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U化合物中缺陷行為的從頭算研究

發(fā)布時間:2024-07-06 23:48
  核能是一種安全、低碳、可大規(guī)模利用的清潔能源。二氧化鈾(UO2)因其高熔點和高劑量輻照下穩(wěn)定的螢石結(jié)構(gòu),是目前核能發(fā)電中應(yīng)用最廣泛的燃料。由于UO2在核燃料循環(huán)中的重要地位和鈾中未填滿的5f軌道所產(chǎn)生的復(fù)雜電子結(jié)構(gòu),UO2在輻照環(huán)境下的結(jié)構(gòu)演化和性能受到了廣泛的實驗和模擬研究。當(dāng)前對UO2的原子模擬主要采用經(jīng)典分子動力學(xué)模擬,但該方法的模擬結(jié)果依賴于原子間相互作用勢能的精度且作用勢中沒有考慮5f電子之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用。另外,鈾三硅二(U3Si2)的低鈾濃縮和高導(dǎo)熱性使它在核反應(yīng)堆中具有事故耐受性核燃料的潛力。研究U3Si2點缺陷的穩(wěn)定性對充分認(rèn)識其在輻照環(huán)境下的服役行為有重要意義,但目前對U3Si2缺陷的相關(guān)研究比較匱乏。近年來,從頭算分子動力學(xué)方法已被證明是一種研究缺陷行為的有效模擬手段,它能以從頭算精度預(yù)測低能反沖事件中缺陷產(chǎn)生的機(jī)理、缺陷的類型、分布和相互作用,并且...

【文章頁數(shù)】:57 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 核燃料簡介
    1.2 核燃料的輻照效應(yīng)
    1.3 強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系
    1.4 本工作的研究意義和主要內(nèi)容
第二章 研究方法和理論基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理和Kohn-Sham方程
        2.2.2 交換相關(guān)能泛函
    2.3 布洛赫定理和平面波基組
    2.4 贗勢近似方法
    2.5 從頭算方法概述
    2.6 VASP軟件
    2.7 本章小結(jié)
第三章 UO2低能反沖事件的從頭算分子動力學(xué)模擬
    3.1 引言
    3.2 模型和計算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 UO2的基態(tài)和電子性質(zhì)
        3.3.2 氧位移事件的位移閾能
        3.3.3 鈾位移事件的位移閾能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 U3Si2點缺陷的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 模型和計算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 U3Si2的基態(tài)性質(zhì)
        4.3.2 基于GGA計算的U3Si2中點缺陷的穩(wěn)定性
        4.3.3 基于GGA+U計算的U3Si2中點缺陷的穩(wěn)定性
        4.3.4 基于GGA+U+SOC計算的U3Si2中點缺陷的穩(wěn)定性
    本章小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號:4002821

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