مطالعه خواص ساختاری، دینامیکی و حرارتی سوخت هسته ای مونو نیترید توریم با استفاده از محاسبات اصول اولیه

در این مقاله، خواص ارتعاشی، ترموفیزیکی و ساختاری ترکیب نیترید توریم با استفاده از نظریه تابعی چگالی در چارچوب محاسبات اصول اولیه مورد بررسی قرار گرفتند. خواص ساختاری شامل ثابت شبکه، مدول حجمی و مشتق مرتبه اول مدول حجمی محاسبه و با داده های تجربی موجود مقایسه می شوند که هم خوانی رضایت بخشی مشاهد می گردد. نمودارهای طیف فونونی و چگالی حالت های ارتعاشی در امتداد مسیرهای پرتقارن به وسیله نظریه اختلالی تابعی چگالی محاسبه می شوند. تحلیل منحنی پاشندگی فونونی نشان می دهد که هیچ بسامد موهومی یافت نمی شود که بیان می کند ساختار بلوری در تعادل دینامیکی است. هم چنین، مشاهد می شود که یک گپ فونونی در فاصله ۱-cm ۱۵۴-۳۰۰ برای این ترکیب وجود دارد. خواص ترمودینامیکی شامل دمای دبای، ضریب انبساط گرمایی، آنتروپی، مدول حجمی هم دما و ظرفیت گرمایی ویژه ارتعاشی توسط مدل شبه هماهنگ دبای تحت دما و فشار بالا ارزیابی می شوند. نتایج نشان می دهند که حجم سامانه در یک دمای ثابت با افزایش فشار کاهش می یابد در حالی که برای تمام فشارها، هنگامی که دما افزایش پیدا می کند، افزایش می یابد. ضریب انبساط گرمایی، با افزایش دما در یک فشار ثابت، افزایش پیدا می کند که بیانگر افزایش انتقال حرارت در شبکه بلوری است.

کلیدواژه ها:

رآکتور هسته ای ، سوخت توریمی ، نظریه تابعی چگالی ، خواص ترمودینامیکی ، پاشندگی فونونی