Fundamental Study for Suppresion of Corrosion and Recontamination in Reactor Cooling System by Multiscale Computational Chemistry Based on Quantum Theory

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Hatakeyama Nozomu 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (50312666)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 名誉教授 (50093076) ; 宮本 直人 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60400462) ; 三浦 隆治 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (00570897)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 防災 / 原子力エネルギー / シミュレーション工学 / 触媒・化学プロセス

Outline of Final Research Achievements

A theoretical study was conducted on the coating technology of platinum nano particles on the surface of a cooling water piping in a nuclear reactor to mitigate corrosion and lower recontamination by radioactive elements. Based on the ultra-accelerated quantum molecular dynamics method that enables finite temperature dynamics calculation, a macroscale electrochemical simulator for calculating anodic polarization curves under the reactor operating condition and a mesoscale modeling of oxide film were developed, therefore a theoretical model was established as a basis for suppressing the corrosion recontamination of the reactor cooling water system by multiscale computational chemistry.

Free Research Field

計算化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腐食をメソスケールの孔食構造まで考慮しつつ，実測と比較しうるアノード分極曲線を電気化学的にシミュレーションする研究は，現在のところ他に例を見ない．また，量子分子動力学法により，有限温度下でのダイナミックスを扱った例も極めて少ない．そのような各スケールに適した計算手法のシミュレータを繋ぐマルチスケール計算化学によって，原子炉冷却系における腐食再汚染抑止に資する独自のシミュレーション基盤を確立することができた．