Molecular Dynamics Simulation of Oxygen Diffusion in (PuxTh1−x)O2 Crystals

Crystals, 2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/cryst15110919
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Oxygen diffusion in (PuxTh1−x)O2 mixed oxide crystals was investigated using molecular dynamics simulation. The model systems were isolated nanocrystals of 5460 and 15,960 particles, featuring a free surface. The oxygen diffusion coefficient D increased with decreasing thorium content, in accordance with the decrease in the melting temperature of (PuxTh1−x)O2 as x varied from 0 to 1. The temperature dependences D(T) exhibited non-linearity in the Arrhenius coordinates lnD = f(1/kT). The three linear segments of the plots corresponded to the superionic state, a transitional region, and the low-temperature crystalline phase. The transitional region was characterized by maximum values of the effective diffusion activation energy ED(PuO2) = 3.47 eV, ED(ThO2) = 5.24 eV and a complex collective mechanism of oxygen migration, which involved the displacement of anions into interstitial sites. At lower temperatures, an interstitialcy mechanism of oxygen diffusion was observed. The temperature dependence of D(PuO2) showed quantitative agreement with low-temperature experimental data.