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論文

Radiocesium interaction with clay minerals; Theory and simulation advances Post-Fukushima

奥村 雅彦; Kerisit, S.*; Bourg, I. C.*; Lammers, L. N.*; 池田 隆司*; Sassi, M.*; Rosso, K. M.*; 町田 昌彦

Journal of Environmental Radioactivity, 189, p.135 - 145, 2018/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.55(Environmental Sciences)

東京電力福島第一原子力発電所事故により、環境中に放出された放射性セシウムは土壌中の粘土鉱物に強く吸着されていることがわかっているが、その吸着メカニズムは今も解明されていない。本論文は、これまで蓄積された粘土鉱物による放射性セシウム吸着現象に関する実験結果と、最新のシミュレーション研究の進展をまとめたものである。論文では、実験結果についてまとめられ、それらの結果を基にした最新のシミュレーション研究によって明らかにされた、次のような研究結果について説明されている:(1)粘土鉱物表面におけるセシウム吸着のエネルギースケール、(2)実験では観測が難しい粘土鉱物エッジの原子レベル構造についての理解の進展、(3)粘土鉱物の水和した層間におけるセシウム吸着現象の詳細、(4)ほつれたエッジにおけるイオン半径と層間距離の関係と吸着の選択性、(5)層間におけるセシウムの深部への移動、(6)放射性セシウムの核崩壊の影響。さらに、これらの知見に基づいた除染による廃棄土壌の減容技術開発の可能性についても述べられている。

論文

Comparative molecular dynamics study on tri-$$n$$-butyl phosphate in organic and aqueous environments and its relevance to nuclear extraction processes

Mu, J.*; 元川 竜平; Williams, C. D.*; 阿久津 和宏*; 西辻 祥太郎*; Masters, A. J.*

Journal of Physical Chemistry B, 120(23), p.5183 - 5193, 2016/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:35.55(Chemistry, Physical)

A refined model for tri-$$n$$-butyl phosphate (TBP), which uses a new set of partial charges generated from our ab initio density functional theory calculations, has been proposed in this study. Molecular dynamics simulations are conducted to determine the thermodynamic properties, transport properties, and the microscopic structures of liquid TBP, TBP/water mixtures, and TBP/$$n$$-alkane mixtures. These results are compared with those obtained from four other TBP models, previously described in the literature. We conclude that our refined TBP model appears to be the only TBP model from this set that, with reasonable accuracy, can simultaneously predict the properties of TBP in bulk TBP, in organic diluents, and in aqueous solution. This new TBP model is thus appropriate for the simulation of liquid-liquid extraction systems in the nuclear extraction process, where one needs to simultaneously model TBP in both aqueous and organic phases. It is also promising for the investigation of the microscopic structure of the organic phase in these processes and for the characterization of third-phase formation, where TBP again interacts simultaneously with both polar and nonpolar molecules. Because the proposed TBP model uses OPLS-2005 Lennard-Jones parameters, it may be used with confidence to model mixtures of TBP with other species whose parameters are given by the OPLS-2005 force field.

報告書

分子動力学法によるNa型スメクタイトの層間水の振動スペクトルの研究

鈴木 覚; 河村 雄行*

JNC-TN8400 2001-005, 41 Pages, 2001/04

JNC-TN8400-2001-005.pdf:1.1MB

水-粘土混合系の分子動力学計算によりNa型スメクタイトの層間水の振動スペクトルと層間水の構造の関係について研究した。得られた計算結果は、赤外分光法によるスメクタイトの層間水の観察結果とよい一致を示した。水分子の分子内振動スペクトルは水素原子の速度自己相関関数をフーリエ変換することにより得られる。層間水の伸縮振動スペクトルには、3400cm-1に最大強度を持つ幅の広いピークと3650-3700cm-1周辺のやや鋭いピークにより構成される。前者の幅広いピークはバルク水のような水分子のO-H結合の伸縮振動に帰属され、一方、後者のピークはシロキサン表面に水素結合により配向したO-H結合に帰属される。酸素-酸素間の動径分布関数より水素結合距離を評価したところ、水分子とシロキサン表面の水素結合距離(3.0$$AA$$以上)は、水分子-水分子間のそれ(2.8$$AA$$)よりも大きいことがわかった。これらの結果は、水分子とシロキサン表面間の相互作用は、水分子を配向させる程度には大きいが、水分子-水分子間と比べると弱いということを示していると考えられる。

論文

MD study of pyrimidine base damage on DNA and its recognition by repair enzyme

Pinak, M.

Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 5 Pages, 2000/00

DNAのピリミジン塩基に生じる損傷であるダイマーチミンとグリコールの性質、並びに修復酵素によるこれらの損傷の認識過程を調べるために分子動力学シミュレーションを用いた研究を実施した。チミンダイマーは紫外線により生じる損傷、チミングリコールは放射線により生じる損傷で、修復が適切に行われないと突然変異や発がんを生じることがわかっている。シミュレーションの結果、チミンダイマーについては損傷部分におけるDNAの折れ曲がりと静電エネルギーの変化が、修復酵素による認識過程で重要な要因であることが明らかになった。チミングリコールについては損傷部分の立体構造の歪みが観察された。この歪みがDNA複製過程の進展を妨げることが推測されるが、認識過程との関係を探ることが今後の課題である。

論文

Structure and dynamic properties of molten uranium trichloride

岡本 芳浩; 小林 紀昭; 小川 徹

Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.355 - 358, 1998/00

 被引用回数:31 パーセンタイル:15

溶融UCl$$_{3}$$の高温X線回折測定を行い、融体構造に関する情報を得た。X線強度関数Qi(Q)では、融体内に中距離秩序の存在を示唆する強い回折ピーク(FSDP)が認められた。動径分布関数G(r)から、融体中の最近接U-Cl間距離が、0.284nmであることが分かった。またUの周りのClイオンの配位数がほぼ6であったことから、希土類三塩化物融体と同様に八面配位構造をとっていると考えられた。比較のためイオン半径の近いLaCl$$_{3}$$融体の測定を同一条件で行い得られたQi(Q)をDebye散乱式で解析した結果、UCl$$_{3}$$とLaCl$$_{3}$$はほぼ同じ構造パラメーターを示すことが確認された。さらに、分子動力学(MD)法を使い、実験で得られたUCl$$_{3}$$の融体構造情報を良好に再現するモデルを決定した。そのモデルを用いて粘性率や電気伝導度などの動的性質を計算し、実験報告値と比較検討した。

口頭

分子動力学法によるUO$$_{2}$$中におけるFP元素の拡散係数評価

佐藤 勇; 松本 卓; 小山 真一; 有馬 立身*

no journal, , 

UO$$_{2}$$の結晶中に陽イオンの置換型で配置した核分裂生成元素Zr, Nd, Ba及びSrの拡散係数を分子動力学法で評価した。その結果、それぞれ3価及び2価のイオンとなるNd及びBa/Srの拡散係数の方が4価のイオンであるU及びZrの拡散係数より大きいことを示した。

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