搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量

敖冰云 汪小琳 陈丕恒 史鹏 胡望宇 杨剑瑜

引用本文:
Citation:

嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量

敖冰云, 汪小琳, 陈丕恒, 史鹏, 胡望宇, 杨剑瑜

Energy calculation of point defects in plutonium by embedded atom method

Hu Wang-Yu, Yang Jian-Yu, Ao Bing-Yun, Wang Xiao-Lin, Chen Pi-Heng, Shi Peng
PDF
导出引用
  • 钚因放射性衰变而出现老化效应.钚中点缺陷的性质和行为是理解钚老化效应的一个基础和前提.运用分子动力学模拟技术,计算了金属钚中点缺陷和点缺陷团簇的形成能和结合能.其中钚-钚、钚-氦和氦-氦相互作用势分别采用嵌入原子多体势、Morse对势和Lennard-Jones对势.计算结果表明,单个自间隙原子易以〈100〉哑铃状形态存在;间隙氦原子在理想晶格的八面体间隙位置相对较为稳定;氦原子与空位的结合能较大,在钚的自辐照过程中两者易于结合并形成氦-空位团簇;氦-空位团簇的形成能随氦原子数的增加而增大,当氦与空位的数
    Plutonium is vulnerable to aging due to α radioactive decay. The properties and behaviors of point defects in plutonium are the basis for understanding plutonium aging. We have employed a molecular dynamics technique to calculate the formation energy and binding energy of point defects and small helium-vacancy clusters in plutonium, using embedded atom method, Morse pair potential and the Lennard-Jones pair potential for describing the interactions of Pu-Pu, Pu-He and He-He, respectively. A single self-interstitial atom’s steady configuration is 〈100〉 dumb-bell. An interstitial helium atom at octahedral site is more stable than that at tetrahedral site. As a result of high binding energy of an interstitial helium atom to a vacancy, helium atoms can combine with vacancies to form helium-vacancy cluster during the process of self-radiation. The formation energy of helium-vacancy cluster increases with the increasing number of helium atoms. When the number of helium atoms equals to the number of vacancy, the helium-vacancy cluster is rather stable. Both substitutional and interstitial helium atoms are trapped at the grain boundary (GB). The binding energy of the self-interstitial atom at GB core is higher than that of helium atom and vacancy.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:20801007)资助的课题.
    [1]

    Cooper N G 2000 Challenges in Plutonium Science, Los Alamos Science 26, Los Alamos National Laboratory

    [2]

    Albers R C 2001 Nature 410 759

    [3]

    Savrasov S Y, Kotliar G, Abrahams E 2001 Nature 410 793

    [4]

    Dai X, Savrasov S Y, Kotliar G, Migliori A, Ledbetter H, Abrahams E 2003 Science 300 953

    [5]

    Moore K T, Sderlind P, Schwartz A J, Laughlin D E 2006 Phys. Rev. Lett. 96 206402

    [6]

    Petit L, Svane A, Szotek Z, Temmerman W M 2003 Science 301 498

    [7]

    Luo W H, Meng D Q, Li G, Chen H C 2008 Acta Phys. Sin. 57 160 (in Chinese) [罗文华、蒙大桥、李 赣、陈虎翅 2008 物理学报 57 160]

    [8]

    Valone S M, Baskes M I, Martin R L 2006 Phys. Rev. B 73 214209

    [9]

    Valone S M, Baskes M I 2007 J. Comput. Aided Mater. Des. 14 357

    [10]

    Chung B W, Thompson S R, Woods C H, Hopkins D J, Gourdin W H, Ebbinghaus B B 2006 J. Nucl. Mater. 355 142

    [11]

    Trinkaus H, Singh B N 2003 J. Nucl. Mater. 323 229

    [12]

    Yang L, Zu X T, Xiao H Y, Yang S Z, Liu K Z, Gao F 2005 Acta Phys. Sin. 54 4857 (in Chinese) [杨 莉、祖小涛、肖海 燕、杨树政、刘柯钊、Fei Gao 2005 物理学报 54 4857] 〖13] Xie Z, Hou Q, Wang J, Sun T Y, Long X G, Luo S Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 5159 (in Chinese) [谢 朝、侯 氢、汪 俊、孙铁英、龙兴贵、罗顺忠 2008 物理学报 57 5159]

    [13]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X R, He H L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3703 (in Chinese) [王海燕、祝文军、宋振飞、刘绍军、陈向荣、贺红亮 2008 物理学报 57 3703]

    [14]

    Chen M, Wang J, Hou Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1149 (in Chinese) [陈 敏、汪 俊、侯 氢 2009 物理学报 58 1149]

