U1-xPuxO2热膨胀性质分子动力学模拟研究

王丽莉; 万明杰; 马江将; 蒋刚

doi:10.7498/aps.63.083103

摘要

基于部分离子势函数的分子动力学方法，研究了U1-xPuxO2（x=0.07，0.15，0.25和0.5）在300–3000 K温度范围和0–1.5 GPa下的热力学性质. 研究发现，在等压和不同温度下，随着钚（Pu）比率的增加，U1-xPuxO2的晶格常数线性减小，线性膨胀系数有所增大，等温压缩系数减小. 通过拟合得到了零压下U1-xPuxO2晶格常数和线膨胀系数随Pu比率变化的经验表达式.

关键词:

Molecular dynamic simulation is performed to investigate the thermal properties of U1-xPuxO2 (x=0.07, 0.15, 0.25, 0.5) using the potential of partially ionic model at temperatures ranging from 300 to 3000 K and pressures in a range of 0-1.5 GPa. The results indicate that the lattice parameters decrease linearly with Pu ratio increasing under different temperatures. The linear expansion coefficient increases with Pu ratio increasing. The isothermal compressibility decreases with Pu ratio decreasing. In addition, the experience functions of lattice parameter and linear expansion coefficient are also derived.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国工程物理研究院计算机应用研究所, 绵阳 621900;

2.
宜宾学院, 计算物理四川省高等学校重点实验室, 宜宾 644007;

3.
四川大学原子与分子研究所, 成都 610065

基金项目: 中国工程物理研究院预研项目资助的课题.

Authors and contacts

1.
Institute of Computer Application, China Academy of Engineering Physics, Miangyang 621900, China;

2.
Computational Physics Key laboratory of Sichuan Province, Yibin University, Yibin 644007, China;

3.
Institute of Atomic and Molecular Physics, Sichuan University, Chengdu 610065, China

Funds: Project supported by the Pre-Research Project of China Academy of Engineering Physics.

参考文献

[1]	Xie A D, Meng D Q, Luo D L, Ma M Z, Zhu Z H 2006 Acta Phys. Sin. 55 2180 (in Chinese) [谢安东, 蒙大桥, 罗德礼, 马美仲, 朱正和 2006 物理学报 55 2180]
[2]	Gao T, Wang H Y, Yi Y G, Tan M L, Zhu Z H, Sun Y, Wang X L, Fu Y B 1999 Acta Phys. Sin. 48 2222 (in Chinese) [高涛, 王红艳, 易有根, 谭明亮, 朱正和, 孙颖, 汪小琳, 傅依备 1999 物理学报 48 2222]
[3]	Li Q, Liu X Y, Gao T, Zhu Z H, Fu Y B, Wang X L, Sun Y 2000 Acta Phys. Chim. Sin. 16 987 (in Chinese) [李权, 刘晓亚, 高涛, 朱正和, 傅依备, 汪小琳, 孙颖 2000 物理化学学报 16 987]
[4]	Gao T, Zhu Z H, Wang X L, Sun Y, Meng D Q 2004 Acta Chim. Sin. 62 454 (in Chinese) [高涛, 朱正和, 汪小琳, 孙颖, 蒙大桥 2004 化学学报 62 454]
[5]	Gao T, Sun Y 1999 Acta Phys. Chim. Sin. 15 1082 (in Chinese) [高涛, 孙颖 1999 物理化学学报 15 1082]
[6]	Gao T, Zhu Z H, Li G, Sun Y, Wang X L 2004 Chin. J. Chem. Phys. 5 554 (in Chinese) [高涛, 朱正和, 李赣, 孙颖, 汪小琳 2004 化学物理学报 5 554]
[7]	Wang H Y, Gao T, Yi Y G, Tan M L, Zhu Z H, Fu Y B, Wang X L, Sun Y 1999 Acta Phys. Sin. 48 2215 (in Chinese) [王红艳, 高涛, 易有根, 谭明亮, 朱正和, 傅依备, 汪小琳, 孙颖 1999 物理学报 48 2215]
[8]	Chu M F, Meng D Q, Lai X C, L X C, Bai B, Zhang Y B 2009 Acta Phys. Sin. 58 4895 (in Chinese) [褚明福, 蒙大桥, 赖新春, 吕学超, 白彬, 张永彬 2009 物理学报 58 4895]
[9]	Guo Y, Ai J J, Gao T, Ao B Y 2013 Chin. Phys. B 22 057103
[10]	Yamada K, Kurosaki K, Uno M, Yamanaka S 2000 J. Alloy. Compd. 307 1
[11]	Tiwary P, van de Walle A, Jeon B, Gronbech-Jensen N 2011 Phys. Rev. B 83 094104
[12]	Minamoto S, Kato M, Konashi K, Kawazoe Y 2009 J. Nucl. Mater. 385 18
[13]	Morelona N D, Ghaleba D, Delaye J M, van Brutzela L 2003 Phil. Mag. 83 1533
[14]	Arima T, Yamasaki S, Inagaki Y, Idemitsu K 2005 J. Alloy. Compd. 400 43
[15]	Martin D G 1988 J. Nucl. Mater. 152 94
[16]	Potashnikov S I, Boyarchenkov A S, Nekrasov K A, Kupryazhkin A Y 2011 J. Nucl. Mater. 419 217
[17]	Kurosaki K, Yamada K, Uno M, Yamanaka S, Yamamoto K, Namekawa T 2011 J. Nucl. Mater. 294 160
[18]	Carbajo J J, Yoder L G, Popov S G, Ivanov V K 2001 J. Nucl. Mater. 299 181
[19]	Basak C B, Kolokol A S 2012 J. Am. Ceram. Soc. 95 1435
[20]	Potashnikov S I, Boyarchenkov A S, Nekrasov K A, Kupryazhkin A Y 2007 ISJAEE 8 43
[21]	Potashnikov S I, Boyarchenkov A S, Nekrasov K A, Kupryazhkin A Y 2007 ISJAEE 5 86
[22]	Hoover W G 1985 Phys. Rev. A 34 2499
[23]	Melchionna S, Ciccotti G, Holian B L 1993 Mol. Phys. 78 533
[24]	Ewald P 1921 Ann. Phys. 64 253
[25]	Wan M J, Zhang L, Du J G, Huang D H, Wang L L, Gang G 2012 Physica B 407 4595

