PuGa分子结构与势能函数

为对δ相Ga稳定Pu合金中的自辐射效应进行分子动力学模拟,本文根据原子分子反应静力学原理,在Pu原子的RECP近似和Ga原子的6-311G*全电子基组条件下,采用B3LYP杂化泛函对PuGa分子的电子状态和势能进行了从头算。计算结果表明,当PuGa分子多重度为10、Pu和Ga原子均处于激发态时,PuGa分子最稳定。最后采用Murrell-Sorbie两体作用势对势能数据进行了拟合。     

O2在UC(001)表面吸附的第一性原理研究

本文使用GGA+U方法研究了O₂在UC(001)表面的吸附、解离过程。结果表明：U_eff=1.5 eV能很好地再现晶格常数a和内聚能E_coh的实验结果；经过离子弛豫，最表面的两个原子层出现分层现象，各自形成两个亚层；O₂分子的吸附构型对吸附过程影响较大，吸附能在2.21～8.55 eV之间变化。通过Bader电荷、差分电荷和态密度分析，可确定O₂分子的解离活化机理为U的5f/6d电子转移至O₂的π2p和π*2p轨道。     

锑烯表面铀、钍、钚的吸附性能研究：线性响应方法结合密度泛函理论

基于密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）研究了锕系元素铀（U）、钍（Th）、钚（Pu）在二维金属材料锑烯表面的吸附特性。采用线性响应法拟合得到描述铀、钚5f轨道电子强格点库仑作用的哈伯德U值分别为2.24 eV和2.84 eV。利用DFT+U计算发现，锑烯难以吸附钚原子（吸附能为负值），而对铀、钍原子具有较强的表面化学吸附以及丰富的稳定吸附位点。铀和钍原子能量上最稳定的吸附位点分别为桥位——孔位之间和孔位，吸附能分别为4.40 eV和3.62 eV。通过电子结构、电荷转移和最高占据态轨道波函数分析发现，铀、钍原子使锑烯的带隙中出现杂质态，并与锑烯之间通过强p-d轨道耦合使其稳定吸附。进一步计算了吸附率随温度的变化，得出铀和钍在锑烯表面的解吸温度分别达到837 K和660 K。结果预示锑烯是一种良好的铀、钍吸附材料，在海水提铀等领域具有潜在应用。     

HPuO分子激发态的外场效应

采用密度泛函(DFT)方法B3LYP/Gen,在Pu为相对论有效原子实势(RECP)基组水平上,优化计算得到了分子轴方向不同电偶极场（－0.005～0.005a.u.）作用下的HPuO的基态几何结构、偶极矩和分子总能量。在优化构型下,用同样的基组,采用含时密度泛函(TDDFT)方法(TD-B3LYP),研究了同样外电场条件下对HPuO的激发能的影响。计算结果表明,在外场作用下,对HPuO的前5个激发态电子跃迁光谱属于红外 远红外光谱,波长为1046.0～3038.7nm,这是钚原子的奇异特征。激发能与外电场的关系近似满足Grozema等提出的关系。     

CO-H_2系统抗钚表面腐蚀的热力学研究

根据对CO和H_2与Pu,PuO,Pu_2O_3,PuO_2反应自由能变的计算,提出CO-H_2系统能使钚表面趋于比较致密和稳定的Pu_2O_3晶体表面形成“钝化膜”,以阻止CO和H_2气体进一步向内扩散而保护金属钚。     

基于分子动力学计算流体临界点预测方法研究

使用分子动力学(MD)方法计算了CO₂分子和H₂O分子的临界点，通过对气液平衡状态下的物性参数外推获得较为精确的临界点结果。对于CO₂分子，使用TraPPE模型和粗粒度模型SAFT进行了模拟，TraPPE模型计算结果更加接近美国国家标准与技术研究院(NIST)实验数据。对于H₂O分子，使用SPC/E和TIP4P/2005模型进行计算，结果表明TIP4P/2005模型的预测值与NIST实验数据最接近，同时对于分子水体系的饱和蒸汽压精确预测仍然存在挑战。     

