Interplay of defect cluster and the stability of xenon in uranium dioxide from density functional calculations

氙气 二氧化铀 亚稳态 原子物理学 裂变 空位缺陷 星团(航天器) 密度泛函理论 材料科学 化学 热力学 核物理学 凝聚态物理 物理 中子 计算化学 有机化学 程序设计语言 计算机科学
作者
Hua-Yun Geng,Ying Chen,Yasunori Kaneta,Motoyasu Kinoshita,Qun‐Yan Wu
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:82 (9) 被引量:94
标识
DOI:10.1103/physrevb.82.094106
摘要

Self-defect clusters in bulk matrix might affect the thermodynamic behavior of fission gases in nuclear fuel such as uranium dioxide. With first-principles local spin-density approximation plus $U$ calculations and taking xenon as a prototype, we find that the influence of oxygen defect clusters on the thermodynamics of gas atoms is prominent, which increases the solution energy of xenon by a magnitude of 0.5 eV, about 43% of the energy difference between the two lowest lying states at 700 K. Calculation also reveals a thermodynamic competition between the uranium vacancy and trivacancy sites to incorporate xenon in hyperstoichiometric regime at high temperatures. The results show that in hypostoichiometric regime neutral trivacancy sites are the most favored position for diluted xenon gas, whereas in hyperstoichiometric condition they prefer to uranium vacancies even after taking oxygen self-defect clusters into account at low temperatures, which not only confirms previous studies but also extends the conclusion to more realistic fuel operating conditions. The observation that gas atoms are ionized to a charge state of ${\text{Xe}}^{+}$ when at a uranium vacancy site due to strong Madelung potential implies that one can control temperature to tune the preferred site of gas atoms and then the bubble growth rate. A solution to the notorious metastable states difficulty that frequently encountered in density functional theory plus $U$ applications, namely, the quasiannealing procedure, is also discussed.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
别说话完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
Cc完成签到 ,获得积分10
1秒前
一步之遥完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
Viikey完成签到,获得积分0
1秒前
2秒前
张豪完成签到,获得积分10
2秒前
舒适新梅完成签到,获得积分10
2秒前
Leucalypt完成签到,获得积分10
2秒前
zhangwenkang完成签到,获得积分10
3秒前
糖醋辣椒完成签到,获得积分10
3秒前
冷傲鸡翅完成签到,获得积分10
3秒前
不知道完成签到,获得积分10
3秒前
a'mao'men完成签到,获得积分10
3秒前
畅快滑板完成签到,获得积分20
3秒前
4秒前
4秒前
xnz发布了新的文献求助10
4秒前
跳跃靖发布了新的文献求助10
5秒前
苹果芷雪完成签到,获得积分10
5秒前
思蜀完成签到,获得积分10
5秒前
all发布了新的文献求助10
5秒前
xmt完成签到,获得积分10
5秒前
JamesPei应助积极一德采纳,获得10
5秒前
清脆水之完成签到 ,获得积分10
5秒前
刘liu发布了新的文献求助10
6秒前
舒心怀寒完成签到,获得积分10
6秒前
翁雁丝完成签到 ,获得积分10
6秒前
烦人糕糕完成签到,获得积分10
6秒前
an123发布了新的文献求助10
7秒前
于听枫发布了新的文献求助40
7秒前
小明完成签到,获得积分10
7秒前
妙妙完成签到,获得积分10
7秒前
haochi发布了新的文献求助10
8秒前
LINLINZONG完成签到,获得积分10
8秒前
美满的冬卉完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
上官若男应助皛宁采纳,获得10
9秒前
鲜艳的冰夏完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6436739
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8251249
关于积分的说明 17552650
捐赠科研通 5495152
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2898233
邀请新用户注册赠送积分活动 1875008
关于科研通互助平台的介绍 1716197