摘要：本文采用第一性原理密度泛函理论研究了Zr元素对UO2结构与力学性能的影响。计算结果表明,随着Zr元素含量的增加,UO2的晶格参数、晶胞体积均逐渐减小。其中,掺杂形成能,U-O键,Zr-O键和O-O键的单位键长随着Zr元素的增加而降低。通过计算其弹性模量,发现Zr含量在20wt%前,随着Zr含量的增加,UO2的体模量略微增大,而剪切模量略微降低;当Zr的含量达到40wt%时,UO2体模量随着Zr含量的增加而明显增大,剪切模量反而增大。同时,随着Zr含量的增加,UO2的B/G值不断增加,材料呈脆性向塑性转变的趋势。

摘要：点阵参数是晶体结构的基本参数，对固溶体研究具有重要作用。本研究制备了ZrO2质量分数（wt％）为0～30％的ZrO2-UO2陶瓷粉体，经高温烧结获得U1-xZrxO2燃料样品。应用X射线衍射分析技术，采用纳尔逊外推函数（sin^-1θ＋θ^-1）cos^2θ/2研究了U1-xZrxO2固溶体的点阵参数随ZrO2含量变化的规律。结果表明：ZrO2含量低于30wt%及烧结温度高于1650℃时ZrO2能完全固溶于UO2中形成U1-xZrxO2固溶体，其点阵参数随ZrO2含量的变化呈良好线性关系，与Vegard定律吻合。