Purex流程1A槽中Pu(Ⅵ)行为的计算机模拟

在乏燃料后处理Purex流程中，共去污循环的安全稳定运行是整个生产过程的关键之一。Pu(Ⅵ)在TBP中的分配系数比Pu(Ⅳ)的低而易导致钚流失。文章采用计算机模拟1A萃取槽中UO²⁺₂、HNO₃、Pu⁴⁺、PuO²⁺₂的运行。计算结果表明，Pu(Ⅵ)的流失是造成钚收率降低的主要因素之一，提高Pu(Ⅵ)的收率能够有效提高钚产品的收率。当1AF中ρ(U)＝225g/L、c(HNO₃)＝3.0mol/L、ρ(Pu)＝2.20g/L，1AS中c(HNO₃)＝3.0mol/L，1AX为30％TBP/煤油，流比1AF∶1AS∶1AX＝1.25∶0.75∶3.00时，为使1A萃取槽中钚的收率不低于99.9%，应控制1AF料液中Pu(Ⅵ)量（占总Pu百分数）不超过7%。     

压水堆二回路工况下碱化剂对结构材料腐蚀的影响

利用长期浸泡的方法分析研究了压水堆二回路工况下A508Ⅲ和A106Gr.B低合金钢在乙醇胺（ETA）+二甲胺（DMA）、ETA、氨（NH₃·H₂O） 3种碱化剂中的均匀腐蚀行为，并利用扫描电镜、X射线光电子能谱和AES等技术分析了氧化膜的结构和组分。结果表明，在2 000 h试验后，A508Ⅲ试样在NH₃·H₂O中的腐蚀速率为0.15 mg/(dm²·h)，而在ETA+DMA条件下的腐蚀速率为0.087 mg/(dm²·h)，较在NH₃·H₂O中降低约42%。对于A106Gr.B材料，ETA+DMA环境的腐蚀速率相对于NH₃·H₂O环境下降约29.01%，说明复合碱化剂条件下，试样更耐蚀。氧化膜结构分析表明，氧化膜主要以Fe和O为主，ETA+DMA环境下的氧化膜厚度较薄，结构更加致密，氧化膜内含有N元素，说明胺分子参与了氧化膜的生成。复合碱化剂下材料耐蚀性提高的主要原因是由于复合碱化剂中的胺挥发性小于NH₃·H₂O，液相冷却剂pH值升高，减缓了Fe的氧化反应，另外胺分子易通过吸附作用吸附于氧化膜表面，降低了金属氧化反应的活化能，提高了材料的耐蚀性能。复合碱化剂与二回路设备材料具有较好的相容性，能有效降低设备材料的腐蚀速率，对于二回路水化学处理方法的改进有积极意义。     

金属Ce表面氧化物的真空稳定性

为探讨金属铈在超高真空条件下作为钚模拟材料的可行性，采用X射线光电子能谱（XPS）分析技术研究了超高真空条件下金属Ce表面氧化物在不同温度时的真空稳定性。实验结果表明，不同温度和超高真空条件下，金属Ce表面氧化物的真空稳定性各不相同。在室温、超高真空条件下没有观察到金属Ce表面氧化物发生变化；但在873 K、超高真空条件时，金属Ce表面氧化物发生还原反应，样品表面生成Ce₂O₃。根据热力学计算，推断了高温、超高真空条件下发生还原反应的过程，金属Ce表面氧化物的真空特性与金属Pu存在一定差异。     

Si原子在CeO2(111)表面吸附与迁移的第一性原理研究

为探究Si原子在CeO₂(111)表面吸附的微观行为，采用第一性原理的方法研究了Si原子在CeO₂(111)表面的吸附作用、电子结构和迁移过程，计算了Si原子在CeO₂(111)表面的吸附能，最稳定及次稳定吸附位置的电子态密度与电荷密度分布、迁移激活能。计算结果表明：Si原子最易吸附于基底表层的O原子上，其中O桥位（O_bri）吸附作用最强，O顶位（O_t）和O三度位（O_h）吸附强度次之。Si原子仅对其最邻近的表层O原子结构影响较大，这与Si原子及其最邻近的O原子间电荷密度重叠程度增强的结果一致。Si原子最易围绕着O_t位从O_bri位向O_h位迁移，迁移所需激活能为0.849 eV。     

