| 研究課題/領域番号 |
17K06993
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
大澤 一人 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (90253541)
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| 研究分担者 |
外山 健 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 核融合 / タングステン / 水素 / 空孔 / 金属 |
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| 研究実績の概要 |
密度汎関数法に基づき第一原理計算を行うことで、タングステンの二原子空孔に捕獲された水素の安定構造について計算した。この計算では系全体のエネルギーや水素の零点振動エネルギーが計算できる。空孔内のＯサイト近傍が水素の安定な位置である。二原子空孔内にはＯサイトは全部で１２個存在する。そのため、水素が複数個捕獲された場合はどのＯサイトを占めるか組み合わせが多く考えられる。そのため十分慎重に検討する必要があった。この１年の計算により水素の最も安定な構造について結論づけることができたことが最も重要な成果であると思う。タングステンの二原子空孔は<111>方向に並ぶ。この<111>二原子空孔の接合部分にある６個のＯサイトを優先して水素は占有してゆくことがわかった。次に、水素の存在による二原子空孔の生成促進効果に関して計算した。エネルギー計算をすると、タングステンの単空孔が結合して二原子空孔になるのは損である（結合エネルギーが負で-0.22eV）。従って、通常は二原子空孔は形成されないことが予測できる。しかしながら、単空孔中に水素が捕獲された空孔水素複合体同士の結合を考えると、結合エネルギーは正になり結合は起こると考えられる。水素が1個でも存在すると結合エネルギーは正(0.02eV)になる。当初、予想していたように水素による二原子空孔の生成促進効果がある。また、空孔内に捕獲された水素の個数が多くなるほど、結合エネルギーも大きくなる。実際には空孔水素複合体のままでは拡散移動が起こり難い。そこで、水素を捕獲して持って止まっている空孔水素複合体に空の単空孔が接近して結合するような過程が考えられる。さらに、水素の存在は鉄など他の金属空孔同士の結合も促進する方に作用する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画していたように１年目はタングステン二原子空孔中の水素の安定構造に関する計算が終了した。詳しい計算によって水素の存在は空孔同士の結合を促進する方向に作用することが明らかになった。ほぼ、予定したスケジュールの通りに研究が進んでいるように思う。
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| 今後の研究の推進方策 |
今までの計算結果に基づいて空孔や空孔水素複合体同士の結合エネルギー計算を行う。また、陽電子寿命計算を行い実験解析に必要な計算を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
利用する予定だった計算機センターで新機種導入に伴い数ヶ月の利用できない期間があったため計算機利用料金が少なかった。今後は新計算機を使った計算を行う予定である。
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