UO2 ve UCL3'ün sıvı yapısı ve halojenür tuzlarda donma
Liquid structure of UO2 and UCL3 and freezing in halide salts
Yazar: ÜNSAL AKDERE
Danışman: DOÇ.DR. ÇETİN TAŞSEVEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tezde yapılan çalışmaların amacı UCl3 ve UO2 sistemlerinin statik yapılarını ve transport özelliklerini anlamak ve halojenür tuzların donma kriterlerini incelemektir. Uranyum triklorür erimiş tuz teknolojisinin nükleer yakıt çevrimi alanındaki phyrokimyasal süreç içindeki tipik bileşenlerinden biridir. Uranyum dioksit ise önemli nükleer yakıtlardan biridir. Nükleer yakıtların, bir kazada sıcaklık artışı sonucu davranışlarının bilinmesi oldukça önemlidir. Statik yapılar sıvıhal teorisinin Ornstein-Zernike integral denklemini Hypernetted-Chain yaklaşımı ve bir rijit iyon potansiyeli ile çözerek hesaplanırken transport özellikleri grubumuzun diğer çalışanları tarafından bu model potansiyeli kullanılarak Moleküler Dinamik benzetimi ile bulunmuştur. Sonuçlar literatürde var olan deneysel verilerle uyumludur ve bu tehlikeli malzemelerin yüksek sıcaklıklardaki davranışlarının anlaşılmasına önemli katkıda bulunmaktadır. Tezin ikinci kısmıda halojenür tuzların donma kriterleri ve mekanizmaları incelenmiştir. Bu çalışmada da yine etkileşmeler uygun rijit iyon potansiyelleri ile modellenmiş ve yukarıda bahsedilen sıvıhal teorileri kullanılmıştır. ?Sıvı yapı faktörünün temel pikinin yüksekliği, donma çizgisinde sabit bir değere sahiptir? donma kriteri incelenerek halojenür tuzlar için geçerliliği araştırıldı ve kriterin sayı konsantrasyonu ile sınırlı olduğu sonucuna varıldı. Ayrıca donmanın tetiklendiğini işaret eden statik dielektrik fonksiyonunun ilk maksimumun konsantrasyon ve iyon mobilite karakteri ile belirlenen bir dağılıma sahip olduğu bulunmuştur.Anahtar Kelimeler: UO2, UCl3, süperiyonik iletkenler, halojenür tuzlar, sıvıhal teorileri, statik yapı, donma kriteri

Abstract:
This thesis aims to investigate the static structure and transport properties of molten UCl3 and UO2 and to study the static freezing criterion of Halide salts. UCl3 is a typical component of phyrochemical process in the area of nuclear fuel cycle technology and UO2 is one of the important nuclear fuels. It is vital to know the high temperature behavior of the nuclear fuels during an accident. The static structure is calculated by solving the Ornstein-Zernike integral equation of liquid state theories in conjunction with Hypernetted-Chain approximation together with a rigid ion potential. The transport properties of these systems are investigated via Molecular Dynamics simulation done by the other members of our research group using the model potential of this work. Result are in agreement with available experimental data in literature and have an important contribution to understand the behavior of these dangerous systems at high temperature. In the second part of this work freezing criterion and mechanism of halide salts are investigated using liquid state theories together with the proper rigid ion potential. The validity of the static criterion that the amplitude of the principal peak of the liquid structure factor has a constant value along the freezing line for halide salts is investigated and it?s concluded that the criterion is restricted to the number concentration. Moreover the distribution of the first maximum in the static dielectric function is determined by the concentration and the character of ion mobility.Keywords: UO2, UCl3, superionic conductors, Halide salts, liquid state theories, static structure, freezing criterion