Численные методы моделирования свойств нанокристаллов. Нагорнов Ю.С. - 36 стр.

UptoLike

Составители: 

36
3.5. Изменение объема зерна UO
2-x
при накоплении газовых продуктов
деления
Задача моделирования распухания зерна диоксида урана при
наличии в нем продуктов деления решалась с помощью моделирования
методом молекулярной динамики. В качестве продуктов деления
использовались атомы ксенона. Для этого в созданную конфигурацию
модельного кристаллита UO
1.65
размером 6114 ионов добавлялись в
междоузлия вблизи центра кристаллита один или несколько атомов
ксенона, затем система релаксировала с охлаждением до 300 К и
производилось моделирование эволюции зерна диоксида урана с
внедренными в него атомами ксенона.
Моделирование распухания зерна диоксида урана производилось с
использованием потенциалов для ионов решетки диоксида урана из [21], не
учитывающих поляризацию электронных оболочек. Для учета
взаимодействия пар Xe-Xe, Xe-U
4+
, Xe-O
2-
были использованы потенциалы
[28] взаимодействие ксенона с катионами урана любого знака описывалось
потенциалом Xe-U
4+
.
При внедрении нескольких атомов Xe, они размещались в соседних
междоузлиях, для облегчения формирования кластера. Охлаждение
требовалось только при первых 100 временных шагах. За 3000-5000
временных шагов размером Dt=5×10
-15
система частиц приходила в
состояние термодинамического равновесия. Далее происходило
моделирование в течение 1500-3500 шагов. В процессе релаксации и при
дальнейшем моделировании атомы ксенона стягивались друг к другу и
образовывали газовый пузырек (рис. 3.6).
Количество атомов Xe равное 4 соответствует минимальному
относительному изменению объема зерна UО
1.65
(рис. 3.7 б). Дальнейшее
увеличение числа атомов ксенона в сформировавшемся пузырьке вновь
приводит к распуханию зерна.