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深圳超算李扬中博士重要研究成果发表

2020-06-16

近日,国家超算深圳中心李扬中博士运用超级计算机,对UO2的氧原子缺陷进行大规模的分子动力学模拟,发现了一类更稳定的新型缺陷结构。相关工作已于近期发表在金属和无机材料研究的顶尖期刊《Acta Materialia》(《材料学报》)上。

核能作为当代已知的唯一一种具有可持续性的清洁能源,对国家安全、经济发展、民生等方面具有重要作用。因为核燃料具有放射性,完成核燃料相关实验成本高昂,所以对核燃料的研究通常采用计算机模拟的形式进行。

传统模拟方法通常是基于密度泛函理论,但受限于模拟系统的尺寸,无法计算包含足够多缺陷原子的体系。李扬中博士另辟蹊径,采用分子动力学方法,配以一套高准确性和高灵活性的全局势函数参数进行模拟。

李扬中以大量铀氧化物结构数据为样本,使用多维度的Simplex算法进行训练。最终在模拟规模比传统密度泛函理论多达1000倍的情况下,发现了一类更稳定的新型缺陷结构。分析表明,这种新结构模型能够解释UO2材料所有已知的氧缺陷实验现象。它的提出使得在此方向上的研究实现了多年来未有的突破,这表明,新分析算法结合大规模高性能计算,可以作出突破性成果。

该研究成果近期以“A fundamental understanding of the structures of oxygen defect clusters in UO2 x, U4O9and U3O7: from the perspective of Tetris cubes为题在《Acta Materialia》(《材料学报》)上发表(Li, Acta Mater. 194 (2020), 482-495)。《Acta Materialia》是金属和无机材料研究的顶尖期刊,该研究由李扬中博士1人独立完成,国家超算深圳中心为唯一署名单位。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.05.032