200$$^{circ}$$Cの条件で調べた。高温にすることによりThO$$_{2}$$系酸化物の溶解は促進され、また溶解速度は温度、NaF濃度及びUO$$_{2}$$組成に依存する。溶解温度が低い場合、粒子表面に不溶性の四フッ化物(ThF$$_{4}$$またはUF$$_{4}$$)が形成され、溶解を阻害する。さらに、高温溶解の見掛けの活性化エネルギーを得た。

論文

Fuel behavior in simulated RIA under high pressure and temperature coolant condition

丹澤 貞光; 小林 晋昇; 藤城 俊夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(4), p.281 - 290, 1993/04

https://doi.org/10.3327/jnst.30.281
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)

軽水炉の運転状態を模擬した高温高圧の冷却材条件下で、反応度事故(RIA)時のPWR型燃料棒の過渡挙動を調べる実験を実施した。実験では試験燃料棒を原子炉安全性研究炉(NSRR)でパルス照射することにより、反応度事故時の過渡出力の発生を模擬して行なった。試験の結果、高い外圧の下で被覆管のつぶれが発生したが、基本的な初期燃料破損のメカニズム及びしきい値となるエンタルピは、大気圧、室温及び静水条件における試験で得られた値と同一であることが明らかになった。

報告書

Dynamic behaviors of fragments ejected from the surface of carbon materials by laser ablation

依田 修; 宮下 敦巳; 大柳 孝純*; 村上 浩一*

JAERI-M 92-173, 27 Pages, 1992/10

JAERI-M-92-173.pdf:1.22MB

レーザープラズマをX線源として用いた実験室規模時間分解X線吸収分光装置を作製した。この装置の使用主目的は、100eV~3keVのエネルギー範囲で、プロセス中の種々の物質のX線吸収微細構造を観測することである。金をターゲットに用いた時、300eV以下のエネルギー範囲で最も強いX線が発生し、パルス当り10$$^{16}$$光子の強度が得られた。分光器のエネルギー分解能は5$$times$$10$$^{-3}$$であった。炭素棒とC$$_{60}$$粉末を圧縮したペレットのレーザーアブレーションによって表面から飛び出したフラグメントの動的挙動を観測した。フラグメントの主成分はクラスター、中性原子及びイオンで速度は$$<$$1.4$$times$$10$$^{4}$$m/s(クラスター)及び$$>$$2$$times$$10$$^{4}$$m/s(原子、イオン)と評価された。弱いアブレーションではC$$_{60}$$分子がペレットから分解せずに飛び出す。XPSの結果から、ペレット表面の組織変化が示唆され、SEMの結果から、表面散乱模型で説明できる周期構造が見い出された。

報告書

反応度事故条件下における燃料破損挙動に及ぼす冷却材サブクール度の影響,1; NSRRにおける冷却材温度パラメータ実験

丹沢 貞光; 石島 清見

JAERI-M 91-183, 31 Pages, 1991/11

JAERI-M-91-183.pdf:0.99MB

本報告書は、NSRRにおけるパラメータ実験の1つである冷却材温度パラメータ実験の結果についてまとめたものである。本実験は、初期冷却材温度を60$$^{circ}$$C及び90$$^{circ}$$Cと標準冷却材条件における実験の場合と比べて高めることにより、初期冷却材サブクール度の違いに基く被覆管表面の熱伝達の相違が燃料破損挙動に及ぼす影響を調べることを目的としている。これまでの実験から、冷却材のサブクール度が低下すると、被覆管表面での熱伝達が悪くなることにより、標準冷却材条件における実験の場合と比較して、同一発熱量に対する被覆管表面の温度上昇は初期冷却材の温度差以上に大きくなることが確認でき、その結果、破損しきい値が低下すること等が明らかになった。

論文

A Thermal desorption study of the surface interaction between tritium and type 316 stainless steel

平林 孝圀; 佐伯 正克; 立川 圓造

Journal of Nuclear Materials, 126, p.38 - 43, 1984/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(84)90530-0
 被引用回数：38 パーセンタイル：94.45(Materials Science, Multidisciplinary)

ガス状トリチウム(HT-ガス)とステンレス鋼(SUS316)表面との相互作用について、昇温脱離法による研究を行なった。ステンレス鋼表面に収着したトリチウムの昇温脱離スペクトル中には4つのピークが、430(HT-I),540(HTO),750(HT-II)および970K(HT-III)付近に現われ、トリチウムは少なくとも、4つの異なる状態で収着されていること、また、各収着状態からのトリチウムの脱離に要する活性化エネルギーは、20$$pm$$4(HT-I),27$$pm$$7(HTO),55$$pm$$9kJ/mol(HT-II)であることが見いだされた。これらの結果から、次のような結論を得た。収着トリチウムの約90%は収着過程でOT$$^{-}$$イオンを形成しており、このOT$$^{-}$$イオンは脱離過程で表面酸化物の触媒作用によりHTOになる。収着トリチウムの約10%はHTの形で脱離する。その内の約1/2は解離して収着されており、完全に脱離するには、970K以上に加熱する必要があるのに対し、残りの約1/2は解離せずに収着しており、きわめて容易に脱離する。

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