Дипломдық жоба 5В060500 «Ядролық физика»

r
) = 
ρ(
r
,
r´
) арқылы нақты анықтау керек деп болжады. 
Толық энергия жүйесі бұл жағдайда: 
E(ρ(r)) = 
∫ 𝑉
(r) ρ(r)dr + T [ρ(r)] + 
1
2
ρ(𝐫)ρ(𝐫´)
𝐫−𝐫´
d
r´
dr + E
xe
[ρ(r)] (5) 
(5) оң жақ бөліктің бірінші термині өзара әрекеттесетін жүйенің сыртқы 
әсер ету потенциалын сипаттайды. Мысалы, электрондардың атом ядросына 
тартылуы, екінші термин электрондардың кинетикалық энергиясын 
сипаттайды, үшінші термин Хартри деп аталады. Электронды – электронды 
кулонды итеруді сипаттайтын ұғым, ал соңғы термин алмасу – корреляциялық 

39 
потенциал деп аталады және барлық басқа салымдарды, атап айтқанда көп 
электронды өзара әрекеттесуді қамтиды.
Толық энергияның функционалдығын өзгерту, Кона-Шемнің бір 
электронды теңдеулерін (Хартри-Фок теңдеулеріне ұқсас) алуға болады: 
(H+J-V
xe
)(r) = ε
i
(r) (6) 
Электрондық тығыздыққа байланысты ρ(r) Кона-Шем теңдеулеріндегі 
Гамильтон және Кулон операторлары Н және J, бұл теңдеулер өздігінен 
жүретін әдіспен шешілуі керек. Қатты денелердегі DFT-дің қазіргі есептеулері 
бірнеше негізгі параметрлермен анықталады: (i) алмасу-корреляциялық 
функционалдықты таңдау, (ii) Кона-Шемнің ішкі функцияларын кеңейту үшін 
негізгі жиынтықты таңдау (жалпақ толқындар немесе локализацияланған 
негізгі функциялар) және (iii) иондық қаңқа мен валентті электрондардың 
өзара әрекеттесуін сипаттау әдісін таңдау (толық потенциалды тәсіл немесе 
псевдопотонциалды тәсіл). 
18 Сурет. DFT негіздері. 
UN (001) беткі қабатындағы атомдарды біріктірудің бастапқы 
механизмін түсіну үшін O_ads-тің идеалды және ақаулы беті үшін осы 
субстрат бойымен көші-қонның энергетикалық және құрылымдық 
мүмкіндіктерін нақтылау қажет. UN (001) бойынша оттегі адатомдарының 
қозғалғыштығын бағалау үшін біз эмпирикалық емес спин-полярланған 
есептеулер сериясын жүргіздік.
1-позициядан 2-позицияға ауысу үшін энергияның есептелген 
артықшылығы оттегі адатына ≈ 2 эВ тең. 

40 
19 Сурет. U_surf (сол жақта) атомының жоғарғы жағындағы бастапқы 
позициядан (1) төмен біріктіру кедергісі бар оттегі атомын N_surf (2) жақын 
орналасқан бос орынға есептеу үшін қолданылатын беттік модельдің жоғарғы 
(a) және бүйір (b) көрінісі. 
20 Сурет. 2D бос орынның бетіне жақын орналасқан U_surf атомының 
жоғарғы жағында адсорбцияланған О атомдары үшін ρ электронды зарядының
тығыздығын қайта бөлу бөлімі N. 
Осылайша, көші-қон кедергілерінің салыстырмалы түрде төмен 
болуына байланысты біз О_ads атомдарының жер бетінде жеткілікті жоғары 
қозғалғыштығын байқаймыз. Екінші жағынан, біз оттегі атомдарын U_surf 
атомының жоғарғы жағындағы адсорбцияның ең жақын учаскесінен 
қолданыстағы N бос орынға біріктіру мүмкіндігін көрсеттік. 
UN бетінің тотығу жолдарының бірі, UN бетіне жақын оксинидтердің 
пайда болуы. Осылайша, оттегінің бір бос жұмыс орындарымен әрекеттесуін 
сипаттау өте маңызды. Әдебиеттен белгілі болғандай, осы уақытқа дейін 
бастапқы ақаулардың статикалық және динамикалық қасиеттеріне көп көңіл 
бөлінді. 

