铀氢化反应过程中氢扩散行为的第一性原理研究

铀氢化反应过程中氢扩散行为的第一性原理研究

论文摘要

铀氢化反应动力学及产物形式受氢在铀氧化物及氢化物中的固溶、扩散等过程控制.本文利用第一性原理计算方法,研究氢在UO2、α-UH3、β-UH3、PdHx等介质中的固溶、扩散行为,从微观角度解释氢化反应各个阶段氢化反应速率的主要特征,并对α/β相生成的条件作一番探讨.研究表明,UO2中较高的氢扩散势垒导致氢扩散到达氧化物-金属界面非常困难,这是氢化反应起始阶段存在孕育期的主要原因;与此相反,β-UH3的氢具有非常低的溶解能和扩散势垒,且实际状态下β-UH3的表面积非常大,对氢化反应具有显著的促进作用;PdHx具有和α-UH3相近且均略高于β-UH3的溶解能和扩散势垒,这使得氢在其中的扩散速率较低,是Pd膜覆盖下铀氢化主要产物为α-UH3的主要原因.

论文目录

  • 1 引 言
  • 2 计算方法和模型
  • 3 结果及讨论
  •   3.1 氢化物晶体结构
  •   3.2 两种氢化物形成能的计算
  •   3.3 掺杂体系的溶解能
  •   3.4 氢在几种介质中的扩散势垒
  •     3.4.1 α-UH3 (0, 1/4, 1/2)间隙
  •     3.4.2 β-UH3(1/4, 1/4, 1/4)间隙
  •     3.4.3 UO2(0, 0, 1/2)间隙
  •     3.4.4 PdH0.5 (0, 0, 1/2)间隙
  •   3.5 几种介质中氢扩散势垒的讨论
  • 4 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 宾韧,王鑫,敖冰云,汪小琳

    关键词: 铀氢化反应,第一性原理

    来源: 原子与分子物理学报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 化学

    单位: 表面物理与化学重点实验室,中国工程物理研究院材料研究所,中国工程物理研究院

    基金: 国家自然科学基金(21771167)

    分类号: O643.1

    页码: 873-880

    总页数: 8

    文件大小: 947K

    下载量: 71

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