施引文献

[1]	Xie A D, Meng D Q, Luo D L, Ma M Z, Zhu Z H 2006 Acta Phys. Sin. 55 2180 (in Chinese) [谢安东, 蒙大桥, 罗德礼, 马美仲, 朱正和 2006 物理学报 55 2180]
[2]	Gao T, Wang H Y, Yi Y G, Tan M L, Zhu Z H, Sun Y, Wang X L, Fu Y B 1999 Acta Phys. Sin. 48 2222 (in Chinese) [高涛, 王红艳, 易有根, 谭明亮, 朱正和, 孙颖, 汪小琳, 傅依备 1999 物理学报 48 2222]
[3]	Li Q, Liu X Y, Gao T, Zhu Z H, Fu Y B, Wang X L, Sun Y 2000 Acta Phys. Chim. Sin. 16 987 (in Chinese) [李权, 刘晓亚, 高涛, 朱正和, 傅依备, 汪小琳, 孙颖 2000 物理化学学报 16 987]
[4]	Gao T, Zhu Z H, Wang X L, Sun Y, Meng D Q 2004 Acta Chim. Sin. 62 454 (in Chinese) [高涛, 朱正和, 汪小琳, 孙颖, 蒙大桥 2004 化学学报 62 454]
[5]	Gao T, Sun Y 1999 Acta Phys. Chim. Sin. 15 1082 (in Chinese) [高涛, 孙颖 1999 物理化学学报 15 1082]
[6]	Gao T, Zhu Z H, Li G, Sun Y, Wang X L 2004 Chin. J. Chem. Phys. 5 554 (in Chinese) [高涛, 朱正和, 李赣, 孙颖, 汪小琳 2004 化学物理学报 5 554]
[7]	Wang H Y, Gao T, Yi Y G, Tan M L, Zhu Z H, Fu Y B, Wang X L, Sun Y 1999 Acta Phys. Sin. 48 2215 (in Chinese) [王红艳, 高涛, 易有根, 谭明亮, 朱正和, 傅依备, 汪小琳, 孙颖 1999 物理学报 48 2215]
[8]	Chu M F, Meng D Q, Lai X C, L X C, Bai B, Zhang Y B 2009 Acta Phys. Sin. 58 4895 (in Chinese) [褚明福, 蒙大桥, 赖新春, 吕学超, 白彬, 张永彬 2009 物理学报 58 4895]
[9]	Guo Y, Ai J J, Gao T, Ao B Y 2013 Chin. Phys. B 22 057103
[10]	Yamada K, Kurosaki K, Uno M, Yamanaka S 2000 J. Alloy. Compd. 307 1
[11]	Tiwary P, van de Walle A, Jeon B, Gronbech-Jensen N 2011 Phys. Rev. B 83 094104
[12]	Minamoto S, Kato M, Konashi K, Kawazoe Y 2009 J. Nucl. Mater. 385 18
[13]	Morelona N D, Ghaleba D, Delaye J M, van Brutzela L 2003 Phil. Mag. 83 1533
[14]	Arima T, Yamasaki S, Inagaki Y, Idemitsu K 2005 J. Alloy. Compd. 400 43
[15]	Martin D G 1988 J. Nucl. Mater. 152 94
[16]	Potashnikov S I, Boyarchenkov A S, Nekrasov K A, Kupryazhkin A Y 2011 J. Nucl. Mater. 419 217
[17]	Kurosaki K, Yamada K, Uno M, Yamanaka S, Yamamoto K, Namekawa T 2011 J. Nucl. Mater. 294 160
[18]	Carbajo J J, Yoder L G, Popov S G, Ivanov V K 2001 J. Nucl. Mater. 299 181
[19]	Basak C B, Kolokol A S 2012 J. Am. Ceram. Soc. 95 1435
[20]	Potashnikov S I, Boyarchenkov A S, Nekrasov K A, Kupryazhkin A Y 2007 ISJAEE 8 43
[21]	Potashnikov S I, Boyarchenkov A S, Nekrasov K A, Kupryazhkin A Y 2007 ISJAEE 5 86
[22]	Hoover W G 1985 Phys. Rev. A 34 2499
[23]	Melchionna S, Ciccotti G, Holian B L 1993 Mol. Phys. 78 533
[24]	Ewald P 1921 Ann. Phys. 64 253
[25]	Wan M J, Zhang L, Du J G, Huang D H, Wang L L, Gang G 2012 Physica B 407 4595

