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密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

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周木, 王锋, 郑洲, 刘显坤, 姜涛. 2013: 密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能, 强激光与粒子束, 25(7): 1812-1816. doi: 10.3788/HPLPB20132507.1812
引用本文: 周木, 王锋, 郑洲, 刘显坤, 姜涛. 2013: 密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能, 强激光与粒子束, 25(7): 1812-1816. doi: 10.3788/HPLPB20132507.1812
shu
Zhou Mu, Wang Feng, Zheng Zhou, Liu Xiankun, Jiang Tao. 2013: Study of elastic and thermodynamic properties of uranium dioxide under high temperature and pressure with density functional theory, High Power Lase and Particle Beams, 25(7): 1812-1816. doi: 10.3788/HPLPB20132507.1812
Citation: Zhou Mu, Wang Feng, Zheng Zhou, Liu Xiankun, Jiang Tao. 2013: Study of elastic and thermodynamic properties of uranium dioxide under high temperature and pressure with density functional theory, High Power Lase and Particle Beams, 25(7): 1812-1816. doi: 10.3788/HPLPB20132507.1812
shu

密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

  • 重庆交通大学理学院,重庆,400074

  • 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳,621900

Study of elastic and thermodynamic properties of uranium dioxide under high temperature and pressure with density functional theory

  • 摘要: 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1000 K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.
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出版历程
  • 刊出日期:  2013-07-30

密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

  • 重庆交通大学理学院,重庆,400074
  • 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳,621900

摘要: 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1000 K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.

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