2014 Fiscal Year Research-status Report
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25420903
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
山脇 道夫 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 特命教授 (30011076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有田 裕二 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (50262879)
山本 琢也 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 客員教授 (50212296)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ウラン合金 / 金属間化合物 / 水素吸蔵材料 / 第一原理計算 / 水素吸収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
UNiAl以外のウラン金属間化合物探索を中心に研究を進めた。Fe2P型の金属間化合物の探索では、前年度UNiAlに適用して良好な結果が得られた VASPコードを用いたDFT法による第１原理計算を用いて、UPtAl化合物とその水素化物のエネルギーと結晶構造を求めた。新バージョンのVASPコードを入手したため、整合性確認のためUNiAlについても再計算を行った。UPtAlの原子配置は、UNiAlと同様のものを使用し、 格子定数、初期条件のみ、実験で観察されている値を用いた。水素化後の構造は、UNiAlでみられた２通り の構造（A及びB）を仮定した。H/UTAl (T=Ni, Pt) = 0.667までの自由エネルギーの負方向への変化は、UPtAlにおいてUNiAlよりも著しく小さく、水素吸収性が低い事を示唆した。また、UNiAlにおいては、２つの構造間のエネルギー差が小さく、構造遷移が容易な事を示したが、UPtAlでは、低水素容量である構造Aの方が著しく安定であり、その遷移の困難さが示された。UPtAlの重水素化とその中性子回折実験からは、UPtAlは水素容量が0.5H(D)/UPtAl程度であり、UNiAlの場合の2.2と比べると著しく小さいという予測とよく一致した。
これらFe2P型化合物についての研究と並行して、別の結晶構造をもつ化合物系についての検討を行い、2:2:1の原子比をとるU2Co2Al型の化合物について、水素吸蔵の可能性が示唆された。
この有望な新ウラン合金の作成とその水素化実験を東北大学金属材料研究所附属大洗センターにて実施する準備を進めた。従来は0.1MPa以下の圧力の水素中で実験が行われたが、水素の吸収能を見極めるのに不十分であったので、10MPa程度までの試験を行える装置を設計した。現在、使用許可申請に関する提出書類の準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
手法ベースとなるDFT法にもとづく第１原理計算による水素吸収性の予測は、定性的には、水素吸収性の異なる２つの化合物について、その吸収性に応じた結果を与える事が示され、この手法を活用して、新合金を探索する手法を確立するという研究の目的に向かって進展している。一方で、計算の高精度化において、新たな手法を導入する必要性が明らかとなり、その検討に、予想以上に時間を費やしている。上記手法が経験則を導入すると言う点で、第一原理計算と矛盾することから、別の手法を模索してきたが、最近開発されたDFT+U法を利用する事で、その矛盾を解決しながら計算を進める事が出来る事が明らかになった。これにより、定量的にも良好な予測評価に繋がると予想される。この新たな予測に基づいて選定される化合物の作成とその水素実験の準備も、東北大学金属材料研究所附属大洗センターと協力して進めており、装置設計や材料準備が順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
計算による予測計算については、最近開発され、有望性が明らかとなった新手法を利用する事で、第一原理計算に基づいた計算を一段と前に進める 。これにより、まず、UNiAlと同型の他の化合物についての計算を進め、同型化合物間の予測についての比較を行う。
東北大学大洗センターにおける実験環境の整備は、夏ごろを目途に完成する見込みであり、その頃までに、有望性の高い化合物を数点選定し、その作成と水素化実験を進める。
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| Causes of Carryover |
当初計上していた高圧実験用治具の部品代金について、東北大学の治具を借りられるようになったため節減できた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の東北大学での実験に関する旅費として使用予定。
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Research Products
(3 results)
