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Gd 掺杂的 UO2 对表面氧化的出色稳定性:第一性原理研究
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2022-03-05 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.152955
Minjoon Hong 1 , Hoje Chun 1 , Choah Kwon 1 , Byungchan Han 1
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准确了解位于地下深处的 UO 2的结构完整性和化学反应性非常重要。由于场地位置的特定条件,UO 2可能具有与常规预测大不相同的性质。在这项研究中,我们证明了 UO 2的抗氧化性被钆 (Gd) 显着改变,钆是中子吸收剂的元素,也是放射性 U-235 核衰变的副产品。使用密度泛函理论计算,我们研究了 UO 2的氧化机制如何随着 Gd 在 U 晶格中的掺入而变化。我们的研究表明,Gd 显着提高了原始 UO 2的热力学稳定性通过三种基本机制防止表面氧化:(i)削弱吸附的氧原子(O)与 U 的化学键合,(ii)减少氧吸附的活性位点(U),以及(iii)抑制吸附的 O 的亚表面扩散延迟UO 2上氧化层的生长。Gd 掺杂的 UO 2的电子和晶格结构分析表明,从 U 到 O 的电荷转移量显着减少,并且 UO 2表面的晶格收缩。我们的结果为了解长期稳定性和通过化学掺杂过程改善 UO 2的结构完整性提供了有用的信息。





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更新日期:2022-03-05
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