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論文

A Noniterative mean-field QM/MM-type approach with a linear response approximation toward an efficient free-energy evaluation

城戸 健太朗

Journal of Computational Chemistry, 40(24), p.2072 - 2085, 2019/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:9.61(Chemistry, Multidisciplinary)

Mean-field treatment of solvent provides an efficient technique to investigate chemical processes in solution in QM/MM framework. In the algorithm, an iterative calculation is required to obtain the self-consistency between QM and MM regions, which is a time-consuming step. In the present study, we have proposed a non-iterative approach by introducing a linear response approximation (LRA) into the solvation term in the one-electron part of Fock matrix in a hybrid approach between MO calculations and a three-dimensional integral equation theory for molecular liquids (MC-MOZ-SCF; Kido $textit{et al.}$, J. Chem. Phys. $textbf{143}$, 014103 (2015)). To save the computational time, we have also developed a fast method to generate electrostatic potential map near solute and the solvation term in Fock matrix, using Fourier transformation (FT) and real spherical harmonics expansion (RSHE). To numerically validate the LRA and FT-RSHE method, we applied the present approach to water, carbonic acid and their ionic species in aqueous solution. Molecular properties of the solutes were evaluated by the present approach with four different types of initial wave function and compared with those by the original (MC-MOZ-SCF). From the averaged speed up ratio, the present approach is 13.5 times faster than MC-MOZ-SCF.

論文

強制磁気再結合の線形解析

石澤 明宏*; 徳田 伸二

統計数理研究所共同研究リポート110, p.36 - 45, 1998/03

テイラーのモデルを用い、誤差磁場によって生じる強制磁気再結合の線形解析を行った。静磁場方程式に従う外部層と線形Reduced MHD方程式に従う内部層の接続条件を、磁束一定近似等を用いることなく、新たに導いた。この接続条件を用いて、磁気島の成長を表す再結合率を計算した。その結果、従来磁気相は単調に成長すると考えられていたのに対し、その解析に比べ磁気島の成長は抑えられるとともに、電流の減衰が弱まることを明らかにした。この結果はHahmが示した成長過程、Wangが示した成長過程のどちらとも異なる。また、再結合率を求める新しい方法として積分方程式を用いる方法を提唱した。

論文

Extraction of the bridge function for simple liquids from a molecular dynamics simulation and its application for correcting the pair distribution function

神林 奨; 千原 順三

Physical Review E, 50(2), p.1317 - 1324, 1994/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:73.09(Physics, Fluids & Plasmas)

等温アンサンブルの分子動力学シミュレーションを用いて、液体アルゴン及び液体アルミニウムのブリッジ関数の計算を行った。ブリッジ関数は液体理論における積分方程式に含まれており、従来、自己無撞着に決定できなかった相関関数である。ここでは、4000粒子及び32000粒子の計算機実験から2体分布関数を求め、この結果とHNC近似のクロージャ関係式とを組み合わせ積分方程式を解くことでブリッジ関数を計算した。この方法から得られたブリッジ関数は、シミュレーションに用いた粒子数、カットオフ半径にほとんど依存しないことが明らかになるとともに、小規模なシミュレーションによって得られた2体分布関数を遠方に外挿することに利用可能なことがわかった。また、計算機実験において避けることのできない粒子間ポテンシャルのカットオフによる2体分布関数の誤差が、本手法によるブリッジ関数を用いることで除去可能なこともわかった。さらに、2体分布関数を正確に計算することが可能となったため、第一原理的な粒子間ポテンシャルの計算への適用可能性を示すことができた。

論文

Numerical calculation of the bridge function for soft-sphere supercooled fluids via molecular dynamics simulations

神林 奨; 樋渡 保秋*

Molecular Simulation, 12(3-6), p.421 - 430, 1994/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.37(Chemistry, Physical)

逆ベキポテンシァルによって粒子間相互作用が記述されるソフト球モデルについて、粒子数13,500個の等温分子動力学シミュレーションを実行した。このシミュレーションによって得られた2体分布関数を用いて、液体の分布関数理論において重要なブリッジ関数を数値的に計算した。計算結果とRogers-Young(RY)近似およびMHNCS近似とを比較したところ、RY近似では、過冷却領域における振動的なブリッジ関数の特徴を再現できないが、MHNCS近似では、この特徴を非常によく再現していることが明らかになった。RY近似およびMHNCS近似の違いは、前者に基本ダイアグラムによって示される粒子相関が含まれておらず、後者に含まれている点である。シミュレーションから得られた結果は、過冷却状態において、基本ダイアグラムによって表される粒子相関がきわめて重要であることを示している。