    [15]

    Chen P H, Shen L, Ao B Y, Li R, Li J 2009 Acta Phys. Sin. 58 2605 (in Chinese) [陈丕恒、申 亮、敖冰云、李 嵘、李 炬 2009 物理学报 58 2605]

    [16]

    Ao B Y, Wang X L, Hu W Y, Yang J Y, Xia J X 2007 J. Alloys Comp. 444-445 300

    [17]

    Refson K 2000 Comput. Phys. Commun. 126 310

    [18]

    Morishita K, Sugano R, Wirth B D 2003 J. Nucl. Mater. 323 243

    [19]

    Ao B Y, Yang J Y, Wang X L, Hu W Y 2006 J. Nucl. Mater. 350 83

    [20]

    Baskes M I, Vitek V 1985 Metall. Trans. A 16 1625

    [21]

    Suzuki A, Mishin Y 2003 Interface Sci. 11 425

    [22]

    Robinson M T 1994 J. Nucl. Mater. 216 1

  • [1]

    Cooper N G 2000 Challenges in Plutonium Science, Los Alamos Science 26, Los Alamos National Laboratory

    [2]

    Albers R C 2001 Nature 410 759

    [3]

    Savrasov S Y, Kotliar G, Abrahams E 2001 Nature 410 793

    [4]

    Dai X, Savrasov S Y, Kotliar G, Migliori A, Ledbetter H, Abrahams E 2003 Science 300 953

    [5]

    Moore K T, Sderlind P, Schwartz A J, Laughlin D E 2006 Phys. Rev. Lett. 96 206402

    [6]

    Petit L, Svane A, Szotek Z, Temmerman W M 2003 Science 301 498

    [7]

    Luo W H, Meng D Q, Li G, Chen H C 2008 Acta Phys. Sin. 57 160 (in Chinese) [罗文华、蒙大桥、李 赣、陈虎翅 2008 物理学报 57 160]

    [8]

    Valone S M, Baskes M I, Martin R L 2006 Phys. Rev. B 73 214209

    [9]

    Valone S M, Baskes M I 2007 J. Comput. Aided Mater. Des. 14 357

    [10]

    Chung B W, Thompson S R, Woods C H, Hopkins D J, Gourdin W H, Ebbinghaus B B 2006 J. Nucl. Mater. 355 142

    [11]

    Trinkaus H, Singh B N 2003 J. Nucl. Mater. 323 229

    [12]

    Yang L, Zu X T, Xiao H Y, Yang S Z, Liu K Z, Gao F 2005 Acta Phys. Sin. 54 4857 (in Chinese) [杨 莉、祖小涛、肖海 燕、杨树政、刘柯钊、Fei Gao 2005 物理学报 54 4857] 〖13] Xie Z, Hou Q, Wang J, Sun T Y, Long X G, Luo S Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 5159 (in Chinese) [谢 朝、侯 氢、汪 俊、孙铁英、龙兴贵、罗顺忠 2008 物理学报 57 5159]

    [13]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X R, He H L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3703 (in Chinese) [王海燕、祝文军、宋振飞、刘绍军、陈向荣、贺红亮 2008 物理学报 57 3703]

    [14]

    Chen M, Wang J, Hou Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1149 (in Chinese) [陈 敏、汪 俊、侯 氢 2009 物理学报 58 1149]

    [15]

    Chen P H, Shen L, Ao B Y, Li R, Li J 2009 Acta Phys. Sin. 58 2605 (in Chinese) [陈丕恒、申 亮、敖冰云、李 嵘、李 炬 2009 物理学报 58 2605]

    [16]

    Ao B Y, Wang X L, Hu W Y, Yang J Y, Xia J X 2007 J. Alloys Comp. 444-445 300

    [17]

    Refson K 2000 Comput. Phys. Commun. 126 310

    [18]

    Morishita K, Sugano R, Wirth B D 2003 J. Nucl. Mater. 323 243

    [19]

    Ao B Y, Yang J Y, Wang X L, Hu W Y 2006 J. Nucl. Mater. 350 83

    [20]

    Baskes M I, Vitek V 1985 Metall. Trans. A 16 1625

    [21]

    Suzuki A, Mishin Y 2003 Interface Sci. 11 425

    [22]