41 
Біздің есептеулеріміз бетіндегі аударма векторының 2х2 және 3х3 
кеңейтімі бар супер-ойыншылар үшін жасалды. Оттекпен қапталған N және U 
бос орындар 2D плитасының беткі, жер асты және орталық қабаттарында 
орналасқан. Симметриялы плитада айна қабаттарының болуына байланысты 
орталық айна жазықтығынан басқа ақаулардың екі жақты симметриялы 
орналасуын есептеуге болады. Осылайша, есептеу шығындарын азайтады. 
Спиндік магниттік момент FM үшін барлық есептеулерде босансыған.
8 Кесте. Біріктіру энергиясы мен ерігіштігін есептеу үшін берілген 
күйлер. 
Ақаулардың үлкен концентрациясы ρ (r) электронды тығыздықты қайта 
бөлудің 2D айырмашылығымен суреттеуге болатын белгілі бір өлшемді 
әсерлерді тудырады. Бұл бөлімдер бетіндегі N бос орынға кіретін оттегі 
атомдары үшін көрсетілген. 5 қабатты плитаның ішінде екі симметриялы 
орналасқан ақаулардың болуы, олардың өзара әрекеттесуін тудырады. 
Плитаның қалыңдығын арттыру бұл әсерді азайтады. Ұқсас әсерлер айна 
жазықтарындағы ақаулардың айналасында электронды тығыздықты қайта 
бөлуде де байқалады. Бұл жағдайда супер ұяшықтар мөлшерінің әсері N бос 
жұмыс орны үшін қарастырылғанға ұқсас. Алайда, беткі U бос орын болған 
жағдайда, О атомдары мен көрші N атомдары арасындағы электронды 
тығыздықтың үлкен концентрациясы жер асты қабатында, N бос орынға 
қарағанда байқалды. Осылайша, плитаның қалыңдығының әсері бұл жағдайда 
бағаланбауы мүмкін.

42 
21 Сурет. a) бес қабатты плитадағы оттегі атомдарының жиілігі 3х3. b) 
2х2 жеті қышқыл плитадағы оттегі атомдарының кезеңділігі. c) 3Ч3 жеті 
қышқыл плитадағы оттегі атомдарының кезеңділігі. 
22 Сурет. 2D ρ (r) 7 қабатты (001) плитасының орталық қабатындағы N 
бос орынға кіретін оттегі атомдарының айналасында, супер ұяшықтардың 
кеңеюі (а) 2х2 және (b) 3х3. [20] 

43 
ҚОРЫТЫНДЫ 
Ядролық отынды қалпына келтіру технологиясы үшін реактордан 
шығарылатын отынның сипаттамалары өте маңызды: химиялық және 
радиохимиялық құрам, бөлінетін материалдардың құрамы, белсенділік 
деңгейі. 
Бастапқыда реактордың көптеген түрлері қарастырылды. Алайда, тізім 
ең перспективті технологияларға шоғырлану үшін қысқартылды. Жоғары 
температуралы ядролық реактор сонымен қатар сутегі өндірісі арқылы жоғары 
сапалы жылу шығару процесін қамтамасыз ету үшін қарастырылды. 
UN (001) бойынша оттегі адатомдарының қозғалғыштығын бағалау 
үшін біз эмпирикалық емес спин-полярланған есептеулер сериясын жүргіздік. 
. Әдебиеттен белгілі болғандай, осы уақытқа дейін бастапқы ақаулардың 
статикалық және динамикалық қасиеттеріне көп көңіл бөлінді. 
Нәтижесінде, 4-ші буындағы ядролық реакторлардың жүйелеріне, 
ядролық отынға және оларға қойылатын талаптарға жан-жақты талдау 
жүргізілді. Жұмыстың мақсаты уран нитридінің ядролық отынын сынақ 
жүйесі ретінде тотықтыру және тотығу әсерді жақсартатынын дәлелдеу болды.