[1]	陈晶晶, 赵洪坡, 王葵, 占慧敏, 罗泽宇. SiC基底覆多层石墨烯力学强化性能分子动力学模拟. 物理学报, 2024, 73(10): 109601. doi: 10.7498/aps.73.20232031
[2]	张宇航, 李孝宝, 詹春晓, 王美芹, 浦玉学. 单层MoSSe力学性质的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2023, 72(4): 046201. doi: 10.7498/aps.72.20221815
[3]	第伍旻杰, 胡晓棉. 单晶Ce冲击相变的分子动力学模拟. 物理学报, 2020, 69(11): 116202. doi: 10.7498/aps.69.20200323
[4]	张烨, 张冉, 赖剑奇, 李桦. 宏观速度对适应系数的影响规律研究. 物理学报, 2019, 68(22): 224702. doi: 10.7498/aps.68.20190987
[5]	潘登, 刘长鑫, 张泽洋, 高玉金, 郝秀红. 速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2019, 68(17): 176801. doi: 10.7498/aps.68.20190495
[6]	李杰杰, 鲁斌斌, 线跃辉, 胡国明, 夏热. 纳米多孔银力学性能表征分子动力学模拟. 物理学报, 2018, 67(5): 056101. doi: 10.7498/aps.67.20172193
[7]	董琪琪, 胡海豹, 陈少强, 何强, 鲍路瑶. 水滴撞击结冰过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2018, 67(5): 054702. doi: 10.7498/aps.67.20172174
[8]	尹灵康, 徐顺, Seongmin Jeong, Yongseok Jho, 王健君, 周昕. 广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌. 物理学报, 2017, 66(13): 136102. doi: 10.7498/aps.66.136102
[9]	刘俊娟, 魏增江, 常虹, 张亚琳, 邸冰. 杂质离子对有机共轭聚合物中极化子动力学性质的影响. 物理学报, 2016, 65(6): 067202. doi: 10.7498/aps.65.067202
[10]	张宝玲, 宋小勇, 侯氢, 汪俊. 高密度氦相变的分子动力学研究. 物理学报, 2015, 64(1): 016202. doi: 10.7498/aps.64.016202
[11]	常旭. 多层石墨烯的表面起伏的分子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(8): 086102. doi: 10.7498/aps.63.086102
[12]	杨成兵, 解辉, 刘朝. 锂离子进入碳纳米管端口速度的分子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(20): 200508. doi: 10.7498/aps.63.200508
[13]	周化光, 林鑫, 王猛, 黄卫东. Cu固液界面能的分子动力学计算. 物理学报, 2013, 62(5): 056803. doi: 10.7498/aps.62.056803
[14]	王志萍, 朱云, 吴鑫, 吴亚敏. CO分子在线性极化飞秒激光场中的TDDFT研究. 物理学报, 2013, 62(23): 233102. doi: 10.7498/aps.62.233102
[15]	王建伟, 宋亦旭, 任天令, 李进春, 褚国亮. F等离子体刻蚀Si中Lag效应的分子动力学模拟. 物理学报, 2013, 62(24): 245202. doi: 10.7498/aps.62.245202
[16]	马颖. 非晶态石英的变电荷分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(2): 026101. doi: 10.7498/aps.60.026101
[17]	邵建立, 秦承森, 王裴. 动态压缩下马氏体相变力学性质的微观研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1936-1941. doi: 10.7498/aps.58.1936
[18]	刘建廷, 段海明. 不同势下铱团簇结构和熔化行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(7): 4826-4834. doi: 10.7498/aps.58.4826
[19]	邵建立, 王裴, 秦承森, 周洪强. 铁冲击相变的分子动力学研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5389-5393. doi: 10.7498/aps.56.5389
[20]	吴恒安, 倪向贵, 王宇, 王秀喜. 金属纳米棒弯曲力学行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(7): 1412-1415. doi: 10.7498/aps.51.1412

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