Статьи автора

СТРУКТУРА И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ NaO - AlO - PO

Номер выпуска 3 от 14.05.2025

Одним из применений фосфатных стекол является их использование в качестве матриц для иммобилизации радиоактивных отходов. Для выбора наиболее подходящих для данной цели составов необходим метод, позволяющий изучать как структуру стекла, так и физико-химические свойства. В настоящей работе методом классической молекулярной динамики рассчитан ряд физико-химических свойств стекла NaO - AlO - PO с массовой долей компонентов 0.25 - 0.25 - 0.5, соответственно, перспективного в качестве основы для иммобилизационных матриц. Модельная система была плавно охлаждена от расплава при Т = 2300 К до комнатной температуры. В процессе охлаждения получены температурные зависимости плотности и теплоемкости. Теплоемкость стекла при комнатной температуре по данным расчета составляет 1.17 Дж/(г*К). Рассчитанные зависимости среднеквадратических смещений ионов от времени, а также функции радиального распределения показывают, что ансамбль при комнатной температуре представляет собой стекло. Проведен детальный анализ локальной структуры, включая статистику локальных окружений [MeO]. Показано, что стекло содержит тетраэдры [PO], которые комбинированы с [AlO] и [AlO], а также разнообразными натриевыми группировками. Максимумы функций радиального распределения P-O, Al-O и Na-O лежат при 1.50, 2.02 и 2.45 Å, соответственно, что хорошо согласуются с данными других авторов о структуре близких по составу стекол. Кроме того, рассчитанная для комнатной температуры плотность 2.526 г/см попадает в интервал типичных плотностей фосфатных стекол и соответствует экспериментально измеренной. Рассчитаны плотности колебательных состояний ионов в стекле. Характерные частоты колебаний алюминия и фосфора в области 450 см и 1300 см, соответственно, согласуются с экспериментальными спектрами комбинационного рассеяния света в полуколичественном отношении. Для расчета коэффициента теплопроводности использовали неравновесную молекулярную динамику, моделируя поток тепла в ячейке и регистрируя установившийся температурный градиент. Рассчитанные коэффициенты теплопроводности и температуропроводности равны 1.35 Вт/(м*К) и 4.57*10 м/с, соответственно.

10 0

Моделирование растворения трифторида церия в смеси LiF–NaF–KF

Номер выпуска 4 от 17.09.2025

Изучение фазовых диаграмм многокомпонентных расплавленных смесей традиционно осуществляется либо экспериментальными измерениями, либо термодинамическими расчетами на основе известных экспериментальных данных. Значительно меньшую долю в методологии занимает атомистическое моделирование, а возможности такого подхода слабо изу- чены. В настоящей работе было проведено моделирование растворения трифторида церия в тройной эвтектике фторидов лития, натрия и калия методом молекулярной динамики. Проведено масштабное по времени и размеру ансамбля моделирование сосуществующих кристаллической фазы и расплава при нескольких температурах. Исследовано влияние размера ансамбля. Изучена скорость растворения в зависимости от температуры. Асимптота зависимости хорошо согласуется с экспериментальной температурой ликвидуса для данного состава. Дано заключение о возможности использования молекулярной динамики для определения полной растворимости компонента расплава.

10 0