    Robinson M T 1994 J. Nucl. Mater. 216 1

  • [1] 曹嵩, 殷雯, 周斌, 胡志良, 沈飞, 易天成, 王松林, 梁天骄. 中国散裂中子源二期靶站关键部件辐照损伤模拟计算. 物理学报, 2024, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.73.20240088
    [2] 赵珀, 王建强, 陈梅清, 杨金学, 苏钲雄, 卢晨阳, 刘华军, 洪智勇, 高瑞. EuBa2Cu3O7-δ超导带材中掺杂相对He+离子辐照缺陷演化及超导电性的影响. 物理学报, 2024, 0(0): . doi: 10.7498/aps.73.20240124
    [3] 王甫, 周毅, 高士鑫, 段振刚, 孙志鹏, 汪俊, 邹宇, 付宝勤. 碳化硅中点缺陷对热传导性能影响的分子动力学研究. 物理学报, 2022, 71(3): 036501. doi: 10.7498/aps.71.20211434
    [4] 魏雯静, 高旭东, 吕亮亮, 许楠楠, 李公平. 中子对碲锌镉辐照损伤模拟研究. 物理学报, 2022, 71(22): 226102. doi: 10.7498/aps.71.20221195
    [5] 王甫, 周毅, 高士鑫, 段振刚, 孙志鹏, 汪俊(Jun Wang), 邹 宇, 付宝勤(Baoqin Fu). 碳化硅中点缺陷对热传导性能影响的分子动力学研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211434
    [6] 谢修华, 李炳辉, 张振中, 刘雷, 刘可为, 单崇新, 申德振. 点缺陷调控: 宽禁带II族氧化物半导体的机遇与挑战. 物理学报, 2019, 68(16): 167802. doi: 10.7498/aps.68.20191043
    [7] 冉琴, 王欢, 钟睿, 伍建春, 邹宇, 汪俊. 钨中不同构型的双自间隙原子扩散行为研究. 物理学报, 2019, 68(12): 126701. doi: 10.7498/aps.68.20190310
    [8] 刘思冕, 韩卫忠. 金属材料界面与辐照缺陷的交互作用机理. 物理学报, 2019, 68(13): 137901. doi: 10.7498/aps.68.20190128
    [9] 李明阳, 张雷敏, 吕沙沙, 李正操. 离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中的点缺陷的影响. 物理学报, 2019, 68(12): 128102. doi: 10.7498/aps.68.20190371
    [10] 高云亮, 朱芫江, 李进平. Al辐照损伤初期的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(5): 057104. doi: 10.7498/aps.66.057104
    [11] 崔振国, 勾成俊, 侯氢, 毛莉, 周晓松. 低能中子在锆中产生的辐照损伤的计算机模拟研究. 物理学报, 2013, 62(15): 156105. doi: 10.7498/aps.62.156105
    [12] 姜少宁, 万发荣, 龙毅, 刘传歆, 詹倩, 大貫惣明. 氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响. 物理学报, 2013, 62(16): 166801. doi: 10.7498/aps.62.166801
    [13] 张雷明, 夏辉. 点缺陷对表面生长动力学标度行为的影响. 物理学报, 2012, 61(8): 086801. doi: 10.7498/aps.61.086801
    [14] 吉川, 徐进. 点缺陷对硼掺杂直拉硅单晶p/p+ 外延片中铜沉淀的影响. 物理学报, 2012, 61(23): 236102. doi: 10.7498/aps.61.236102
    [15] 曹永军, 谭伟, 刘燕. 二维磁振子晶体中点缺陷模的耦合性质研究. 物理学报, 2012, 61(11): 117501. doi: 10.7498/aps.61.117501
    [16] 魏琦, 程营, 刘晓峻. 点缺陷阵列对声子晶体波导定向辐射性能的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 124301. doi: 10.7498/aps.60.124301
    [17] 吴宜勇, 岳龙, 胡建民, 蓝慕杰, 肖景东, 杨德庄, 何世禹, 张忠卫, 王训春, 钱勇, 陈鸣波. 位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程. 物理学报, 2011, 60(9): 098110. doi: 10.7498/aps.60.098110
    [18] 贺新福, 杨文, 樊胜. 论FeCr合金辐照损伤的多尺度模拟. 物理学报, 2009, 58(12): 8657-8669. doi: 10.7498/aps.58.8657
    [19] 马新国, 江建军, 梁 培. 锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3120-3125. doi: 10.7498/aps.57.3120
    [20] 宜晨虹, 慕青松, 苗天德. 带有点缺陷的二维颗粒系统离散元模拟. 物理学报, 2008, 57(6): 3636-3640. doi: 10.7498/aps.57.3636
计量
  • 文章访问数:  8824
  • PDF下载量:  794
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-23
  • 修回日期:  2009-10-09
  • 刊出日期:  2010-07-15

/

返回文章
返回