Rotation of complex ions with ninefold hydrogen coordination studied by quasielastic neutron scattering and first-principles molecular dynamics calculations

大政 義典*; 高木 茂幸*; 戸嶋 健人*; 横山 凱乙*; 遠藤 亘*; 折茂 慎一*; 齋藤 寛之*; 山田 武*; 川北 至信; 池田 一貴*; et al.

Physical Review Research (Internet), 4(3), p.033215_1 - 033215_9, 2022/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.033215

Quasielastic neutron scattering (QENS) and neutron powder diffraction of the complex transition metalhydrides LiMoH and LiNbH were measured in a temperature range of 10-300 K to study their structures and dynamics, especially the dynamics of the hydrogen atoms. These hydrides contain unusual ninefold H coordinated complex ions (MoH or NbH) and hydride ions (H). A QENS signal appeared 150 K due to the relaxation of H atoms. The intermediate scattering functions derived from the QENS spectra are well fitted by a stretched exponential function called the Kohlrausch-Williams-Watts functions with a small stretching exponent 0.3-0.4, suggesting a wide relaxation time distribution. The dependence of the elastic incoherent structure factor is reproduced by the rotational diffusion of MH (M = Mo or Nb) anions. The results are well supported by a van Hove analysis for the motion of H atoms obtained using first-principles molecular dynamics calculations. We conclude that the wide relaxation time distribution of the MH rotation is due to the positional disorder of the surrounding Li ions and a unique rotation with MH anion deformation (pseudorotation).

再処理施設放射性気体廃棄物の放出; 1998年度2007年度

中田 陽; 宮内 亨; 秋山 聖光; 百瀬 琢麿; 小沢 友康*; 横田 友和*; 大友 寛之*

JAEA-Data/Code 2008-018, 134 Pages, 2008/10

JAEA-Data-Code-2008-018.pdf:3.23MB

核燃料サイクル工学研究所再処理施設の放射性気体廃棄物の測定・監視は、1977年度のホット試験開始の年から開始された。これらの測定結果は、法令及び茨城県原子力安全協定に基づいて定期的に国(半期及び四半期ごと)及び地方自治体(四半期ごと)に報告され、その都度公開されている。しかし、公開されているデータは、月間値もしくは3か月値である。本書は、当該施設からの過去10年間の放射性気体廃棄物に関する放出管理データをまとめたものである。本書の編集にあたっては、Krについては日放出量を記載し、その他の核種(全,全, H, C, I, I)については、週間放出量を記載することとした。本書が、放射性気体廃棄物の大気中における挙動を解析するための基礎データとして有効に活用されることを期待する。

J-PARC超高圧中性子回折装置を用いた石英ガラスの高圧中性子回折実験

服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 佐野 亜沙美; 齋藤 寛之; 千葉 文野*; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 大友 季哉*

no journal, , 

石英ガラスはSiO四面体を構成ユニットとしたガラスである。SiO四面体で多員環(中距離秩序)をつくっているため構造中に隙間が多く、加圧により密度の顕著な増加が見られる。常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造に変化を起こし、密度が約20%増加する。この常温下での加圧では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻る。一方、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、回収後も高密度状態が保たれ、通常のガラスに比べ最大で20%ほど密度の高いガラスが得られる(永久高密度化)。この永久高密度化の微視的機構に関して、これまでいろいろ調べられてきたが、その微視的機構に関して、いまだよく分かっていない。今回、それを明らかにするために、最近J-PARCに建設した「超高圧中性子回折装置PLANET」を用いて中性子その場観察を行った。永久高密度化ガラスと、永久でない高密度化ガラスの構造の比較を行い、何が構造変化の不可逆性を決定しているかを議論した。

J-PARC超高圧中性子回折装置を用いた石英ガラスの高圧中性子回折実験

服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 佐野 亜沙美; 齋藤 寛之; 千葉 文野*; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 大友 季哉*

no journal, , 

石英ガラスは常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造に変化を起こし、密度が約20%増加する。この常温下での加圧では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻る。一方、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、回収後も高密度状態が保たれ、通常のガラスに比べ最大で20%ほど密度の高いガラスが得られる(永久高密度化)。この永久高密度化の微視的機構に関して、これまでいろいろ調べられてきたが、その微視的機構に関して、いまだよく分かっていない。今回、それを明らかにするために、最近J-PARCに建設した「超高圧中性子回折装置PLANET」を用いて中性子その場観察を行った。実験には、高圧中性子回折実験用に新たに開発した6軸6ラム型高圧プレス「圧姫」(最大荷重500トン/軸)を用いた。4.7mm6.7Hの試料に関して、約10GPaまでの室温高圧実験、及び約5.5GPa, 400Cまでの高温高圧実験を行った。PLANETを用いることで、試料容器の散乱を含まないクリアーなデータを広い波数領域(Q=0.8-25 )にわたり得ることができた。