Моделирование поверхностных свойств нанокристаллического диоксида урана методом молекулярной динамики

Методом молекулярной динамики проводится моделирование наноразмерных кристаллов UO$_2$. Рассчитаны температуры фазовых переходов для наноразмерных кристаллов диоксида урана. Установлено, что температуры плавления и перехода в суперионное состояние (плавление анионной подрешетки) нанокристаллов понижается с уменьшением их размера. Например, для кубического нанокристалла размером 3.3 nm температура плавления $T_m\sim$ 2300 K, т. е. почти на 1000 K ниже температуры плавления макрокристалла. Рассчитанные значения поверхностной энергии согласуются с экспериментальными данными. Получена зависимость поверхностной энергии от размера нанокристаллов UO$_2$. Исследовано влияние температуры нанокристаллов на величину поверхностной энергии. Рассматривая модели гетерогенного плавления, получена зависимость толщины расплавленного слоя от температуры. Полученные параметры и зависимости могут быть использованы для проведения дальнейшего анализа при рассмотрении свойств и параметров микроструктуры ядерного топлива в процессе его эксплуатации.