稀有气体原子与Pu（100）表面相互作用的第一性原理研究

采用第一性原理研究了稀有气体原子在Pu（100）表面上的吸附。计算结果表明：除He原子外,其他稀有气体原子在桥位处的吸附能均为最大;稀有气体原子在Pu（100）表面吸附后,稀有气体原子失去电荷,而Pu原子得到电荷,稀有气体原子中Xe原子的电荷转移数最大。差分电荷密度的计算结果表明,对位于Pu（100）表面穴位和桥位处的Xe原子,可观察到较明显的电荷再分布现象,这表明Xe原子具有一定极化效应,能与Pu（100）表面发生相互作用,从He到Xe,原子的极化效应越来越明显。     

HNO3-H2C2O4体系中Np和Pu的分离研究

研究了30％TBP-煤油在不同的硝酸-草酸混合溶液中对Np,Pu各价态的萃取分配,在HNO     

Adsorption and desorption of hydrogen on/from single-vacancy and double-vacancy graphenes

Adsorption and desorption of hydrogen on/from single-vacancy and double-vacancy graphenes were studied by means of first-principles calculations. The structure and stability of continuous hydrogenation in single vacancy were investigated. Several new stable structures were found, along with their corresponding energy barriers. In double-vacancy graphene, the preferred sites of H atoms were identified, and H2 molecule desorption and adsorption of from/on were calculated from the energy barriers. This work provides a systematic and comprehensive understanding of hydrogen behavior on defected graphene.     

Density functional theory study of H,C and O chemisorption on UN(001) and(111) surfaces

We performed density functional theory calculations of H, C, and O chemisorption on the UN(001) and(111) surfaces using the generalized gradient approximation(GGA) and the Hubbard U parameter and revised Perdew-Burke-Ernzerhof(RPBE) exchange-correlation functional at non-spin polarized level with the periodic slab model. Chemisorption energies vs. distance of molecules from UN(001) and UN(111) surfaces have been optimized for four symmetrical chemisorption sites, respectively. The results show that the Hollow, N-top, and Hollow adsorption sites are the most stable sites for H, C, and O atoms with chemisorption energies of 13.06,25.50 and 27.34 kJ/mol for UN(001) surface, respectively. From the point of adsorbent(UN(001) and UN(111)surfaces in this paper), interaction of O with the chemisorbed surface is of the maximum magnitude, then C and H, which are in agreement with electronegativities of individual atoms. For the UN(001) surface, U-N bond lengths change relatively little( 9%) as a result of H chemisorption, however C and O chemisorptions result in remarkable changes for U-N bond lengths in interlayer( 10%). Electronic structure calculations indicate that Bridge position is equivalent with Hollow position, and the most stable chemisorption position for H, C,and O atoms are all Bridge(or Hollow) position for the UN(111) surface. Calculated electronic density of states(DOSs) demonstrate electronic charge transfer between s, p orbitals in chemisorbed atoms and U 6d, 5f orbitals.     

A New Model for Exchange of Deuterium in Oxide Ceramics for Protium in Light Water Molecule at Room Temperature

For exchange of deuterium (D) in oxide ceramics for protium (H) in light water molecule at room temperature is proposed the one way diffusion model: absorption of proton and adsorption of OH^- due to dissociation of H₂O at the surface, diffusion of proton, release of deuteron in trapping site due to local molecular recombination with proton and the subsequent trapping of another proton into the vacant trapping site. The one way diffusion model has been formulated in form of the mass balance equations for free proton and both proton and deuteron trapped in trapping sites which include the rate constants of chemical reactions for proton described above. The solutions of the concentrations of deuterons retained and protons uptaken in the specimen have been fitted to the experimental data and the rate constants of the chemical reactions relevant to the D-H exchange have been determined. The rate constants of the chemical reactions are discussed. Moreover, potential applications of the one way diffusion model are discussed.     

