【摘 要】
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氮化铀以其良好的增殖性以及高熔点等一系列优点[1-4]被认为是很有潜力的先进核燃料。氮化铀的表面结构性质与行为以及表面结构与水的相互作用是很重要的科学问题，对于核
【机 构】
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中国科学院高能物理研究所,北京市石景山区玉泉路19号乙
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氮化铀以其良好的增殖性以及高熔点等一系列优点[1-4]被认为是很有潜力的先进核燃料。氮化铀的表面结构性质与行为以及表面结构与水的相互作用是很重要的科学问题，对于核燃料的制造与储存，以及乏燃料在地质处置场中的长期储存等均意义重大[5]。本文利用第一性原理方法研究了UN(001)面的性质以及H2O在近化学计量以及缺陷UN(001)面的吸附与解离特性。首先，分别得到了水的分子态(H2O)和解离态(-OH)在近化学计量UN(001)面的最佳吸附结构以及吸附能，结果表明解离态(-OH)的吸附更加稳定。其次，通过研究H2O在缺陷UN(001)面的吸附，发现N缺陷的存在会加强表面对H2O的吸附，且当解离态水的-OH在N空位上时吸附最为稳定。随后利用CI-NEB方法研究了H2O在近化学计量以及缺陷UN(001)面的能量路径，得到了H2O发生解离所需要的能垒。最后，研究了多个H2O在近化学计量UN(001)面的吸附情况，得到了多种吸附构型，并且发现，分子态水的吸附受水的覆盖度影响较小，而水的解离态的吸附受水的覆盖度影响很大，随着水覆盖度的增加，吸附能逐渐减小，这主要是由于-OH之间有较强的相互排斥作用。
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