立方碳化硅中银输运的建模：整合分子动力学、界限平均与不确定性量化
材料科学
2025-12-09 v1
摘要
从 TRISO 燃料颗粒中释放的银可以迁移穿过 SiC 层并沉积在反应堆组件上，带来辐射危害和运行挑战。尽管提出了许多机制，但银通过完整 3C-SiC 的精确输运路径仍未解决。我们提出了一个物理信息模型，用于估算银在多晶 3C-SiC 中的有效扩散率。分子动力学（MD）模拟得出了 {\Sigma 3} 和 {\Sigma 9} 晶界（GBs）的扩散率，而其他晶界类型和体材料的扩散率则使用文献值。这些值通过考虑不同晶界输运特性的动态平均方法进行组合。对实验数据的贝叶斯推断提供了有效阿伦尼乌斯参数的置信区间，并揭示了活化能与指前因子之间的相关性。尽管均质化模型捕捉到了晶界介导的输运机制，但它相对于实验高估了银的扩散率。为了解决这个问题，引入了一个基于纳米孔可逆捕获的乘法校正因子。该因子从第一性原理推导而来，并证明能够重现观测到的输运行为。敏感性分析确定陷阱解吸能和 {\Sigma 9} 晶界扩散率是影响 Ag 输运的主要因素。由此产生的框架为 Ag 输运提供了一个机制性描述，适用于集成到更高尺度的燃料性能模型中。
引用
@article{arxiv.2508.14325,
title = {Modeling of silver transport in cubic SiC: Integrating molecular dynamics, bounds averaging, and uncertainty quantification},
author = {Mohamed AbdulHameed and Khadija Mahbuba and Mahmoud Yaseen and Amr Ibrahim and Daniel Moneghan and Benjamin Beeler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.14325},
year = {2025}
}