Elucidation of chemical stability and interaction of waste elements for the creation of liquid transmutation targets

阐明废物元素的化学稳定性和相互作用，以创建液体嬗变目标

• 批准号: 21K14560
• 负责人: 宍戸 博紀
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14560/
• 关键词: 密度汎関数理論; 分子動力学法; 機械学習; 酸化還元電位; 熱重量分析; 化学ポテンシャル; 溶解度; 核変換; 溶融塩; 核分裂生成物; 電子状態; 電気化学

溶融塩溶媒における核分裂生成物の安定性を評価するために、フッ化物溶融塩中での添加元素の酸化還元電位を数値解析により評価できるかを試みた。長寿命核分裂生成物元素の様々な価数に対して、これらをフッ化物塩溶媒に添加した際の全エネルギーを密度汎関数理論計算(DFT)に基づく分子動力学計算より計算した。得られた全エネルギーとフッ素ガスの自由エネルギーの値から差分を取ることで、標準フッ素電極を基準とする各元素の酸化還元電位を予測できることが確認された。別な系ではあるが報告例のある酸化還元電位の測定結果と、本手法により得られた数値解析結果は対応することが確認された。また、これら数値解析結果の妥当性を評価するために、熱重量分析による評価の準備を進めている。既に、単元系溶融塩での測定は開始しており、実験結果の妥当性も確認されている。核分裂生成物の化合物を添加した溶融塩の諸物性予測手法の確立に向けた検討を進めた。昨年度より、密度汎関数理論に基づく電子状態計算の結果を教師データとし、それに基づいた分子動力学計算を行う機械学習分子動力学法の適用可能性を評価している。LiやBe等の軽い元素から構成される溶融塩に対しては、機械学習による密度汎関数理論計算結果の再現精度は高く、溶融塩の物性値の計算結果も妥当な値を示すことが確認されている。一方で、Cs等の比較的重い元素が含まれる系においては、機械学習の学習精度が低下し、電子状態計算による結果を再現しない傾向がある。

为了评估熔融盐溶剂中裂变产物的稳定性，我们试图确定是否可以通过数值分析评估熔融氟化物盐中添加剂的氧化还原电位。对于长寿产物元素的各种价，将其添加到氟化物盐溶剂中的总能量是根据密度功能理论计算（DFT）计算的分子动力学计算。通过从获得的总能量和氟气体的自由能值中差，可以预测每个元件基于标准氟电极的氧化还原电位。尽管它是一个不同的系统，但已经证实，在报告的情况下，氧化 - 雷克斯电位的测量结果与该方法获得的数值分析结果相对应。此外，为了评估这些数值分析结果的有效性，正在使用热重分析进行评估准备。用单位熔融盐的测量已经开始，并且还证实了实验结果的有效性。我们已经开始建立一种方法来预测熔融盐的物理特性，并添加化合物作为裂变产物。自去年以来，我们评估了机器学习分子动力学方法的适用性，该方法基于密度功能理论的电子状态计算的结果作为教师数据，并根据它们执行分子动力学计算。已经证实，由LI等光元组成的熔融盐在使用机器学习的密度功能理论计算的结果方面具有很高的精度，并且熔融盐的物理性质的计算结果也显示出合理的值。另一方面，在包含相对较重的元素（例如CS）的系统中，机器学习的准确性往往会降低，并且电子状态计算的结果往往不会复制。

项目成果

核変換機能を有する核融合炉を導入した核燃料サイクルにおける重元素フローの評価

结合具有嬗变函数的聚变反应堆的核燃料循环中重元素流的评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 尾崎玲於奈;浅井孝文;鍛治賢志;井上千裕;望月政一郎;豊永啓太;前川馨;山内知也;福田祐仁;金崎真聡;金崎真聡;金崎真聡;M. Kanasaki;Masato Kanasaki;宍戸博紀，清水雅生，西原遥，橋爪秀利
• 通讯作者: 宍戸博紀，清水雅生，西原遥，橋爪秀利

DFT分子動力学計算による溶融塩中の放射性廃棄物元素の溶解度評価

利用 DFT 分子动力学计算评估放射性废物元素在熔盐中的溶解度

• 发表时间: 2021
• 作者: Masaki Shimizu;Hiroki Shishido;Hidetoshi Hashizume;宍戸博紀，
• 通讯作者: 宍戸博紀，

Evaluation of the Applicability of Plutonium Transmuted From Minor Actinides by Fusion Reactor as Fertile Fuel in Boiling Water Reactor

聚变反应堆次锕系元素嬗变钚作为沸水堆可转换燃料的适用性评价

• 发表时间: 2021
• 作者: Masaki Shimizu;Hiroki Shishido;Hidetoshi Hashizume
• 通讯作者: Hidetoshi Hashizume

核変換ターゲット開発に向けた機械学習分子動力学計算によるBeF2-CsFの物性評価

使用机器学习分子动力学计算评估 BeF2-CsF 的物理性质，以开发嬗变目标

• 发表时间: 2022
• 作者: 尾崎玲於奈;浅井孝文;鍛治賢志;井上千裕;望月政一郎;豊永啓太;前川馨;山内知也;福田祐仁;金崎真聡;金崎真聡;金崎真聡;M. Kanasaki;Masato Kanasaki;宍戸博紀，清水雅生，西原遥，橋爪秀利;軒天太，宍戸博紀，橋爪秀利
• 通讯作者: 軒天太，宍戸博紀，橋爪秀利

核融合炉によるMA核変換より生成される偶数Puを層化した高速炉炉心特性評価

聚变反应堆中 MA 嬗变产生的偶数 Pu 层状快堆堆芯特性评估

• 发表时间: 2021
• 作者: Masaki Shimizu;Hiroki Shishido;Hidetoshi Hashizume;宍戸博紀，;宍戸博紀，清水雅生，橋爪秀利
• 通讯作者: 宍戸博紀，清水雅生，橋爪秀利