Resumen

Los mecanismos de variación de la estequiometría del oxígeno en el UO2 a diferentes temperaturas y presiones parciales de oxígeno son importantes para comprender la dinámica de la microestructura en estos cristales. Sin embargo, se han realizado muy pocos estudios experimentales para comprender la estructura atómica del UO2 cerca de la superficie y los efectos de los defectos cerca de la superficie en la estequiometría en la que el sistema puede intercambiar átomos con el depósito externo. En este estudio, se han estudiado la relajación y la estequiometría de la superficie cercana a (110) en el UO2 mediante cálculos de teoría del funcional de la densidad (DFT). Sobre la base del modelo de punto de defecto (PDM), se obtiene una expresión general para la variación estequiométrica cerca de la superficie mediante cálculos de energía total de DFT y termodinámica atomística, en un intento de determinar los mecanismos de intercambio de oxígeno entre el entorno gaseoso y el UO2 defectuoso. Utilizando la expresión derivada, se observa que, en condiciones de oxígeno pobre, la estequiometría de la superficie cercana pasa de ser hiperestequiométrica a 300 K con una profundidad de unos 3 nm a casi estequiométrica a 1000 K e hipoestequiométrica a 2000 K. Además, a concentraciones de oxígeno muy pobres y a altas temperaturas, nuestros resultados también sugieren que el grueso del UO2 prefiere ser hipoestequiométrico, aunque la superficie sea casi estequiométrica.

• Materias:Reacciones químicas Propiedades fisicoquímicas Química analítica Química de los alimentos Química sostenible
• Subjects:Chemical reactions Chemicophysical properties Analytical chemistry Food chemistry Sustainable chemistry
• Palabras claves:uo2, cerca de la superficie, estequiometría, estudios experimentales limitados, variación de la estequiometría del oxígeno, concentraciones pobres de oxígeno, condiciones pobres de oxígeno, dft, mecanismos, superficie
• Keywords:uo2, near surface, stoichiometry, limited experimental studies, oxygen stoichiometry variation, poor oxygen concentrations, poor oxygen conditions, dft, mechanisms, surface