報告書

過冷却液体の構造・熱物性・動的性質

神林 奨

JAERI-M 92-181, 126 Pages, 1992/12

JAERI-M-92-181.pdf:3.46MB

逆べきポテンシャルによって粒子間相互作用が表されるソフト球モデルに対して、液体理論の積分方程式と等温分子動力学シミュレーションを適用し、平衡状態にある過冷却液体の構造・熱物性・動的性質を求め、得られた結果がポテンシァルパラメータのとり方に対してどのような依存性を示すか考察した。積分方程式を用いた解析では、熱力学的自己無撞着近似の1つであるRY近似と新たに提案したMHNCS近似を用いて、過冷却液体の構造と熱物性を求めた。RY近似の結果にKacポテンシァルと呼ばれる引力の効果を取り込むことにより得られた温度・エントロピー曲線から、極度の過冷却領域では、液体が安定に存在しないことがわかった。また、MHNCS近似の結果は、コンピュータシミュレーションの結果ときわめて良く一致し、過冷却液体の構造的特徴が基本ダイアグラムによって導かれることを示した。2成分溶液の相分離に対する安定性や、1成分液体の動的性質をソフト球モデルによって計算した結果、柔らかい芯のポテンシァルが液体アルカリ金属の性質に対応し、堅い芯のポテンシャルが液化不活性気体の性質に対応することが明らかになった。

論文

Instability and phase separation of a binary mixture; The Role of short-range repulsion and core-size ratio

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 46(2), p.1014 - 1021, 1992/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.08(Optics)

2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。粒子間ポテンシァルは、逆べきポテンシァルとKacポテンシァルを組み合せ、逆べきを4,6,9,12と変化させた。計算された2体分布関数から、濃度-濃度構造因子を求め、圧力=0における2成分液体の安定性を調べた。2体ポテンシャルの芯が柔かい場合、凝固点近傍で強い相分離の傾向があらわれ、このような溶液の過冷却状態を作ることが困難であることがわかった。一方、ポテンシァルの芯がかたい場合は、過冷却状態においても溶液が安定であった。また、濃度-濃度構造因子の濃度依存性から求めた混合エネルギーが、アルカリ金属間の混合液体の実験値と、非常によく一致することが明らかになった。

論文

Theory of supercooled liquids and glasses for binary soft-sphere mixtures via modified hypernetted-chain integral equation

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 42(4), p.2176 - 2183, 1990/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.86(Optics)

2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。MHNCS方程式は、1成分ソフトコア系について提案してもので、その解は安定な液体から過冷却液体にいたるまで分子動力学シミュレーションの結果と良く一致する。2成分系に対する計算結果でも、同様に、分子動力学シミュレーションと非常に良い一致が得られた。また、2体分布関数を用いて、混合系の混ざり方の指標となる濃度-濃度構造因子を計算した。この結果、混合系を構成する粒子の直径比および構成比率が、構造因子に強く影響し、系の安定性を決めるパラメータとなることが明らかになった。

論文

Improved integral equation for highly supercooled liquids; Numerical tests for soft-sphere fluids

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 41(4), p.1990 - 1996, 1990/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:67.5(Optics)

液体理論における積分方程式を用いて、短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における2体分布関数を計算した。本計算では、MHNC方程式を過冷却状態に適用するため、ブリッジ関数に4点グラフ相関を導入した。この積分方程式を用い、2つのポテンシャル系について、それぞれ2体分布関数を求めた。計算結果を、同じポテンシャルを用いた計算機実験と比較すると、2体分布関数の第2ピークの分裂を再現している。第2ピークの分裂は、計算機実験では顕著に現れているが、従来の解析的手法(RY,MHNC)では得られなかったものである。また、ブリッジ関数の計算に、VP-100を用い、高速な計算を実現した。

論文

A Modified hypernetted-chain integral equation for the supercooled liquid of inverse power potentials

神林 奨; 樋渡 保秋*

Journal of Non-Crystalline Solids, 117-118, p.92 - 95, 1990/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:44.08(Materials Science, Ceramics)

液体理論における積分方程式を用いて、短距離圧力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における二体分布関数を計算した。本計算で用いた積分方程式は一成分プラズマに適用されたもので、中距離の相関を適切に取り込んでいる。この相関を計算するには6重の多重積分を行う必要がある。本件は、この計算をVP-100上で行い、高速な計算を可能とする。計算結果は、同じポテンシャルを用いた計算機実験の結果ときわめて良い一致を見る。特にガラス転移点近傍で、二体分布関数の第二ピークの分裂が観測される。これは、計算機実験では顕著に現れる特徴であるが、将来の解析的手法では得られなかったものである。

論文

New empirical bridge functions for integral equation; Application to the binary supercooled liquids of the twelfth inverse power potential

神林 奨; 樋渡 保秋*

Proc. of the Yamada Conf. XXIV on Strongly Coupled Plasma Physics, p.683 - 686, 1990/00

液体理論における積分方程式に、新しいブリッジ関数を導入する。このブリッジ関数は、一成分プラズマに適用されたもので、中距離の相関を適切に取り込んでいる。ここでは、2成分ソフトコアモデルにこの積分方程式を適用した。ブリッジ関数の計算には空間2重積分を実効しなければならないが、本計算ではこの部分をスーパーコンピュータ上で行い、高速化を実現した。また、未知の3つの解を積分方程式から数値的に求める手法をフォートランによってプログラミングした。得られた結果は、同じモデルを使った計算実験のものときわめて良く一致する。

