| 研究課題/領域番号 |
21H01864
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
阿部 穣里 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (60534485)
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| 研究分担者 |
中谷 直輝 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (00723529)
波田 雅彦 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 特任教授 (20228480)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
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| キーワード | アクチノイド化合物 / CASPT2 / 相対論 / 量子化学 / 電子状態 / 相対論的電子相関プログラム / 多参照摂動論 / 密度行列繰り込み群法 / 多配置摂動論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アクチノイド化合物の電子状態は、顕著な相対論効果と複雑な電子相関効果に支配され、補正としての相対論効果や密度汎関数法による電子相関の取り扱いでは記述不能である。一方、福島第一原発事故で生じた放射性廃棄物（燃料デブリ）は、アクチノイド化合物で形成されていると考えられるが、デブリの組成や物性解明に役立つ理論・計算的手法が未確立という問題がある。そこでアクチノイド化合物の電子状態・物性計算を可能とするための、高精度無限次2成分相対論法と多参照摂動論に基づいた相対論的電子相関理論・プログラム開発(2成分-DMRG-CASPT2法)を新規に行う。
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| 研究成果の概要 |
アクチノイド化合物の電子状態を精密に求めるために、厳密2成分相対論法（X2C法）と多参照摂動論であるCASPT2法に基づいた相対論的電子相関法のプログラム開発を、フリーソフトウェアDIRACを基盤として行った。並列化、RASPT2への拡張、インプット作成補助ツールなどの開発も含め実用的なプログラムを完成させ、web上で無償公開する準備を行った。ベンチマーク計算としてウラニル分子の励起エネルギーを高精度に求め、プログラムの性能を評価した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アクチノイド化合物の電子状態を理解することは、原子力発電で生じる核廃棄物処理問題に関連して重要であり、安全性の観点からも、理論計算による解明が重要である。しかしアクチノイド化合物の電子状態は相対論と電子相関の影響を強く受けるため、通常の分子の計算と比べて格段に困難である。これを解決するために本プログラムを開発した。本プログラムを用いて様々なアクチノイド原子からなる分子の電子状態の違いを理解することで、アクチノイド分離に用いる配位子の設計に役立てる可能性がある。
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