The object of research, development or design (in Russian) : Идеальные и разупорядоченные кристаллы (UxPuyTh1-x-y)O2, явления переноса и фазовые переходы в этих кристаллах

The object of research, development or design (in Kazakh) : Идеалды және ретсіз (UxPuyTh1-x-y)O2 кристалдары, тасымалдау құбылыстары және осы кристалдардағы фазалық ауысулар

Aim of work (in Russian) : Получение новых данных о механизмах и количественных характеристиках радиационного разупорядочения, а также явлений переноса в разупорядоченных кристаллах оксидного ядерного топлива (UxPuyTh1-x-y)O2 методом классического молекулярно-динамического моделирования.

Aim of work (in Kazakh) : Классикалық молекулалық динамика модельдеуін қолдана отырып, радиациялық ретсіздену механизмдері мен сандық сипаттамалары, сондай-ақ оксидті ядролық отынның (UxPuyTh1-x-y)O2 ретсіз кристалдарындағы тасымалдау құбылыстары туралы жаңа мәліметтер алу.

Методы исследования (на русском) : 1. Классическое молекулярно-динамическое моделирование нанокристаллов (UxPuyTh1-x-y)O2 со свободной поверхностью. 2. Использование эмпирических потенциалов взаимодействия, восстановленных из экспериментальных данных. 3. Распараллеливание сложных вычислений на графических процессорах архитектуры CUDA.

Методы исследования (на казахском) : 1. Бос беті бар (UxPuyTh1-x-y)O2 нанокристалдарының классикалық молекулалық динамикасын модельдеу. 2. Эксперименттік мәліметтерден қайта құрылған эмпирикалық әрекеттесу потенциалдарын пайдалану. 3. CUDA архитектурасының графикалық процессорларында күрделі есептеулерді параллельдеу.

Obtained results and novelty (in Russian) : 1. Проведено молекулярно-динамическое (МД) моделирование диффузии катионов урана и плутония в объеме бездефектных нанокристаллов (UxPu1-x)O2 при x = 0; 0.25; 0.5; 1.0. Получена эффективная энергия активации диффузии, равная 10.5 эВ и практически не зависевшая от значения x. 2. Проведено молекулярно-динамическое (МД) моделирование диффузии катионов тория в объёме бездефектных нанокристаллов ThO2. Получена эффективная энергия активации диффузии ED = 10.4 эВ, близкая к результату для (UxPu1-x)O2. 3. Определены механизмы и энергии активации диффузии катионов в (UxPu1-x)O2 и ThO2. Показано, что основным механизмом диффузии катионов в кристаллах (UxPu1-x)O2 и ThO2 при температурах в окрестности суперионного перехода было движение катионных вакансий в составе электронейтральных кластеров VU,Pu*2VO и VTh*2VO. Впервые рассчитаны динамические энергии миграции таких комплексов, равные 3.9-4.3 эВ в случае (UxPu1-x)O2 и 5.1 эВ в случае ThO2. В кристаллах (UxPu1-x)O2 зарегистрирован переход к обменному механизму диффузии в пределах 100 K перед плавлением. Значимого влияния суперионного перехода на диффузию катионов не обнаружено. 4. Проанализированы размерные зависимости коэффициентов диффузии катионов D в объёме модельных нанокристаллов PuO2 и ThO2. Показано, что при изменении количества частиц в обеих системах от 15960 до 5640 значения D в присутствии катионных вакансий возрастали на 30 %, энергии миграции вакансий при этом оставались постоянными, в пределах погрешности расчёта.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. Дефектісіз нанокристалдар (UxPu1-x)O2 көлемінде х = 0; 0,25; 0,5; 1.0. кезінде уран және плутоний катиондарының диффузиясын молекулалық динамикалық (МД) модельдеуі жүргізілді; Диффузия үшін тиімді активтену энергиясы 10,5 эВ тең және х мәнінен іс жүзінде тәуелсіз. 2. Дефектізіз ThO2 нанокристалдар көлемінде торий катиондарының диффузиясын молекулярлық динамикалық (МД) модельдеуі жүргізілді. Диффузия үшін тиімді активтену энергиясы ED = 10,4 эВ алынды, бұл (UxPu1-x)O2 үшін есеплелген нәтижеге жақын. 3. (UxPu1-x)O2 және ThO2 катиондары диффузия механизмдері мен активтену энергиялары анықталды. (UxPu1-x)O2 және ThO2 кристалдарында катион диффузиясының негізгі механизмі супериондық ауысуға жақын температурада VU, Pu*2VO және VTh*2VO электр бейтарап кластерлердегі катиондық бос орындар қозғалысы болатыны көрсетілді. Алғаш рет мұндай кешендердің динамикалық миграция энергиясы есептелді, (UxPu1-x)O2 кристалдарында 3,9-4,3 эВ және ThO2 5,1 эВ болды. (UxPu1-x)O2 кристалдарында алмасудың диффузиялық механизміне өту балқу температурасы жетпей 100 К тіркелді. Супериондық ауысу катиондардың диффузиясына әсері анықталған жоқ. 4. PuO2 және ThO2 нанокристалдардың көлеміндегі D катиондарының диффузия коэффициенттерінің өлшемдік тәуелділіктері талданды. Екі жүйедегі бөлшектердің саны 15960-тан 5640-қа дейін өзгерген кезде катиондық бос орындар болған кезде D мәндері 30%-ға артқаны, ал бос орынның миграциялық энергиясы есептеу қателігі шегінде тұрақты болып қалатыны көрсетілді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Температурные зависимости коэффициента диффузии катионов в объёме кристаллов (UxPuyTh1-x-y)O2, значения эффективных энергий активации диффузии катионов, а также энергий миграции в присутствии катионных вакансий.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : (UxPuyTh1-x-y)O2 кристалдарының көлеміндегі катиондардың диффузия коэффициентінің температураға тәуелділіктері, катиондық диффузияның тиімді активтену энергияларының мәндері, сонымен қатар катиондық бос орындар болған кездегі миграциялық энергиялар.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) :

Efficiency (in Kazakh) :

Field of application (in Russian) : Прогнозирование изменения характеристик оксидного топлива ядерных реакторов в результате накопления радиационных повреждений при эксплуатации и хранении.

Field of application (in Kazakh) : Пайдалану және сақтау кезінде радиациялық зақымданулардың жинақталуы нәтижесінде ядролық реакторлардың оксидті отынының сипаттамаларының өзгеруін болжау.