第一性原理研究Zr的掺杂对Xe在UO2中溶解能力的影响

作者：张仲; 王欢; 王开元; 安欢; 刘彪; 伍建春; 邹宇

来源：Acta Physica Sinica, 2018, 67(04): 183-189.

• UO2
• Zr
• Xe
• 溶解能力

Zr既是反应堆中核燃料组件的包壳材料,也是核燃料UO2的一种裂变产物,不可避免地会掺杂到UO2中,对其性质等产生一定的影响.本文通过第一性原理密度泛函理论计算,研究了Zr掺杂所引起的Xe在UO2中溶解能力的变化.首先应用引入Hubbard U修正的广义梯度近似密度泛函计算了U,O间隙和空位缺陷的形成能,结果与文献值符合,验证了计算方法的可靠性.在此基础上对Zr掺杂后空位缺陷的形成能及Xe吸附到空位缺陷所需的结合能的变化情况进行了研究.结果表明,Zr的掺杂会增加空位缺陷的形成能,减小大部分Xe吸附的结合能,且空位缺陷形成能的变化量普遍更大,从而在整体上增加了Xe在UO2中的溶解能.说明在UO2中,Zr掺杂主要是通过增加缺陷的形成难度而减弱了Xe在其中的溶解能力.

• 出版日期2018
• 单位四川大学; 辐射物理及技术教育部重点实验室