Первопринципное изучение поведения трития в расплавленном FLiBe

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано поведение трития в расплавленном FLiBe, в том числе при наличии в нем He, при рабочих температурах ЖСР. Установлено, что присутствие гелия во фторидном расплаве не сильно изменяет парциальную функцию радиального распределения тритий-фтор. В солевом расплаве наблюдается преимущественное связывание трития с одним и двумя ионами фтора, когда длина связи между тритием и фтором ограничивается радиусом первой координационной сферы. Показано, что при температуре 1073 K тритий чаще связывается с одним ионом фтора, но в присутствии He это преимущество не является явным, а смена координации трития усиливается. Более низкие температуры (T ≤ 973 K) способствуют связыванию 3H с двумя ионами фтора, но наличие He, создающее эффект роста температуры, может нарушить эту тенденцию. Сделан вывод, что тритий очень редко образует связи одновременно с тремя ионами фтора. Форма связывания трития фтором оказывает влияние на кинетические характеристики трития в расплавленном FLiBe.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Е. Галашев

Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: galashev@ihte.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

А. Ф. Анисимов

Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: galashev@ihte.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Lam S.T., Li Q.-J., Mailoa J. et al. // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. № 3. P. 1784. https://doi.org/10.1039/d0ta10576g
  2. Galashev A.Y., Rakhmanova O.R., Abramova K.A. et al. // J. Phys. Chem. B2023. V. 127. № . 5. P. 1197 https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c06915
  3. Forsberg C.W., Lam S., Carpenter D.M., et al. // Nucl. Technol. 2017. V. 197. № 2. P. 119. https://doi.org/10.13182/NT16-101
  4. Шишкова Т.А., Голубева А.В., Розенкевич М.Б.// Журн.физ.химии. 2023. Т. 97. № 10. С. 1371. https://doi.org/10.31857/S0044453723100205 [Shishkova T.A., Golubeva A.V., Rozenkevich M.B.// Rus. J. Phys. Chem. A Т. 97. № 10. P. 2079. https://doi.org/10.31857/S0044453723100205]
  5. Guo S., Zhang J., Wu W., Zhou W. // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 97. P. 448. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.05.003
  6. Kamei T. // Sustainability 2012. V. 4. № 10. P. 2399. https://doi.org/10.3390/su4102399
  7. Cantor S., Ward W.T., Moynihan C.T. // J. Chem. Phys. 1969. V. 50. № 7. P. 2874. https://doi.org/10.1063/1.1671478
  8. Soler J.M., Artacho E., Gale J.D., et al. // J. Phys. Condens. Matter. 2002. V. 14. № 11. P. 2745.
  9. https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/11/302
  10. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.1396
  11. Kurth S, Perdew J.P., Blaha P. // Int. J. Quantum Chem. 1999. V. 75. № 4—5. P. 889. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097-461X(1999)75:4/5<889:: AID-QUA54>3.0.CO;2-8
  12. Staroverov V.N., Scuseria G.E., Tao J., Perdew J.P. // Phys. Rev. B2004. V. 69. P. 075102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.075102
  13. Nose S.J. // Chem. Phys. 1984. V. 81. № 1. P. 511. https://doi.org/10.1063/1.447334
  14. Тойкка А.М., Мисиков Г.Х., Тойкка М.А. // Журн.физ.химии. 2023. Т. 97. № 6. С. 773. https://doi.org/10.31857/S0044453723060262 [Toikkaa A.M., Misikova G. Kh., Toikkaa M.A. // Rus. J. Phys. Chem. A, 2023. V. 97. № 6. P. 1098. https://doi.org/ 10.1134/S0036024423060262].
  15. Галашев А.Е., Анисимов А.Ф., Воробьев А.С. // Там же. 2023. Т. 97. № 12. С. 1690. https://doi.org/10.31857/S0044453723120099 [Galashev A.Y., Anisimov A.F., Vorob’ev A.S. // Rus. J. Phys. Chem. A 2023. V. 97. № 12. P. 2656. https://doi.org/10.1134/S0036024423120099]
  16. Calderoni P., Sharpea P., Hara M., Oya Y. // Fusion Eng. Design 2008. V. 83. 1331—1334. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2008.05.01

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Парциальные функции радиального распределения g3H-F(r) рассчитанные при температурах 873 (а) и 1073 K (б): сплошная линия — система FLiBe+3H+, пунктир — FLiBe+3H+ + He.

Скачать (76KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение средней длины связи, устанавливаемой в пределах первой координационной сферы во времени при различных температурах между ионом трития и ионами F– при отсутствии (а) и наличии (б) гелия в солевом расплаве FLiBe; жирными горизонтальными линиями показаны участки, на которых устанавливались связи иона трития с одним и тремя ионами фтора; в промежутках между этими линиями тритий связан с двумя ионами F–.

Скачать (213KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Частота появления связей иона трития с одним, двумя и тремя ионами фтора в первой координационной сфере, определяемой в системах: FLiBe+3H+(а) и FLiBe+3H+ + He (б) при различных температурах.

Скачать (186KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Примеры ионов, выбранных из первой координационной сферы, которые образуют (+/-) связи в условиях отсутствия и присутствия (обозначенного на рисунке в скобках) гелия в расплавленной солевой смеси FLiBe при различных температурах.

Скачать (46KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Время существования различных типов 3H+–iF– связи (i = 1—3) в пределах первой координационной сферы для систем: FLiBe+3H+ (а) и FLiBe+3H+ + He (б), полученное в ходе первопринципного МД-моделирования при T = 1073 K.

Скачать (143KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Средние квадраты смещения ионов фтора в системе FLiBe+3H++He при различных температурах; на вставке — аналогичные кривые для иона трития.

Скачать (88KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025