密度泛函理论研究高温高压下UO_2弹性与热力学性能

作者：周木; 王锋; 郑洲; 刘显坤; 姜涛

来源：强激光与粒子束, 2013, (07): 1812-1816.

• UO2
• 第一性原理
• 准谐德拜模型
• 弹性常数
• 热力学性能 UO2
• first principles
• quasi-harmonic Debye model
• elastic constants
• thermodynamic properties

采用第一性原理与准谐德拜模型研究UO2在高温高压条件下的弹性与热力学性能。UO2在高温高压下仍属离子型晶体,并且弹性性能计算表明,四角方向剪切常数在高温与高压下均保持稳定。高温下弹性常数C44没有明显变化,而高压下C44迅速增大。体积模量、剪切模量与杨氏模量均随压强增加而增大;高温条件下,体积模量、剪切模量与杨氏模量也未出现明显的降低,表明UO2在高温度高压下均可保持良好的力学性能。不同压强下,UO2定容热容均随温度迅速增大,并在1000K附近趋近于杜隆-佩蒂特极限。德拜温度则随温度降低,随压强升高。在低于室温条件下,热膨胀系数随温度急剧增加;温度继续增加,系数的增加趋势则逐渐变缓。计算结果还表明,UO2的热膨胀系数在相同条件下,远小于其他核材料。

• 单位
  重庆交通大学; 中国工程物理研究院核物理与化学研究所