U化合物中缺陷行为的从头算研究

发布时间：2024-07-06 23:48

　　核能是一种安全、低碳、可大规模利用的清洁能源。二氧化铀(UO₂)因其高熔点和高剂量辐照下稳定的萤石结构,是目前核能发电中应用最广泛的燃料。由于UO₂在核燃料循环中的重要地位和铀中未填满的5f轨道所产生的复杂电子结构,UO₂在辐照环境下的结构演化和性能受到了广泛的实验和模拟研究。当前对UO₂的原子模拟主要采用经典分子动力学模拟,但该方法的模拟结果依赖于原子间相互作用势能的精度且作用势中没有考虑5f电子之间的强关联作用。另外,铀三硅二(U₃Si₂)的低铀浓缩和高导热性使它在核反应堆中具有事故耐受性核燃料的潜力。研究U₃Si₂点缺陷的稳定性对充分认识其在辐照环境下的服役行为有重要意义,但目前对U₃Si₂缺陷的相关研究比较匮乏。近年来,从头算分子动力学方法已被证明是一种研究缺陷行为的有效模拟手段,它能以从头算精度预测低能反冲事件中缺陷产生的机理、缺陷的类型、分布和相互作用,并且...

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 核燃料简介
    1.2 核燃料的辐照效应
    1.3 强关联电子体系
    1.4 本工作的研究意义和主要内容
第二章 研究方法和理论基础
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理和Kohn-Sham方程
        2.2.2 交换相关能泛函
    2.3 布洛赫定理和平面波基组
    2.4 赝势近似方法
    2.5 从头算方法概述
    2.6 VASP软件
    2.7 本章小结
第三章 UO₂低能反冲事件的从头算分子动力学模拟
    3.1 引言
    3.2 模型和计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 UO₂的基态和电子性质
        3.3.2 氧位移事件的位移阈能
        3.3.3 铀位移事件的位移阈能
    3.4 本章小结
第四章 U₃Si₂点缺陷的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 模型和计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 U₃Si₂的基态性质
        4.3.2 基于GGA计算的U₃Si₂中点缺陷的稳定性
        4.3.3 基于GGA+U计算的U₃Si₂中点缺陷的稳定性
        4.3.4 基于GGA+U+SOC计算的U₃Si₂中点缺陷的稳定性
    本章小结
第五章 总结和展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：4002821