Высокотемпературная диффузия ионов урана и кислорода в диоксиде урана
Диссертация
Исследованы особенности диффузии кислорода в нанокристаллах сверхстехиометрического диоксида урана. Получены температурные зависимости поверхностной и приповерхностной составляющих. Показано, что в нанокристаллах с составом UO2.008 отсутствуют изменения энергии активации объемной диффузии кислорода. Объемная составляющая коэффициента диффузии для составов с большим содержанием кислорода… Читать ещё >
Содержание
- ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
- 1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ И САМОДИФФУЗИИ ИОНОВ УРАНА И КИСЛОРОДА В U
- 1. 1. Структура и дефектообразование в UO
- 1. 2. Термодинамика дефектообразования в диоксиде урана
- 1. 3. Возможности экспериментальных исследований диффузии урана и кислорода в U
- 1. 4. Возможности компьютерного моделирования самодиффузии ионов урана и кислорода в диоксиде урана методом молекулярной динамики
- 2. МЕТОДИКА МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИФФУЗИИ ИОНОВ УРАНА И КИСЛОРОДА В ДИОКСИДЕ УРАНА
- 2. 1. Исходные положения метода молекулярной динамики
- 2. 2. Создание исходного кристаллита
- 2. 3. Описание пакета программ MD
- 2. 3. 1. Описание программы MDCalc и ее модулей
- 2. 3. 2. Программа создания конфигураций систем частиц Create
- 2. 3. 3. Программа обработки результатов моделирования ShowResults
- 2. 4. Исследование экспериментальных возможностей разработанной программы MDCalc
- 2. 4. 1. Выбор потенциалов парного взаимодействия
- 2. 4. 2. Особенности моделирования временной эволюции модельного нанокристаллита
- 2. 4. 3. Расчет энергии моделируемой системы частиц
- 2. 4. 4. Получение среднего квадрата смещений частиц системы UO
- 2. 4. 6. Расчет плотности нанокристаллов UO
- 2. 4. 6. Моделирование плавления нанокристаллов UO
- 3. 1. Объемная диффузия кислорода в стехиометрическом диоксиде урана в области фазовых переходов
- 3. 1. 1. Диффузия кислорода в нанокристаллах диоксида урана
- 3. 1. 2. Высокотемпературная диффузия кислорода в кристалле UO
- 3. 2. Диффузия ионов урана в нанокристаллах UO2 в области фазовых переходов
- 3. 3. Поверхностная диффузия урана и кислорода в нанокристаллах UO
- 4. 1. Дефектообразование в сверхстехиометрическом диоксиде урана
- 4. 2. Диффузия кислорода в UO2+X
- 4. 3. Механизмы диффузии кислорода в нанокристаллах сверхстехиометрического диоксида урана
- 4. 4. Высокотемпературная диффузия урана в UO2+X и плавление сверхстехиометрического диоксида урана
Список литературы
- MorelonN.D, GhalebD., DelayeJ.M., L. VanBmtzel. A new empirical potential for simulating the formation of defects and their mobility in uranium dioxide. // Phil. Mag, 2003, v. 83, № 13, pp. 1533−1550.
- Ken Kurosaki, Kazuhiro Yamada, et al. Molecular dynamics study of mixed oxide fuel. //Journal ofNuclear Materials, 2001, v. 294, pp.160−167.
- Скоров, Д. М, Бычков, Ю. Ф, Дашковский, А. И. Реакторное материаловедение. М.: Атомиздат, 1979, 344с.
- Экранные фильтры ERGOSTAR. КомпьютерПресс. 1994, № 5, с. 49.
- Структуры двойных сплавов, т.11 перевод с англ. под ред. И. И. Новикова и И. JI. Рогельберга. Металлургия, М., 1970, с. 294.
- Hj. Matzke. Diffusion in Nonstoichiomertic Oxides. In book: Nonstoichiomertic Oxides. Editted by O.Toft. Sorenson. //New York, 1981, pp. 155−232.
- Чеботин В. H. Физическая химия твердого тела, М.: Химия, 1982, 320 с.
- J. Belle. Oxygen and uranium diffusion in uranium dioxide. (A review). //Journal of Nuclear Materials. 1969, v. 30, pp. 3−15.
- Hj. Matzke. On uranium self-diffusion in UO2 and U02+x. //Journal ofNuclear Materials 1969, v. 30, pp. 26−35.
- Thorn R. J, Winslow G.H. Nonstoichiometry in uranium dioxide. //The journal of chemical physics. 1966, v. 44, p.7.
- DornealsW, LacombeP. Diffusion sous champ electrique de l’oxygene aux temperatures de 900 a 1000 С dans l’oxyde d’uranium. //Journal of Nuclear Materials. 1967, v. 21, pp. 100.
- J.F. Marin and P. Contamin. Uranium and oxygen self-diffusion in UO2. //Journal of Nuclear Materials 1969, v.30, pp. 16−25.
