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,是目前核能發(fā)電中應用最廣泛的燃料。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)生的復雜電子結(jié)構,UO₂在輻照環(huán)境下的結(jié)構演化和性能受到了廣泛的實驗和模擬研究。當前對UO₂的原子模擬主要采用經(jīng)典分子動力學模擬,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電子之間的強關聯(lián)作用。另外,鈾三硅二(U₃Si₂)的低鈾濃縮和高導熱性使它在核反應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缺陷的相關研究比較匱乏。近年來,從頭算分子動力學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測低能反沖事件中缺陷產(chǎn)生的機理、缺陷的類型、分布和相互作用,并且...

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：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
    1.3 強關聯(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
    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
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：4002821