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論文

A Quasiclassical trajectory calculation to compute the reaction cross section and thermal rate constant for the cesium exchange reaction $$^{133}$$CsI + $$^{135}$$Cs $$rightarrow$$ $$^{133}$$Cs + I$$^{135}$$Cs

小林 孝徳*; 松岡 雷士*; 横山 啓一

Computational and Theoretical Chemistry, 1150, p.40 - 48, 2019/02

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

セシウムの同位体分離法の開発に関連して、ヨウ化セシウム分子とセシウム原子の衝突によるセシウム交換反応の反応速度定数を量子化学計算及び擬古典トラジェクトリー計算により評価した。その結果、3.6$$times$$10$$^{-10}$$cm$$^{3}$$/molecule/sという大きな値が得られた。また、わずかながら正の温度依存性を持つことが示され、長距離相互作用による引力ポテンシャルと解離プロセスの影響がその原因と考えられた。

論文

A Quasi-classical trajectory calculation for the cesium exchange reaction of $$^{133}$$CsI (v = 0, j = 0) + $$^{135}$$Cs $$rightarrow$$ $$^{133}$$Cs + I$$^{135}$$Cs

小林 孝徳*; 松岡 雷士*; 横山 啓一

日本エネルギー学会誌, 96(10), p.441 - 444, 2017/10

セシウム交換反応$$^{133}$$CsI (v=0, j=0) + $$^{135}$$Cs $$rightarrow$$ $$^{133}$$Cs + I$$^{135}$$Csの反応断面積を調べるため、ab initio分子軌道法計算により作成したポテンシャルエネルギー面を用いた準古典的トラジェクトリー計算を行った。ポテンシャルエネルギー面から反応中間体Cs$$_{2}$$Iの生成に入口障壁がないこと、2つのCsI結合が等価であることが明らかになった。トラジェクトリー計算により反応断面積は衝突エネルギーの増加と共に単調増加することが分かった。CsI分子の初期内部状態がv=0, j=0の場合の反応速度定数は500-1200Kの温度範囲で3$$times$$10$$^{-10}$$cm$$^{3}$$ molecule$$^{-1}$$s$$^{-1}$$程度と見積もられ、わずかながら負の温度依存性が見られた。

論文

Theoretical study of the adsorption of Cs, Cs$$^+$$, I, I$$^-$$, and CsI on C$$_{60}$$ fullerene

小林 孝徳; 横山 啓一

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(10), p.1489 - 1493, 2016/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:42.29(Nuclear Science & Technology)

セシウム原子(Cs), ヨウ化セシウム分子(CsI), ヨウ素原子(I), セシウムカチオン(Cs$$^+$$)、そしてヨウ素アニオン(I$$^-$$)のC$$_{60}$$フラーレン表面への吸着についての理論計算を行った。計算はCAM-B3LYP混合密度汎関数法で行った。吸着エネルギーはCs, CsI, I, Cs$$^+$$, I$$^-$$でそれぞれ34, 3, 2, 11, 12kcal mol$$^{-1}$$と計算された。Cs原子の吸着平衡定数は、1000Kにおいて7$$times$$10$$^3$$ atm$$^{-1}$$と計算された。これはCsIのそれと比較して10$$^7$$倍もの数字である。これは、C$$_{60}$$はCsIを吸着せずに、Csを選択的に吸着することができる可能性があることが示唆された結果である。

報告書

セシウム交換反応CsI + Cs'$$ rightarrow $$ Cs + ICs'の理論的研究(受託研究)

小林 孝徳; 橋本 雅史; 横山 啓一

JAEA-Research 2015-014, 7 Pages, 2015/12

JAEA-Research-2015-014.pdf:2.46MB

セシウム交換反応CsI + Cs'$$rightarrow$$ Cs + ICs'の反応性を議論するため、中間体Cs$$_2$$Iの安定化エネルギー、構造、結合形態、CsとCsIの二体衝突ポテンシャル曲面をM06/def2-TZVPPD密度汎関数法を用いて計算した。その結果Cs$$_2$$Iの生成は入口障壁なしで進むことがわかった。また、2つのCsI結合は、化学的に等価になることがわかった。これらの結果は、CsI + Cs'$$rightarrow$$ Cs + ICs'によるセシウム交換反応の速度が衝突律速に近いことを示唆している。

口頭

CsI分子とCs原子のCs交換反応の理論計算による考察

小林 孝徳; 橋本 雅史; 横山 啓一

no journal, , 

Cs原子とCsIの間でのCs交換反応の可能性を議論するため、Cs-I-Csの三原子化合物の構造とその結合を解析した。さらに、二次元ポテンシャル曲面から反応断面積を簡便に求める方法を考案し、それをCsとCsIの交換反応の速度を求めるために使用した。Cs-I-Csの三原子化合物はその安定化エネルギーこそ12kcal mol$$^{-1}$$程度と小さかったが、化合物生成の際の電子移動は大きく、生成されるCs-I結合と、もともと存在したCs-I結合の区別がつかなくなってしまうことが示された。そして、交換速度定数は衝突エネルギーによってほとんど変わらないこと、気体の衝突頻度と同様の速度であることが予想された。

