Core-hole effect on XANES and electronic structure of minor actinide dioxides with fluorite structure

蛍石型構造のマイナーアクチノイド二酸化物のXANESと電子構造の内殻空孔効果

鈴木 知史 ; 西 剛史; 中田 正美  ; 赤堀 光雄; 平田 勝 ; 加治 芳行  

Suzuki, Chikashi; Nishi, Tsuyoshi; Nakada, Masami; Akabori, Mitsuo; Hirata, Masaru; Kaji, Yoshiyuki

マイナーアクチノイド(MA)を含有した蛍石型構造である混合酸化物(MOX)燃料の開発が進められているが、MA化合物の特性はこれまで十分に評価されてこなかった。特に、MAの周辺の原子価状態や局所構造は、MOXの特性に大きく影響する。原子価状態や局所構造の有効な評価手法としてX線吸収スペクトル(XANES)がある。これまで、MOX中のMAの挙動の評価の基礎として、蛍石型構造であるAmやNpOのXANESの測定を行ってた。このXANESを第一原理計算により評価した結果、AmやNpOのXANESの吸収端近傍のピークは、酸素p成分との相互作用により形成され、このピークの高エネルギー側のテール構造は、酸素のd成分との相互作用で形成されることがわかった。さらに、励起電子の電子密度を評価した結果、吸収端近傍のピークは束縛状態であり、テール構造はAm原子間あるいはNp原子間の定在波により形成されることが明らかとなった。

The authors investigated theoretically core-hole effects on X-ray absorption near-edge structures (XANES) of Np and Am L in neptunium dioxide (NpO) and americium dioxide (AmO) with CaF-type crystal lattices using the all-electron full-potential linearized augmented plane-wave (FP-LAPW) method. The peak creation mechanism of XANES was shown by examining the electronic structures of these oxides, which indicated that core-hole screening was more marked for AmO than for NpO because of the difference in the charge transfer between these oxides. Furthermore, the results of charge density analysis suggested that the white line was assigned to the quasi-bound state composed of the localized Np d or Am d components and O components, and that the tail structure was created as a result of delocalized standing waves between the Np or Am atoms.