مطالعه نظری ThO۲ توسط محاسبات اصول اولیه

در این مقاله، با استفاده از نظریه اختلالی تابعی چگالی و نظریه تابعی چگالی در چارچوب محاسبات اصول اولیه خواص ترمودینامیکی، ساختاری و طیف ارتعاشی دی اکسید توریم مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور محاسبه معادلات کوهن- شم جهت به دست آوردن کمینه انرژی کل بلور از نرم افزار کوانتوم اسپرسو، که یک کد محاسباتی متن باز است، استفاده شده است. طیف ارتعاشی دی اکسید توریم در امتداد مسیرهای پر تقارن مختلف بررسی شد که نتایج به دست آمده حاکی از پایداری دینامیکی سامانه بلوری بود. از مدل شبه هماهنگ دبای- اینشتین که در کد گیبس ۲ پیاده سازی شده است، به منظور محاسبه خواص ترمودینامیکی دی اکسید توریم تحت دما و فشار بالا استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دادند که دمای دبای دی اکسید توریم با افزایش دما در یک فشار ثابت کاهش می یافت و با افزایش فشار در یک دمای ثابت افزایش پیدا می کرد. افزایش دمای دبای بیانگر افزایش سختی بلور و سرعت صوت متوسط بود. مشاهده شد که ضریب انبساط گرمایی حجمی و پارامتر گرونیسن با افزایش فشار در یک دمای ثابت به صورت نمایی کاهش می یافتند، در حالی که با افزایش دما در یک فشار ثابت، افزایش می یافتند که بیانگر افزایش انتقال حرارت در شبکه بلوری بود.

Keywords:

سوخت هسته ای , مدل گرمایی دبای- اینشتین , آنتروپی ارتعاشی , ‎ ‎ضریب انبساط حجمی