Образование, диффузия и рост газонаполненных пузырьков в γ-уране при избытке междоузельных атомов: связь молекулярной динамики и кинетики

Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023. Т. 163. № 2. С. 201–213.

Лобашев Е. А., Антропов А. С., Стегайлов В. В.

Для описания эволюции ядерных топлив важным процессом является образование газонаполненных наноразмерных пузырьков в результате объединения отдельных продуктов деления урана. Теоретическое описание этого процесса связано со значительными трудностями, так как требует учета в рамках единой модели как динамики отдельных атомов в решетке, так и кинетики эволюции ансамбля пузырьков. В данной статье описана попытка построить такую модель, основанную на молекулярно-динамических (МД) расчетах для пузырьков ксенона в ОЦК-уране в случае избытка междоузельных атомов в кристаллической матрице. Анализ основан на МД-моделировании неравновесного процесса образования нанопузырьков ксенона из отдельных атомов Xe, растворенных в кристаллической матрице. Проанализировано соотношение размера пузырьков и числа атомов газа в них, а также зависимость коэффициента диффузии пузырьков от их радиуса и числа междоузельных атомов в матрице γ-U. Предложена кинетическая модель эволюции ансамбля пузырьков, позволяющая описать результаты МД-расчетов и экстраполировать их на большие времена.

Ключевые слова: кинетика, молекулярная динамика, kinetics, molecular dynamics, gas-filled nanobubbles, газовые нанопузырьки

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Новые технологии суперкомпьютерного молекулярного моделирования в физике материалов и живых систем (2023)