РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИКО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МНОГОМАСШТАБНЫХ РАСЧЕТОВ ДИФФУЗИИ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ В ТОПЛИВНЫХ МАТЕРИАЛАХ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ИХ РАДИАЦИОННОГО СТАРЕНИЯ, ПЕРВОПРИНЦИПНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ, МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. ЭТАПЫ 2023-2024 ГОДОВ (промежуточный, этап 1) Договор от 23 мая 2023 г. № 17706413348210001380/Д-2616-23

Объектами исследования являются процессы самодиффузии и диффузии ксенона и ксеноновых пузырьков в кристаллической решетке мононитрида урана, а также диоксид циркония (ZrO2) в твердой кристаллической фазе. Цели работы – разработка методов для моделирования диффузии и выхода газовых продуктов деления в нитриде урана с учетом наличия межзеренных границ, нахождение температурных зависимостей комплекса свойств ZrO2 в твердой фазе вплоть до температуры плавления. Методы проведения работы – численное моделирование методом классической молекулярной динамики с машинно-обученными потенциалами, а также метод функционала плотности с квазигармоническим приближением для ионов и метод квантовой молекулярной динамики. В результате выполнения работ разработан нелинейный машинно-обученный потенциал межатомного взаимодействия типа SNAP для системы U-N, реализован метод создания термодинамически равновесных межзеренных границ в нитриде урана и рассчитана энергия их образования, рассчитана энергия миграции точечных дефектов в нитриде урана методом упругой ленты и непосредственно из конечно-температурных МД расчетов для трех различных моделей потенциала, включая новую модель SNAP. Рассчитаны температурные зависимости термодинамических, механических и транспортных свойств ZrO2 для трех различных кристаллических структур вплоть до температуры плавления.