【摘要】 锕系元素化学是一个有挑战性的领域。从实验的角度,锕系元素的毒性、放射性及一些核素的短寿命等都阻碍着实验的深度展开。

锕系元素化学是一个有挑战性的领域。从实验的角度,锕系元素的毒性、放射性及一些核素的短寿命等都阻碍着实验的深度展开。燃料芯块，为构成燃料元件而堆叠在包壳内的燃料小块，通常为圆柱形。燃料芯块是燃料元件的核心部分，在核燃料领域中，氧化铀、氧化钍、氧化钚及其混合物和其它氧化物的应用较为广泛。采用基于从头算方法的第一性原理计算和密度泛函微扰理论（DFPT）研究了核燃料UO的力学、弹性各向异性、动力学和热学性质。结果表明，在零温零压下得到的平衡晶格参数与实验晶格常数具有很好的一致性。弹性常数采用应变应力法计算。这些系数被估计为正值并且满足Born-Huang关系,这表明该化合物的机械稳定性。通过第一性原理计算了UO的剪切模量、体积模量、杨氏模量等力学性能，结果显示了化合物的刚度。得到Pugh判据（B/G）约为3.5,证实UO为韧性物质。包括普适各向异性和Zener各向异性因子的弹性分析揭示了UO属于各向异性材料的范畴。通过第一性原理计算后，利用DFPT沿高对称路径计算声子谱曲线,在色散关系中没有观察到负频率,表明晶体结构的动力学稳定性。采用准谐德拜（QHD）模型研究高温高压下的德拜温度、等容热容、热膨胀系数、熵和Gr参数等热物理性质。我们发现摩尔比热受温度的影响大于压力。

 

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