論文

Boundary element methods applied to two-dimensional neutron diffusion problems

板垣 正文

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(7), p.565 - 583, 1985/00

 被引用回数:37 パーセンタイル:95.56(Nuclear Science & Technology)

抄録なし

報告書

SLAROM:A code for cell homogenization calculation of fast reactor

中川 正幸; 土橋 敬一郎

JAERI 1294, 82 Pages, 1984/12

JAERI-1294.pdf:3.12MB

高速炉用格子均質化コードSLAROMの改訂版を作成した。本報告には、SLAROMの中で用いられている計算手法、入力データとジョブ制御文の説明、コードの構成、ファイル使用法及び例題について述べられている。本コードは断面積ライブラリーとして、JFS2又はJF3型炉定数セットを用いる。多群積分型輸送方程式は、衝突確率法によって解かれ、セル固有値、セル内中性子束分布及び中性子スペクトルが得られる。これを重みとしてセル平均巨視及び微視実効断面積を計算し、PDSファイルに保存する。非等方拡散係数もBenoiskのの式に基づき求められる。またセル内反応率分布、炉心の一次元拡散計算を行う機能も有しており、断面積の縮約に用いられる。衝突確率は14種類の幾何形状につり求めることが出来、スーパーセル内計算も可能である。

論文

Standardization of $$^{2}$$H(d,n)$$^{3}$$He neutron source by total absorption method using water bath

中島 雅; 東條 隆夫; 山口 博司; 近藤 眞

Journal of Nuclear Science and Technology, 12(8), p.491 - 501, 1975/08

 被引用回数:0

高速中性子源の中性子強度の測定に際し、定常または非定常な場合、従来から水(減速)・金(放射化)方法がある。本報ではこれをさらに拡張し、強度の時間変化の大きい非定常な高速中性子源にも使えるようにした。コックロフト・ワルトン型加速器のD(d、n)$$^{3}$$He中性子源をえらび、上記方法を適用して、中性子強度の測定を行なったときの結果が記載されている。本報では2つの中性子検出器を用い、一つは水槽内の定点で熱中性子束の時間変化を、他は源まわりの熱中性子束空間分布を測定し、これから中性子釣合式で強度を決定する。この際、強度の絶対値を確定するため、後者の検出器の較正を必要とする。その手段としてここに提案されたのは、在来のように別途定常中性子源で作った熱中性子場を利用せず、本実験実施中に水槽内の定点で金箔中に生成した誘導放射能を新しい生成方程式で求め、これから直接に検出器の較正を行なう方式である。

論文

Integral equations for neutral and charged quantum fluids including extension of the Percus-Yevick equation

千原 順三

Progress of Theoretical Physics, 50(4), p.1156 - 1181, 1973/04

 被引用回数:37

Moriの連分数の方法を用いて導いた一般化されたハートリー方程式をもとに、古典液体におけるOrnstein-Zernikeの関係式、直接相関関数を量子液体の場合に拡張した。これをもとに、1つは外場中の電子ガスにたいするHokenberg-Kohn-Merminの理論を、一般の量子液体の場合に拡張し、1つは古典液体での積分方程式を導くPercusの方法を、量子液体の場合に拡張した。この方法を用いて中性量子液体にたいしてPercus-Yevickの方程式・Hypernetted chain方程式を拡張した。荷電量子液体(電子ガス)にたいしては、相互作用を短い部分と長く弱い部分に分けることにより、新しい積分方程式を導いた。中性および荷電量子液体にたいするこれらの方程式と組みあわせると、一般化されたハートリー方程式は、それぞれフェルミ液体におけるLandau方程式、電子ガスにたいするLandau-Silin方程式の、大きな波数、周波数領域への拡張を与えていることが示される。

論文

New types of integral equations for obtaining the radial distribution function of fluids

千原 順三

Progress of Theoretical Physics, 49(2), p.693 - 694, 1973/02

 被引用回数:1

液体金属・溶融塩・電解質・プラズマなどのように遠距離作用であるクーロン力があるため、従来の方程式(PY-方程式・HNC-方程式など)では、密度が大きくなると、動径分布函数g(r)は、求められない。相互作用を短いレンジをもつものと長いレンジを持つものに分離し、functional taylor expansionの方法を用いて、上記の物質についても適用できる新しい積分方程式を導いた。

論文

Integral equations for fluids with long-range and short-range potentials; Application to a charged particle system

千原 順三

Progress of Theoretical Physics, 50(2), p.409 - 423, 1973/02

 被引用回数:35

強い短い部分と長い到達域をもつ相互作用をもつ流体(プラズマ・融解塩・流体金属・電解質溶液のような荷電粒子系を含む)の動径相関関数g(r)にたいする、4つの積分方程式を導いた。最も簡単な応用例として、モデル・ポテンシャル[$$nu$$(r)=erf($$zeta$$r)e$$^{2}$$/r+harad-sphere]で相互作用する荷電粒子系について、第1の方程式を、数値的に解いた。希薄な密度のときは、デバイ・ヒッケルの結果とよい一致を示す。密度を高くすると、モンテ・カルロ法により計算したものと一致する。

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