| 研究課題/領域番号 |
19H02382
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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25020:安全工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鈴木 愛 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (40463781)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ナトリウム / 水 / 水素 |
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| 研究成果の概要 |
ナトリウム-チタン合金は自然界には存在しないものの、高温ナトリウム相がチタンナノ粒子を包含する場合、その界面においてはチタンは負電荷、チタンに近接するナトリウムは強い正電荷を帯び、チタン単独の露出面ともナトリウム相のみとも異なる電子状態をもつ。水分子がナトリウム表面に衝突する際は、水素原子側から入射し、負に帯電した水素原子が結合した水素化ナトリウムを介して、別の水分子の正電荷の水素原子と結合し水素分子として気相上に飛散する。チタンを含むナトリウム中では生成水素分子は負に帯電し、チタン表面近傍にとどまる。水-ナトリウム反応によって発生した水素の形態の差が反応が抑止される変容要因と考えられる。
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| 自由記述の分野 |
安全設計
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ナトリウムは伝熱特性に優れた冷却材としての利点を有する一方で、化学的に活性である為、空気中の水蒸気との接触により急激な化学反応を生じる。アルカリ金属が水や水蒸気と接触して起こす爆発反応によって水素ガスが発生する。この激しいナトリウム-水蒸気反応は、ナトリウムがチタンナノ粒子を包含する場合、その激しさが緩和される事が実証されている。しかし、ナトリウム-水蒸気反応は非常に速く複雑で危険をともなうため、発生した水素の分子または原子の形態は実測し難く、理論的観点からの解析が必要であった。チタンの有無によるナトリウム-水反応の差異を高速化量子分子動力学計算を用いて反応過程を解析した。
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