The investigation of OH radicals produced in a DC glow discharge by laser-induced fluorescence spectrometry

In this paper the OH radicals produced by a needle-plate negative DC discharge in water vapor,N2 + H2O mixture gas and He + H2O mixture gas are investigated by a laser-induced fluorescence (LIF) system.With a ballast resistor in the circuit,the discharge current is limited and the discharges remain in glow.The OH rotation temperature is obtained from fluorescence rotational branch fitting,and is about 350 K in pure water vapor.The effects of the discharge current and gas pressure on the production and quenching processes of OH radicals are investigated.The results show that in water vapor and He + H2O mixture gas the fluorescence intensity of OH stays nearly constant with increasing discharge current,and in N2 + H2O mixture gas the fluorescence intensity of OH increases with increasing discharge current.In water vapor and N2 + H2O mixture gas the fluorescence intensity of OH decreases with increasing gas pressure in the studied pressure range,and in He + H2O mixture gas the fluorescence intensity of OH shows a maximum value within the studied gas pressure range.The physicochemical reactions between electrons,radicals,ground and metastable molecules are discussed.The results in this work contribute to the optimization of plasma reactivity and the establishment of a molecule reaction dynamics model.     

1,4-丁二偕胺肟在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)/U(Ⅵ)存在下的官能团转化反应

偕胺肟官能团化的聚合物是当前最有希望工程化应用的海水提铀吸附材料。研究该类吸附材料表面官能团的种类及相关化学反应,能从分子水平为其性能改进及应用研究提供指导。本工作根据该类吸附材料制备、提铀实施、铀洗脱及材料再生的过程,选取1,4 丁二偕胺肟（H2L）作为材料表面二偕胺肟官能团的小分子类似物,以1H核磁共振、单晶X射线衍射以及吸收光谱为主要技术手段,分别研究了H2L在加热、酸碱溶液中,以及Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、U(Ⅵ)存在条件下的官能团转化反应。研究发现,不同条件下H2L可发生不同形式的转化反应,在Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)存在下可转化为2,5 二亚氨基吡咯烷 1 醇形式,在U(Ⅵ)存在下可转化为丁二酰亚胺二肟形式。这些结果进一步加深了对偕胺肟类材料表面官能团转化反应的理解,并提供了一种由二偕胺肟官能团转化为与铀亲和能力更强的酰亚胺二肟官能团的新途径。     

^18O和^2H标记水测定人的总体水

报道了用稳定核素Ｈ２＾１８Ｏ和＾２Ｈ２Ｏ同时一次口服作示踪实验测定总体水量的初步研究。结果表明，Ｈ２＾１８Ｏ多点示踪法最可靠。从临床应用出发，如以Ｈ２＾１８Ｏ多点法为参考标准，对＾２Ｈ２Ｏ多点法及４ｈ单点法的差别求出一定校正，则这些方法也可考虑选用。     

放射性核素U在针铁矿(010)表面吸附的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了有水与无水环境下放射性核素U在针铁矿(010)表面的吸附。结果表明,由于水分子与(010)表面的初始构型不同,其吸附能为-0.56~-0.85eV。同时发现在缺水的情况下,U原子可吸附在针铁矿(010)表面的替代位(T)、八面体间隙位(O)及两个O原子的桥位(B)上。其吸附能为负,大小按吸附T、B、O的顺序依次增大。水对U原子吸附能的影响较明显。当U原子占据替代位和八面体间隙位时,在其附近的水分子可增强U原子在针铁矿(010)表面的吸附,可使U原子在针铁矿(010)表面的吸附能降低1~2eV;当U原子在桥位时,水分子既可增强也可减弱U原子在针铁矿(010)表面的吸附能力,这依赖于U原子与水分子作用后其价态的变化。所有这些吸附均为放热反应。计算结果显示,由于水分子与U原子的吸附引起的表面晶格畸变较小,所有涉及的表面键长变化均不大于0.055nm。所有涉及到的反应过程中均有H、U、Fe原子上的部分电子转移到O原子上。     

核电站周边环境中锕系元素的加速器质谱测定

为了评估位于意大利南部的Garigliano核电站对周边环境的影响,利用超灵敏的加速器质谱技术对核电站周围环境表层土壤中236U和钚同位素的含量进行了测定.测量结果表明,每克表层土壤中含236U、239Pu和240Pu的原子数分别为106～107、107～108和106～107.其中,240Pu与239Pu的原子数之比...