High-temperature properties of thorium dioxide; A First-principles molecular dynamics study

第一原理分子動力学による二酸化トリウムの高温物性の評価

中村 博樹  ; 町田 昌彦  

Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

核燃料構成物質の物性を詳細に調べることは燃料開発において重要な役割を担っている。本発表では上記課題に対して、次世代の核燃料物質として注目されている二酸化トリウムに対して第一原理分子動力学法を用いた、高温熱物性の評価を行なった結果を報告する。なお、課題解決にあたって大型計算機を用いて従来にない規模の第一原理分子動力学を行なうことで、高温での熱物性の評価に成功した。結果として、Bredig転移とよばれる高温での現象を詳細に解析することができた。この解決により、核燃料の物性評価を第一原理計算により精度よく推算できるようになることが期待される。

Thorium has been considered a potential nuclear fuel for decades. To develop evaluation method for high-temperature properties of thorium dioxide as a candidate nuclear fuel, we perform first-principles molecular dynamics. The calculated enthalpy and thermal expansion agree well with the observed data. The Bredig transition temperature also coincides with experiments. Our results indicate that this method can provide reliable data of thermal properties of nuclear fuels.