- A.C.S. Sabioni, W.B. Ferraz, F. Millot. Effect of grain-boundaries on uranium and oxygen diffusion in polycrystalline U02. //Journal of Nuclear Materials 2000, v.278, pp. 364−369.
- J. Henney and J.W.S. Jones. //J .Mat. Sci. 1968, v.3, pp. 158.
- G. L. Reynolds. //J. Nucl. Mater. 1967, 69.
- I. Amato, R.L. Colombo and G.C. Grappiolo. //Sol. State Comm. 1966, v. 4, p.237.
- M. O. Marlowe and A. I. Kaznoff. //J. Nucl. Mater. 1968, v. 25, pp. 328.
- W.M. Robertson. Surface diffusion of oxides. //Journal of Nuclear Materials, 1969, v. 30, pp.36−49.
- C. R. A. Catlow. Point defect and electronic properties of uranium dioxide. //Proc. R. Soc. Lond. A. 1977, v. 353, pp. 533−561.
- Walker, J. R., and Catlow C. R. A. Structural and dynamic properties of U02 at high temperatures. //J. Phys. C. Solid State Phys., 1981, v. 14, pp. 979−983.
- Karakasidis Т., and LindanP. J. //J. Phys.: Condensed Matter, 1994, v. 6, pp.2965.
- Sindzingre P., and Gillan M.J. //J. Phys C, 1988, v. 21, 4017.
- Matzke Hj., Atomic transport properties in uranium dioxide and mixed oxides uranium plutonium dioxide. //J. chem. Soc. Faraday Trans. II. 1987, v.83, p. 1121.
- Jackson R. A., Murray A. D., Harding J. H., and Catlow C. R. //Phyl. Mag. A 1986, v. 53, pp. 27.
- Crocombette J.-P., JolletF., Thein NgaL., and Petit T. //Phys Rev. B, 2001, v. 64, pp. 104−107.
- Lindan P. J. and Gillan M.J. //Phil. Mag. B, 1994, v. 69, pp. 535
- Delphi 6. Программирование на Object Pascal. СПб.: БХВ-Петербург, 2001,528c.
- Фаронов B.B. Delphi 5. Учебный курс. М. Нолидж, 2001, 608 с.
- Сван, Т. Delphi 4. Библия разработчика. Пер. с англ. К.- М.- Спб.: Диалектика, 1998, 672 с.
- Шишкин Ю. М. Методы машинного моделирования в теории дефектов кристаллов. В кн.: Дефекты в кристаллах и их моделирование на ЭВМ. Л.: Наука, 1980, с. 77−95.
- В.Ф. Ноздрев, А. А. Сенкевич. Курс статистической физики. Изд. 2-е, испр. Учебное пособие. М., «Высшая школа», 1969, 288с.
- Дж. Слэтер, Диэлектрики, полупроводники, металлы. М.:Мир, 1969, 648 с.
- Jackson R. A. and Catlow С. R. A. Trapping and Solution of Fission Xe in U02. //J. Nucl. Mater. 1985, v. 127, pp. 161−166.
- Саломон M. Б. Физика суперионных проводников. Р.:3инанте, 1982, 315с.
- Мурин И.В. Автореферат дис. док. хим. наук. Л.:ЛИГУ, 1983, 35с.
- Дудоров Г. А., Купряжкин А. Я. Диффузия и растворимость гелия в монокристаллах фторида свинца в области суперионного перехода. //ФТТ, 1998, т.40, № 4, с.759−760.
- Методы молекулярной динамики в физической химии, под ред. Ю. М. Товбина. М.: Наука, 1996, 334 с.
- ГулдХ., ТобочникЯ. Компьютерное моделирование в физике. 4.1. М.: Мир, 1990. 349с., 4.2. М.: Мир, 1990, 399с.
- Купряжкин А.Я., Жиганов А.Н, Рисованый Д. В. Моделирование плавления и суперионного перехода в диоксиде урана методоммолекулярной динамики. X Национальная конференция по росту кристаллов НКРК-2002. Тезисы докладов. М.: Ж РАН. 2002, с. 406.
- GimesR.W., Miller R. Н., CatlowC.R.A. //J. Nucl. Mater. 1990, v. 172, pp. 123−125.
- Fink J.K. Thermophysical properties of uranium dioxide. //J. Nucl. Mater. 2000, v. 279, pp. 1−18.
- RyabovV.A. Constant pressure molecular dynamics on a hypercylinder. //Phys. Rev. E 2001, v. 64, pp. 64−69.
- Купряжкин А.Я., Жиганов A.H., Рисованый Д. В., Рисованый В. Д., Голованов В. Н. Диффузия кислорода в диоксиде урана в области фазовых переходов. //Журн. техн. физики, 2004, т. 74, вып. 2, с. 114−117.
- Коваленко М. А., Рисованый Д. В. Применение метода молекулярной динамики в расчетах параметров кристаллов. //Научные труды IV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003, Ч 2, 314 с.
- Дж. Гиршфельдер, Ч. Кетисс и Р. Берд. Молекулярная теория газов и жидкостей. ИЛ. М.:1961, 930с.
