溶融ウラン塩の多彩で特徴的な挙動が中性子によって明らかにされる(Assorted, distinctive behavior of molten uranium salt revealed by neutrons)

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2024-09-03 オークリッジ国立研究所(ORNL)

オークリッジ国立研究所(ORNL)の研究者たちは、高温の液体ウラン三塩化物(UCl3)の独特な化学動態と構造を初めて明らかにしました。この研究は、次世代原子炉の設計における予測モデルの開発に重要なステップであり、特に液体燃料塩の原子レベルでの挙動理解を深めます。研究チームは、中性子散乱技術を用いて、UCl3が液体状態になる際に結合距離が予想に反して縮小し、結合が周期的に伸縮する様子を観察しました。これらの結果は、将来の原子炉設計や核廃棄物処理への応用が期待されます。

<関連情報>

溶融ウラン(III)塩化物における過渡的共有結合性 Transient Covalency in Molten Uranium(III) Chloride

Dmitry S. Maltsev,Darren M. Driscoll,Yuanpeng Zhang,Joerg C. Neuefeind,Benjamin Reinhart,Can Agca,Debmalya Ray,Phillip W. Halstenberg,Mina Aziziha,Juliano Schorne-Pinto,Theodore M. Besmann,Vyacheslav S. Bryantsev,Sheng Dai,Santanu Roy,and Alexander S. Ivanov,,
Journal of the American Chemical Society  Published July 23, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.4c05765

Abstract

溶融ウラン塩の多彩で特徴的な挙動が中性子によって明らかにされる(Assorted, distinctive behavior of molten uranium salt revealed by neutrons)

Uranium is arguably the most essential element in the actinide series, serving as a crucial component of nuclear fuels. While U is recognized for engaging the 5f orbitals in chemical bonds under normal conditions, little is known about its coordination chemistry and the nature of bonding interactions at extreme conditions of high temperature. Here we report experimental and computational evidence for the shrinkage of the average U–ligand distance in UCl3 upon the solid-to-molten phase transition, leading to the formation of a significant fraction of short, transient U–Cl bonds with the enhanced involvement of U 5f valence orbitals. These findings reveal that extreme temperatures create an unusual heterogeneous bonding environment around U(III) with distinct inner- and outer-coordination subshells.

2000原子力放射線一般
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