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Fedkin, M. V.*; Shin, Y. K.*; Dasgupta, N.*; Yeon, J.*; Zhang, W.*; van Duin, D.*; Van Duin, A. C. T.*; 森 健人*; 藤原 敦志*; 町田 昌彦; et al.
Journal of Physical Chemistry A, 123(10), p.2125 - 2141, 2019/03
被引用回数：48 パーセンタイル：94.71(Chemistry, Physical)Li
, Na, K, Cs, F
, Cl, Iなどの水-電解質系を記述する新しいReaxFF反応力場を開発した。反力場パラメータは、水結合エネルギー, 水和エネルギーおよびプロトン移動のエネルギーに関連した量子力学的計算に対してトレーニングされている。水中での様々な電解質のイオン化について、分子動力学シミュレーションの結果と実験結果及び熱力学との比較によって力場の検証を行った。その結果、大部分の原子対(水分子の酸素および水素を含むカチオンまたはアニオン)について、得られた動径分布関数はDFT計算の結果と良く一致することがわかった。また、この力場を用いて、アルカリ金属水酸化物と塩化物塩溶液における水分子および電解質イオンの拡散定数が組成および電解質濃度の関数として得られた。
町田 昌彦; 中村 博樹; Srinivasan, S. G.*; Van Duin, A. C. T.*
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 4 Pages, 2015/05
ジルコニウムは燃料被覆管として広く用いられ、その機械的及び熱的性質は様々な実験によって調べられてきた。特に、過酷事故時の高温高圧時におけるジルコニウムの酸化反応は重要な課題であり、酸化により生じる水素発生の問題は、福島原発事故に見られるように水素爆発を誘発するため、極めて重要な材料学上の課題として認識されている。したがって、最近では耐酸化材量として水素発生量が少ないシリコンカーバイド等の代替材料が研究されている。そこで、本研究では、原子・分子レベルのシミュレーションによって、これらの材料の高温高圧下での酸化反応を追跡し、界面にてどのような反応ダイナミクスが起こるかを化学反応分子動力学法を用いて調べた。その結果として、両者が同じ高温高圧条件下でどのような反応を示すか、その特徴が分かり、その反応進展過程と水素発生量とを比較解析することができた。本発表では、それらのシミュレーション比較結果を示し、酸化被膜が原子・分子レベルでどのように変化し、水素がどのような過程の下発生するかを明らかにする。
町田 昌彦; 中村 博樹
no journal, ,
燃料被覆管の高温高圧条件下での振る舞いに対し、原子・分子レベルにてその理解を進めるため、分子動力学法を用いて、水分子と被覆管表面との化学反応ダイナミクスをシミュレーションする。その際、古典分子動力学法では、酸化反応の進行過程を追跡できないため、化学反応を模擬できる反応分子動力学法(ReaxFF)を用いる。前回(2014年春の大会)の講演では、ジルコニウムの酸化過程と水素の発生過程について論じたが、本講演では、更に詳細にその反応の温度依存性を調べた他、酸化が温度と共に表面からどのように進行するかについて発表する。また、比較のため、SiCについても同様のシミュレーションを実施し、酸化反応の温度や圧力依存性等について、ジルコニウムとSiCの両者の比較を試みる。
奥村 雅彦; 中村 博樹; 町田 昌彦
no journal, ,
環境中の放射性セシウムは、主に粘土鉱物に吸着していることが知られており、水中での粘土鉱物に対する固液分配係数は、放射性セシウムの環境中における存在様態と動態を知るための重要なパラメータとしてその役割を果たしている。本講演では、この重要なパラメータ設定に際し、原子・分子レベルの数値シミュレーションによる固液分配係数評価の試みについて報告する。
