纯钚在辐照条件下相稳定性的热力学研究

Pu(钚)是一种十分重要的核工业原料,随温度变化会有不同的结构,并且辐照对其有着重要的影响。为了探究辐照强度、辐照时间对钚的相变化的影响,本研究在纯Pu的吉布斯(Gibbs)自由能计算基础上,通过考虑辐照条件下空位产生的过剩自由能,建立了纯Pu在辐照条件下的热力学模型。计算不同辐照条件下的温度-吉布斯自由能函数,得到了不同辐照强度下纯Pu的相图,分析不同辐照强度、辐照时间对其6个同素异构体相稳定性的影响。研究结果表明:辐照对较低温度下纯Pu的相稳定性影响较大,接近室温时出现了γ-Pu的相区,其稳定存在的温度范围会随着辐照的强度增强、辐照时间加长而扩大,而且辐照使α-Pu趋于稳定。本研究所建立的辐照条件下的纯Pu的相图为Pu基核燃料的设计提供重要的基础理论指导。