English
往期目录
新闻公告
More
化学进展 2011, Vol. 23 Issue (7): 1316-1321 前一篇   后一篇

• 放射化学专辑 •

钚及其化合物的理论研究

陈丕恒1, 赖新春1, 汪小琳2,*   

  1. 1. 表面物理与化学重点实验室 绵阳 621907;
    2. 中国工程物理研究院 绵阳 621900
  • 收稿日期:2010-12-01 修回日期:2011-03-01 出版日期:2011-07-24 发布日期:2012-03-15
  • 通讯作者: e-mail:xlwang@caep.ac.cn E-mail:xlwang@caep.ac.cn
  • 基金资助:

    中国工程物理研究院科学技术发展基金重点项目(No.2008A0301013,2009A0301019)资助

下载PDF ( 1139 ) 引用
导出 被引次数 ( 14 )

Progress in Theoretical Research of Metallic Plutonium and its Compounds

Chen Piheng1, Lai Xinchun1, Wang Xiaolin2,*   

  1. 1. Science and Technology on Surface Physics and Chemistry Laboratory, Mianyang 621907, China;
    2. China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
  • Received:2010-12-01 Revised:2011-03-01 Online:2011-07-24 Published:2012-03-15

钚由于其5f电子处于离域和局域的临界位置,其性质易受温度、压力和成键等的影响,导致钚及其化合物呈现出异乎寻常的特性。电子尺度和原子分子尺度的模拟研究有助于深入理解钚及其化合物的基本性质以及与环境气氛的相互作用规律,并有可能揭示若干新的物理机制。本文简要介绍了国内近些年来在钚电子结构计算和原子分子模拟领域中开展的部分基础性工作和研究方向。重点介绍了钚及其化合物或分子的电子结构计算,活性气体在钚及其氧化物表面的吸附行为和钚的自辐照衰变行为。

关键词： 钚, 钚化合物, 电子结构, 多尺度模拟, 老化

Plutonium is an element that its 5f electrons are in the transition border between delocalized and localized, and is therefore considered one of the most complex elements. It has six allotropes normally and a seventh under pressure, each of which have very similar energy levels but with significantly varying densities, making it very sensitive to changes in temperature or pressure, and allowing for dramatic volume changes following phase transitions. Moreover, plutonium and its compounds age with time because the plutonium undergoes alpha decay, which leads to self-irradiation inducing structural damage and chemical changes in the materials. The aging properties are driven by a combination of materials composition, processing history, and self-irradiation effects. Understanding these driving forces requires knowledge of both thermodynamic and kinetic properties of these materials. Advances in computer power and simulation techniques have allowed us to simulate the materials behavior on different scales. Recent progress in applications of density functional theory (DFT), molecular dynamics (MD) and kinetic Monte Carlo (KMC) to study of the properties of plutonium and its compounds in China has been reviewed.

Contents
1 Introduction
2 Electronic structure of plutonium and its compounds
2.1 Electronic structure of plutonium
2.2 Electronic structure of plutonium compounds
3 Adsorption of gases on surfaces of plutonium and its oxides
4 Self-radiation damage in plutonium
5 Conclusions and outlook

Key words: plutonium, plutonium compounds, electronic structure, multiscale simulation, aging

中图分类号: 

()


[1] Cooper N G. Challenges in Plutonium Science. USA: Los Alamos Laboratory, 2000. 1-10

[2] Meng D Q, Zhu Z H, Jiang G. Journal of Molecular Structure, 2002, 610: 241-245

[3] Wang Y, Sun Y F. J. Phys. : Condens. Matter, 2000, 12: L311-L316

[4] 李赣( Li G), 赖新春(Lai X C), 孙颖(Sun Y). 物理化学学报(Acta. Phys. Chim. Sin. ), 2005, 21: 686-689

[5] Liu T, Cai T, Gao T, Li G. Physica B, 2010, 405: 3717-3721

[6] Huang L, Chen C A. J Phys: Condens. Matter, 2007, 19: art. no. 476206

[7] Sun B, Zhang P, Zhao X G. J. Chem. Phys. 2008, 128: art. no. 084705

[8] Sun B, Zhang P. Chinese Physics B, 2009, 14: 1360-1370

[9] Zhang P, Wang B T, Zhao X G. Phys. Rev. B, 2010, 82: art. no. 1441110

[10] Shi H L, Chu M F, Zhang P. J. Nucl. Mater., 400: 151-156

[11] Shi H L, Zhang P. arXiv: 0909.5517v2 http: //arxiv. oxg/PS_cache/arxiv/pdf/0909/0909. 5517v2. pdf

[12] Wang B T, Zhang P. arXiv: 1010.2297v1 http: //arxiv. oxg/PS_cache/arxiv/pdf/1010/1010. 2297v1. pdf

[13] Li Y X, Gao T, Zhu Z H. Chinese Journal of Chemistry, 2006, 24: 1321-1326

[14] Gao T, Wang H Y, Jiang G, Zhu Z H. Nuclear Physics Review, 2002, S1: 01-06

[15] Meng D Q, Zhu Z H, Luo D L, Jiang G. Progress in Natural Science, 2006, 16: 248-254

[16] Li Q, Zhu Z, Wang H Y, Jiang G. Journal of Molecular Structure, 2002, 578: 177-180

[17] 蒙大桥(Meng D Q), 蒋刚(Jiang G), 刘晓亚(Liu X Y), 罗德礼(Luo D L), 张万箱(Zhang W X), 朱正和(Zhu Z H). 物理学报(Acta. Phys. Sin), 2001, (7): 1268-1273

