第一原理計算によるアクチナイド酸化物の物性評価

Materials properties research of actinide dioxide based on first-principles

町田 昌彦  ; 中村 博樹  ; 加藤 正人   

Machida, Masahiko; Nakamura, Hiroki; Kato, Masato

MOX燃料の主要構成要素である二酸化アクチナイドは、アクチナイド元素の電子軌道の異方性が大きく電子相関効果の大きい5f電子を有していることから、物理的に取り扱いが難しいモット絶縁体となる(電子が局在するため、残されたスピンの自由度は、極低温で磁気構造を示す)ことが知られている。つまり、それらの効果を考慮しない第一原理計算を行うと、金属となってしまうが、実験から観察される基底状態は、第一原理計算において考慮されていない電子相関により絶縁体となることが知られている。固体物理では、上記のような電子相関に由来して物性が発現する系の理解を進めるため、多くの研究者がその基底状態をいかに再現するかという問題に挑戦し手法の改良を進めてきたが、その最新の手法を利用すると二酸化アクチナイドも実験と一致する計算が可能であることが、最近の著者らの研究によりわかってきた。本発表では、一連の研究背景と成果をレビューし、著者らの核燃料研究に対する展望を明らかにしたい。

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