44 
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ 
1 Бекман И.Н. Урановое производство. Учеб.пособие. М.: Московский 
государственный университет им. М. В. Ломоносова, 2009. 
2 Будущее ядерной энергетики. Междисциплинарное исследование 
Массачусетского 
технологического 
института. 
Массачусетс, 
2008 
(http://web.mit.edu/nuclearpower). 
3 
Годлевская 
Е. 
Урановая 
глобализация. 
(http://www.rbcdaily.ru/2009/06/16/industry/419105). 
4 Кузнецов В. М. Настоящее и будущее быстрых реакторов// Проблемы 
глобальной безопасности. 2001. №2. 
5 Кузнецов В. М. Сравнительная потенциальная опасность предприятий 
ядерного топливного цикла// Башкирский химический журнал. Уфа, 2005. Т. 
12. №2. 
6 Обзор ядерных технологий-2001. Материалы 55-й очередной сессии IAEA 
(http://www.iaea.org/About/Policy/GC/GC55/.../Russian/ gc55-23_rus.pdf). 
7 Переработка отработавшего ядерного топлива на комплексе РТ-1: История, 
проблемы, перспективы/ Глаголенко Ю. В., Дзекун Е.Г., Ровный С.И., Сажнов 
В. К., Уфимцев В. П. и др.// Вопросы радиационной безопасности. 1997. №2. 
8 Уран – главный металл атомной энергетики// Атомная стратегия. 2005. №18. 
9 Uranium Marketing Annual Report (http://www.eia.gov/uranium/marketing). 
10 World Nuclear Association (http://www.world-nuclear.org). 
11 Преображенская Л. Б., Зарубин В.А., Никандорова А.В. Популярно о 
ядерной энергетике. Москва. ИздатАТ-1993, 48б. 
12 Мурогов. В. М., Троянов М. Ф., Шмелев А. Н. Использование тория в 
ядерных реакторах. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 95б. 
13 Фрост. Б. Твэлы ядерных реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 247б. 
14 Урсу И. Физика и технология ядерных материалов. – М.: Энергоатомиздат, 
1988. – 479б. 
15 Поглащающие материалы для регулирования ядерных реакторов/ пер. с 
англ., под ред. Арабея Б. Г. И Чекунова В. В. – М.: Атомиздат, 1965. – 450б. 
16 Корсаков В. С. Технология реактростроения/ Корсаков В.С., Выговский 
В.Ф., Михан В. И. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Атомиздат, 1992. – 432б. 
17 Тураев Н. С., Жерин И. И. Химия и технология урана. – М.: Издательский 
дом «Руда и металлы», 2006. – 396б. 
18 Переработка топлива энергетических реакторов. Пер. с англ./ Под ред. 
проф. Шевченко В. Б. – М.: Атомиздат, 1972. – 263б. 
19 Жиганов А. Н., Гузеев В. В., Андреев Г. Г. Технология диоксида урана, как 
керамического ядерного топлива. – Томск, 2003. 
20 Смайли С. Аппаратурное оформление гетерогенных процессов в 
технологии урана. – М.: Госатомиздат, 1963. 

«Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ
УНИВЕРСИТЕТІ» ШЖҚ РМК
БЕТ 1 ден 1
Дипломдық жұмыс/жоба, магистрлік диссертация/жоба туралы ақпарат
Оқу жылы:
2020 - 2021
Факультеті:
Физика-техникалық
Мамандығы:
5B060500
Ядролық физика
(шифрі)
(атауы)
Ғылыми жетекшісі:
Усеинов Абай Бакытжанович
(толық Т.А.Ә.)
Бітіруші:
Дюсенова Айым Адлетовна
(толық Т.А.Ә.)
Оқу тілі:
Қазақ тілі
Жұмыстың
жазылған негізгі
тілі:
Қазақ тілі
Жұмыстың
тақырыбы:
4-ші буындағы ядролық реакторларға арналған уран нитридті
отынның тотығуын зерттеу
Жұмыстың түрі:
Дипломдық жұмыс
(дипломдық жұмыс/жоба, магистрлік диссертация/жоба)
Анықтама берген күн: 06.05.2021