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(diǎn)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(shí)驗(yàn)和模擬研究。當(dāng)前對(duì)UO₂的原子模擬主要采用經(jīng)典分子動(dòng)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(shì)能的精度且作用勢(shì)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(diǎn)缺陷的穩(wěn)定性對(duì)充分認(rèn)識(shí)其在輻照環(huán)境下的服役行為有重要意義,但目前對(duì)U₃Si₂缺陷的相關(guān)研究比較匱乏。近年來(lái),從頭算分子動(dòng)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(cè)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(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 核燃料簡(jiǎn)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(shì)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(dòng)力學(xué)模擬
    3.1 引言
    3.2 模型和計(jì)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(diǎn)缺陷的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 模型和計(jì)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(jì)算的U₃Si₂中點(diǎn)缺陷的穩(wěn)定性
        4.3.3 基于GGA+U計(jì)算的U₃Si₂中點(diǎn)缺陷的穩(wěn)定性
        4.3.4 基于GGA+U+SOC計(jì)算的U₃Si₂中點(diǎn)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(hào)：4002821