【摘 要】
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金属铀重要的核燃料，但是其化学性质非常活泼，极易与O2、H2、H2O反应形成氧化和氢化腐蚀。腐蚀可能导致铀金属力学性能降低、体积增大、粉化等一系列严重的后果，给核材料的存放
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金属铀重要的核燃料，但是其化学性质非常活泼，极易与O2、H2、H2O反应形成氧化和氢化腐蚀。腐蚀可能导致铀金属力学性能降低、体积增大、粉化等一系列严重的后果，给核材料的存放带来严重危害。大气环境中氧化是主要的腐蚀形式，了解铀的氧化动力学及其影响因素对铀的防腐蚀有重要的指导作用。金属的腐蚀是一个复杂的多相反应，气体分子在表面吸附、离解进入氧化物晶格、扩散以及界面反应都对氧化动力学有影响，对氧化行为的研究最重要的是确定反应的‘决速步’（反应速率最慢的步骤），及各种因素对其影响规律。宏观的腐蚀行为受微观的腐蚀机理决定，大量的实验研究表明氧在UO2中的扩散是影响铀氧化速率的最主要因素，氢进入氧化物晶格以及在氧化物中的扩散影响了铀的氢化反应孕育期。因此有必要开展二氧化铀中离子的扩散以及缺陷行为研究。 了解UO2中的氢的存在状态对于理解氢化反应孕育期以及水汽加速氧化有很大的帮助，寻找计算量小并且满足精度要求的计算方法至关重要。我们构建了铀的超软赝势（USPP），采用所构建了铀的‘Vanderbilt’型USPP，能够以相对较小的计算量完成铀金属结构全优化。计算验证表明：超软赝势平面波方法对于金属铀结构的计算结果与实验值接近，能正确反映对铀的低温下低对称结构特点。优于Castep软件所附带的赝势。对简单的NaCl以及CaF2结构的铀氧化物、碳化物以及氮化物晶体参数的计算结果与实验值相差不到
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