理想拉伸/剪切应变对U_(3)Si_(2)化学键键长及电荷密度分布影响的第一性原理研究

摘要

2011年福岛核事故之后,U_(3)Si_(2)作为可代替UO_(2)的核燃料被预测为重要的耐事故燃料.近年来的研究结果表明,U_(3)Si_(2)作为耐事故燃料的候选材料,其在微观尺度上进行的模拟还不够深入.在宏观尺度上不足以建立燃料数据库和模型来有效预测U_(3)Si_(2)的一些性能.因此,采用第一性原理计算U_(3)Si_(2)核燃料的一些物理化学数据受到了广泛关注.在之前的工作中,我们采用第一性原理计算拉伸/剪切实验(FPCTT/FPCST)的方法预测了U_(3)Si_(2)在几个低指数晶面/晶向上的理想强度.然而,并未对U_(3)Si_(2)的断裂行为进行过多的解释.因此,本论文通过论述理想拉伸/剪切应变对U_(3)Si_(2)化学键键长及电荷密度分布影响,分析了U_(3)Si_(2)在这几个低指数晶面/晶向上的断裂行为.结果表明:U_(3)Si_(2)在理想拉伸应变的作用下,晶体的破坏主要受化学键变化的影响,而在剪切应变的作用下应变能或应力的突然下降,可能与U_(3)Si_(2)的应变诱导结构相变有关.