[18] 李跃勋(Li Y X), 高涛(Gao T), 朱正和(Zhu Z H), 齐新华(Qi X H), 蒙大桥(Meng D Q), 汪小琳(Wang X L), 孙颖(Sun Y). 原子与分子物理学报(J. At. Mol. Phys. ), 2005, (2): 305-310

[19] Li Q, Gao T, Wang H Y, Jiang G, Zhu Z H, Sun Y, Wang X L, Fu Y B. China Nuclear Science and Technology Report, 1999, (1): 11-17

[20] 蒙大桥(Meng D Q), 朱正和(Zhu Z H), 罗德礼(Luo D L), 蒋刚(Jiang G). 自然科学进展 (Prog. Nat. Sci. ), 2005, 15: 669-677

[21] 谢安东(Xie A D), 蒙大桥(Meng D Q), 罗德礼(Luo D L), 马美仲(Ma M Z), 朱正和(Zhu Z H). 物理学报(Acta. Phys. Sin), 2006, 55: 2180-2184

[22] 邹乐西(Zhou L X), 孙颖(Sun Y). 原子与分子物理学报(J. At. Mol. Phys. ), 2000, (3): 459-464

[23] Lu C H, Ni S J, Sun Y. Nuclear Science and Techniques, 2008, 19: 152-158

[24] 罗文华(Luo W H), 蒙大桥(Meng D Q), 李赣(Li G), 陈虎翅(Chen H C). 物理学报(Acta. Phys. Sin.), 2008, 57(1): 160-164

[25] Xiong X L, Wei H Y, Hu R, Wang G Q, Luo S Z. Computer and Applied Chemistry, 2010, 8: 313-318

[26] 蒙大桥(Meng D Q), 罗文华(Luo W H), 李赣(Li G), 陈虎翅(Chen H C). 物理学报(Acta. Phys. Sin), 2009, 58(12): 8224-8228

[27] 陈丕恒(Chen P H), 董平(Dong P), 白彬(Bai B), 李矩(Li J). 核化学与放射化学(J. Nucl. Radiochem. ), 2008, (4): 210-214

[28] 陈丕恒(Chen P H), 董平(Dong P), 白彬(Bai B), 李矩(Li J). 计算物理(Chinese Journal of Computational Physics), 2009, 25(5): 786-790

[29] 敖冰云(Ao B Y), 汪小琳(Wang X L), 陈丕恒(Chen P H), 赖新春(Lai X C). 原子能科学技术(Atomic Energy Science and Technology), 2009, 43: 37-42

[30] Ao B Y, Yang J Y, Wang X L, Hu W Y. J. Nucl. Mater, 2006, 350: 83-88

[31] Ao B Y, Chen S X, Jiang G Q. J. Alloys Comp., 2005, 390: 122-126

[32] Ao B Y, Wang X L, Hu W Y. Yang J Y, Physica Status Solidi (b), 2008, 8: 1493-1497
[1] 徐怡雪, 李诗诗, 马晓双, 刘小金, 丁建军, 王育乔. 表界面调制增强铋基催化剂的光生载流子分离和传输[J]. 化学进展, 2023, 35(4): 509-518.
[2] 杨越, 续可, 马雪璐. 金属氧化物中氧空位缺陷的催化作用机制[J]. 化学进展, 2023, 35(4): 543-559.
[3] 国纪良, 彭剑飞, 宋爱楠, 张进生, 杜卓菲, 毛洪钧. 机动车尾气二次有机气溶胶生成研究[J]. 化学进展, 2023, 35(1): 177-188.
[4] 陈阳, 崔晓莉. 锂离子电池二氧化钛负极材料[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1249-1269.
[5] 刘晓旸. 高压条件下的凝聚态化学[J]. 化学进展, 2020, 32(8): 1184-1202.
[6] 王红娟, 时蜜, 田璐, 赵亮, 张美芹. 指纹遗留时间的研究方法[J]. 化学进展, 2019, 31(5): 654-666.
[7] 叶跃坤, 池滨, 江世杰, 廖世军. 质子交换膜燃料电池膜电极耐久性的提升[J]. 化学进展, 2019, 31(12): 1637-1652.
[8] 王晓方, 胡殷, 潘启发, 杨瑞龙, 龙重, 刘柯钊. 铀氮化物晶体结构及电子结构[J]. 化学进展, 2018, 30(12): 1803-1818.
[9] 欧阳洁, 杨国胜, 马玲玲, 罗敏, 徐殿斗. 大气污染物中人工放射性铯-钚-铀同位素示踪技术的发展与应用[J]. 化学进展, 2017, 29(12): 1446-1461.
[10] 靳永勇, 郝盼盼, 任军, 李忠. 单原子催化——概念、方法与应用[J]. 化学进展, 2015, 27(12): 1689-1704.
[11] 苏静, 李隽. 锕系化合物荧光光谱理论研究进展[J]. 化学进展, 2011, 23(7): 1329-1337.
[12] 王艳 陶占良 陈军. 具有18电子结构的镁基过渡金属氢化物* [J]. 化学进展, 2010, 22(01): 234-240.
[13] 孔德生,吕文华,冯媛媛,毕思玮. DSA电极电催化性能研究及尚待深入探究的几个问题*[J]. 化学进展, 2009, 21(6): 1107-1117.
[14] 田蒙奎,上官文峰,王世杰,欧阳自远. 可见光响应光解水制氢的半导体光催化剂*[J]. 化学进展, 2007, 19(05): 680-688.
[15] 李小罡,徐愉,刘云圻,朱道本,杨世和. 富勒烯金属包合物的研究进展*[J]. 化学进展, 2000, 12(04): 385-.
阅读次数
全文


摘要

钚及其化合物的理论研究