口頭

Theoretical study of the Cs exchange reaction rate constant of Cs + CsI $$rightarrow$$ CsI + Cs

小林 孝徳; 橋本 雅史; 横山 啓一

no journal, , 

セシウム原子とヨウ化セシウムのセシウム交換反応の可能性を議論するため、Cs-I-Csの三原子化合物の構造とその結合を解析した。さらに、二次元ポテンシャル曲面から反応断面積を求める方法を考案し、それをCsとCsIの交換反応の速度を求めるために使用した。Cs-I-Csの三原子化合物が生成した場合、生成されるCs-I結合と、もともと存在したCs-I結合の区別がつかなくなってしまうことが示された。そして、交換速度の定数は気体の衝突速度と同様のレートであることが予想された。

口頭

Cs及びCsIのフラーレンへの吸着についての理論計算

小林 孝徳; 横山 啓一

no journal, , 

二原子分子CsIの回転定数の違いを利用して、同位体選択的な$$^{135}$$Csの回収を計画している。その際には、CsIは吸着しないがCsは吸着するような物質で$$^{135}$$Csを回収することが考えられる。われわれはCsIとCsの化学的性質の相違に着目し、フラーレンが吸着物質として望ましい可能性があることを予想した。この予想が妥当なものであるかどうかを確かめるため、量子化学計算を利用して、Cs, CsIなどとの相互作用エネルギーを計算した。また、土壌中に存在し、Cs$$^{+}$$を吸収することで知られているイライトという鉱物のクラスターモデルについても同様の計算を行った。この結果から、フラーレンはCsIが沢山ある系の中からCsのみを取り出す吸着剤として適していると思われる。対して、イライトなどの鉱物はCsIが沢山ある系の中からCsのみを取り出す吸着剤としては適していないと思われる。

口頭

C$$_{60}$$フラーレンのセシウム吸着材としての可能性の理論計算

小林 孝徳; 横山 啓一

no journal, , 

二原子分子CsIの回転定数の違いを利用して、同位体選択的な$$^{135}$$Csの回収を計画している。その際には、CsIは吸着しないがCsは吸着するような物質で$$^{135}$$Csを回収することが考えられる。われわれはCsIとCsの化学的性質の相違に着目し、フラーレンが吸着物質として望ましい可能性があることを予想した。この予想が妥当なものであるかどうかを確かめるため、量子化学計算を利用して、Cs, CsIなどとの相互作用エネルギーを計算した。また、土壌中に存在し、Cs$$^+$$を吸収することで知られているイライトという鉱物のクラスターモデルについても同様の計算を行った。この結果から、フラーレンはCsIが沢山ある系の中からCsのみを取り出す吸着剤として適していると思われる。発表当日では熱力学的な考察についても行う予定である。

口頭

Nonlinear optical response of molecules rotationally excited by impulsive Raman scattering

横山 啓一; 小林 孝徳*

no journal, , 

インパルシブラマン散乱により回転励起された分子の非線形光学応答に関する考察を発表する。複数回のラマン散乱によりカスケード的に回転励起された分子集団はコヒーレントな状態では空間的に一様ではない。そのため、局所的な密度演算子のみを用いた従来の解析法では再現できない信号波形が得られる可能性がある。今回我々は空間的に非局所的な密度演算子を用いた計算を行い、インパルシブラマン散乱を起こす励起レーザーパルスの集光が原因となり信号波形の角度依存性が現れることを予測し、実験データと定性的に一致する傾向を確認した。

口頭

放射光X線イメージング法によるレーザー照射下金属粒溶融時空間分解計測

菖蒲 敬久; 城 鮎美*; 安田 良*; 小泉 保行; 水谷 春樹; 小林 孝徳; 村松 壽晴

no journal, , 

「軽い・薄い(価格が)安い・強い・長持ち」といったユーザーニーズに応えるデライト設計ベースの工業製品開発およびそれらを実現するためのコーティング装置に必要なレーザーコーティング技術を確立するための基板基礎研究として、金属球のレーザー照射による溶融現象を高速イメージング測定により行い、系統的現象を明らかにすることを目的として本研究を実施した。SPring-8、BL22XUにおいて30keVの放射光X線を直径200マイクロメートル程度の金属球に照射し、レーザー照射下における溶融現象を1000分の1秒、6マイクロメートルの時空間分解能で観測した結果、金属球の溶融時間はレーザー出力と線形の関係であるが、基板への広がる時間は基板と金属球の融点の大小関係に大きく依存すること、大気中と真空中では酸素の影響により振る舞いが大きく異なるなど、レーザーコーティングの高度化に役立つデータ収集に成功した。

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