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論文

Thermodynamic study of the dissolution of nitrogen in nitrogen-rich -U $_{2}$ N $_{3+x}$

芹澤弘幸; 福田幸朔; 桂正弘*

Journal of Alloys and Compounds, 232, p.274 - 280, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0925-8388(95)01953-7

被引用回数：6 パーセンタイル：50.6(Chemistry, Physical)

アンモニア窒化法により、ウラン窒化物-U $_{2}$ N $_{3+x}$ を生成し、窒素固溶に関する熱力学的関数を推定した。不安定なアンモニアガスをウラン金属と反応させると、窒素ガスを用いた場合と比較して、低温低圧で迅速に反応が進み、窒化物を生成できることが知られている。こにような現象が起こるのは、不安定なアンモニアガス中の窒素活量が、窒素ガスと比べて、極めて高くなるためであると考えられる。アンモニアガスの活量は、アンモニアガス分圧と、同時に存在する水素ガスの分圧に依存する。そこで両ガス分圧をコントロールして、気相中の窒素活量を変化させて反応をおこなった。反応生成物の窒素含有量を評価して、300~500 $^{circ}$ Cという低温における窒素の溶解エンタルピー、自由エネルギー、エントロピーを求めた。

論文

Study on the formation of -U $_{2}$ N $_{3+x}$ using unstable ammonia; Reaction sequence and control of nitrogen activity

芹澤弘幸; 福田幸朔; 桂正弘*

Journal of Alloys and Compounds, 223, p.39 - 44, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)01442-6

被引用回数：6 パーセンタイル：49.75(Chemistry, Physical)

解離平衡が成立していないアンモニアを用いて、ウラン窒化物生成反応実験を行い、その生成プロセス及び気相の窒素活量制御について調べた。アンモニアは、その化学式から推測されるように、反応条件によっては、窒化作用と水素化作用を有する。平衡状態にあるアンモニアと比較して、非平衡状態にあるアンモニアの窒素及び水素活量は、極めて高くなることが理論的に示されており、金属との反応では、300 $^{circ}$ C程度の低温でも速やかに窒化反応が進行することが知られている。反応実験の結果、アンモニアとウラン金属との反応による窒化物生成過程では、中間生成物であるウラン水素化物の窒化物への転換反応が律速段階になっていることがわかった。また、アンモニアに水素を添加することによって、気相の窒素活量を制御できることがわかった。

論文

Crystallographic study on the phase transition of -U $_{2}$ N $_{3}$

芹澤弘幸; 福田幸朔; 桂正弘*

Transactions of the American Nuclear Society, 66, p.196 - 197, 1992/11

U-N系化合物の1つに-U $_{2}$ N $_{3+x}$ がある。この化合物は、0≦X1の組成幅を持つ事が知られており、Xの増加とともにその結晶系がMn $_{2}$ O $_{3}$ 型からCaF $_{2}$ 型へと変化すると推測されている。この相変化を明らかにするためには、-U $_{2}$ N $_{3}$ の広い組成範囲での研究が必要であるが、1.80N/Uの組成範囲での実験データは皆無に等しい。そこで本研究では、アンモニア窒化法を用いて生成した高窒素含有量の-U $_{2}$ N $_{3}$ (N/U1.80)と、窒素ガスで生成した低窒素含有量の-U $_{2}$ N $_{3}$ (N/U1.80)について、X線と中性子線回折とを並用してRietveld解析を行った。その結果、窒素含有量の変化にともなうU原子の原子位置の変化に一定の傾向がある事を思い出したが、この傾向はこれまでの報告と異なり、CaF $_{2}$ 型への転移を示さなかった。又、固容窒素の増加とともに、U-Uの原子間距離が顕著に減少している事も判明した。

論文

Non-stoichiometry in uranium sesquinitride

藤野威男; 田川博章

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 34(10), p.1611 - 1626, 1973/10

https://doi.org/10.1016/S0022-3697(73)80127-1

被引用回数：10

三二チッ化ウランU $_{2}$ N $_{3}$ $_{+}$ $_{x}$ の非化学量論性に伴なう平衡チッ素圧の組成および温度依存性を熱天秤を使って実測し、これからN/U=1.58~1.68における部分モルエンタルピー、エントロピー、自由エネルギーを求めた。さらにこの結果の信頼性を明らかにするために統計力学的モデルを組立て検討を行なった。格子点専有機構と欠陥のクラスター形成を骨子に三つのイオンモデルU $^{4}$ $^{+}$ $_{3}$ -2U $^{6}$ $^{+}$ $_{1}$ -2N $^{3}$ $^{-}$ $_{3}$ ,U $^{4}$ $^{+}$ U $^{5}$ $^{+}$ N $^{3}$ $^{-}$ $_{3}$ およびU $^{3}$ $^{+}$ $_{2}$ N $^{2}$ $^{-}$ $_{3}$ について実験結果を照合した。U $^{4}$ $^{+}$ $_{3}$ -2U $^{"}$ 6 $^{+}$ $_{1}$ -2N $^{3}$ $^{-}$ $_{3}$ ,=2,1:2クラスターの組合せが実験結果を最もよく説明する。この結果はまたN/U=1.75に新しい相(U $_{4}$ N $_{7}$ )のあることを予測する。チッ素原子が格子中に入るエネルギーとして-209.9kcal/mole,クラスター生成のエネルギーとして-11.07kcal/moleが得られた。