- П. Шьюмон. Диффузия в твердых телах. Пер. с английского Б. С. Бокштейна. «Металлургия», М., 1966.
- Д.В. Рисованый, А. Н. Жиганов, А. Я. Купряжкин, В. Д. Рисованый, В. Н. Голованов Моделирование диффузии кислорода в гиперстехиометрическом диоксиде урана. //Сборник трудов ГНЦ РФ НИИАР, 2006 г., вып. 1, с. 58−65.
- I.J. Fritz. Elastic properties of U02 at high pressure. //Journal of Applied Physics, 1976, v. 47, pp. 4353−4358.
- J.H. Harding R.N. Hampton, G.A. Saunders and A.M. Stoneham. The pressure dependence of the dielectric constant and electrical conductivity of single crystal uranium dioxide. //J. Nucl. Mater., 1987, v. 150, pp. 1723.
- P.I. Freeman G.C. Benson and E. Dempsey. Calculation of cohesive and surface energies of thorium and uranium oxides. //Journal of the American Ceramics Society, 1963, v. 46: pp. 43−47.
- Contamin P, Bacmann J. J, and Marin J.F. Autodiffusion de l’oxygene dans le dioxyde d’uranium surstoechiometrique. //J. Nucl. Mater, 1972, v. 42, pp. 54−64.
- Murch G. E, Bradhurst D. H, and De Bruin H.J. Oxygen self-diffusion in non-stoichiometric uranium dioxide. //Philosophical Magazine, 1975, v. 32, pp. 1141−1150.
- A.C.S. Sabioni, W.B. Ferraz, and F. Millot. First study of uranium self-diffusion in U02 by SIMS. //J. Nucl. Mater, 1998, v. 257, pp. 180−184.
- Hj. Matzke. Radiation enhanced diffusion in U02 and (U, PU)02. //Radiation Effects, 1983, v. 75(1−4), pp. 317−325.
- Hj. Matzke. Diffusion in ceramic oxide systems. Advances in Ceramics. //Am. Cer. Soc, 1986, v. 17.
- Hj. Matzke. Diffusion in ceramic oxide systems. In E.J. Hastings, editor, Advances in ceramics. //Am. Ceram. Soc, 1986, v. 17, pp. 1−54.
- S.G. Prussin, D.R. Olander, W.K. Lau, and L. Hansson. Release of fission products (Xe, I, Те, Cs, Mo and Tc) from polycrystalline U02. //J. Nucl. Mater, 1988, v. 154, pp. 25−37.
- H. Kleykamp. The chemical state of fission products in oxide fuels. //J. Nucl. Mater, 1985, v. 131, pp. 221−246.
- H. Kleykamp. The solubility of selected fission products in U02 and (U, Pu)02. //J-Nucl. Mater, 1993, v. 206, pp. 82−86.
- Hj. Matzke. Fundamental aspects of inert gas behavior in nuclear fuels: oxides, carbides and nitrides. In S. E Donnelly and J.H. Evans, editors, Fundamental aspects of inert gases in solids. //NATO, B: Physics, 1991, v. 279, pp. 401−414.
- С.A. Friskney and J.A. Turnbull. The characteristics of fission gas release from uranium dioxide during irradiation. //J. Nucl. Mater., 1979, v. 79, pp. 184−198.
- W. Miekeley and F.W. Felix. Effects of stoichiometry on diffusion of xenon in U02. //J.Nucl. Mater., 1972, v. 42, pp. 297−306.
- R.A. Jackson and C.R.A. Catlow. Trapping and solution of fission Xe in U02. //J.Nucl. Mater., 1985, v. 127, pp. 161−169.
- C.R.A. Catlow and R.W. Grimes. The charge state of Xe in U02.//Nucl. Mater., 1989, v. 165, pp. 313−314.
- R.G.J. Ball and R.W. Grimes. Diffusion of Xe in U02. //J. Chem. Soc., Faraday Trans. II, 1990, v. 86, pp. 1257.
- S. Nicoll, Hj. Matzke, and C.R.A. Catlow. A computational study of the effect of Xe concentration on the behaviour of single Xe atoms in U02. //J.Nucl. Mater., 1995, v. 226, pp. 51−57.
- M.A. Mansouri and D.R. Olander. Fission product release from trace irradiated U02+x. //J.Nucl. Mater., 1998, v. 254, pp. 22−33.
- R.W. Grimes and C.R.A Catlow. The stability of fission products in uranium dioxide. //Phil. Trans. R. Soc. Land. A, 1991, v. 335, pp. 609−634.
- G. Busker, R.W. Grimes, and M.R. Bradford. The diffusion of iodine and caesium in the U02±x lattice. //J. Nucl. Mater., 2000, v. 279, pp. 46−50.
- Matthews, J. R. //AERE Report AERE-M2643, 1974.
- Matzke, H. J. Lattice defects in ionic crystals. Proc. Conference Marseille, Lumihy. //J.Phys. (Paris), 1973, v. 34, pp. 9−317.