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分子動力学法による3価希土類元素塩化物のアルカリ塩化物融体中の混合挙動

Study on mixing behavior of rare earth chloride in molten alkali chloride by molecular dynamics (MD) calculation

沼倉 正彦; 矢板 毅; 塩飽 秀啓  ; 鈴木 伸一; 小林 徹*; 阿久津 和宏; Madden, P. A.*; 岡本 芳浩 

Numakura, Masahiko; Yaita, Tsuyoshi; Shiwaku, Hideaki; Suzuki, Shinichi; Kobayashi, Toru*; Akutsu, Kazuhiro; Madden, P. A.*; Okamoto, Yoshihiro

分子動力学法(MD)計算を利用し、LiCl-KCl共晶塩と3価希土類元素塩化物であるTbCl$$_3$$を用い、その混合挙動について調べた。また、Tb$$^{3+}$$は希土類元素の中ではそのイオン半径が中間的な元素であることから、イオン半径の違いによる構造への影響を理解するため、Tb$$^{3+}$$よりもイオン半径の大きいLa$$^{3+}$$、小さいY$$^{3+}$$を比較対象として用いた。単独塩融体では陽イオンのイオン半径の違いにより配位数が異なるが、LiCl-KCl共晶塩を混合させると、イオン半径の大きさに関係なく安定な6配位八面体構造に近づく傾向があることがわかった。さらに、LiCl及びKClによる混合効果について検討した結果、それらに違いがあることが明らかとなった。

We investigated the mixing behavior of molten TbCl$$_3$$ in LiCl-KCl eutectuic melt by MD simulation. Also, simulation of molten YCl$$_3$$ and LaCl$$_3$$ systems were performed to elucidate the difference of the structural change by the difference in cation size (Y$$^{3+}$$$$<$$Tb$$^{3+}$$$$<$$La$$^{3+}$$). The coordination number of the molten pure YCl$$_3$$, TbCl$$_3$$ and LaCl$$_3$$ are mainly 6, 7 and 8 respectively. We consider that, in the molten pure state, the coordination number is influenced by the cation size. However, independent of cation size, the molten MCl$$_3$$ tend to be formed the stable 6-fold structure by the mixing with LiCl-KCl eutectic. And, MD simulations on MCl$$_3$$-LiCl and MCl$$_3$$-KCl systems revealed that the mixing effect was different between LiCl and KCl.

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