All
All

What are you looking for?

All
Results
Organizations

Quick search

  • Projects supported by TA ČR
  • Excellent projects
  • Projects with the highest public support
  • Current projects

Smart search

  • That is how I find a specific +word
  • That is how I leave the -word out of the results
  • “That is how I can find the whole phrase”

Novel fuel materials for the IVth generation nuclear reactors

Project goals

The subject of the current research is understanding of the unusual properties of the nuclear fuel materials for IVth generation reactors, actinide compounds, namely uranium, thorium and plutonium carbides. Comprehensive studies of the electronic, magnetic, elastic, dynamical, and thermodynamical properties of various phases in the (U/Th/Pu)-C systems are to be carried out based on the first-principles calculations. The primary goal is an insight into the nature of the thermal expansion phenomenon, of actinide carbides and especially the negative thermal expansion of UC2. The origin of this phenomenon still remains unknown. Second main issue is to explore the effect of strong electron correlations and the spin-orbit interactions (SOI) on the electronic and magnetic structure as well as on the lattice dynamics of the defect-free and defected, from strong nuclear radiation, actinide carbides.

Keywords

lattice vibrationsthermal expansionfirst-principles calculationsab initioactinidesspin-orbit interactionnuclear materialsphase diagramsf-electron correlation effects

Public support

  • Provider

    Czech Science Foundation

  • Programme

    Standard projects

  • Call for proposals

    Standardní projekty 21 (SGA0201700001)

  • Main participants

    Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava / IT4Innovations

  • Contest type

    VS - Public tender

  • Contract ID

    17-27790S

Alternative language

  • Project name in Czech

    Nové materiály paliv pro jaderné reaktory IVté generace

  • Annotation in Czech

    Projekt spočívá v pochopení mechanických a termodynamických vlasností sloučenin jaderných paliv IV. generace reaktorů, sloučenin obsahujících f-elektrony, jmenovitě karbidy a tetrafluoridy uranu, thória a plutonia. Na základě výpočtů elektronové struktury, vycházejících z prvních principů, bude u (U/Th/Pu)-C systémů určeno jejich magnetické, elastické, dynamické (fonony) a termodynamické chování. Hlavním cílem je vysvětlení teplotní roztažnosti aktinidových karbiů, a zejména negativní teplotní roztažnosti pozorované u UC2, na atomové úrovni. Původ tohoto jevu nebyl zatím vysvětlen. Neméně důležitým cílem je studium efektů silné elektronové korelace a vlivu spin-orbitální interakce na elektronovou a magnetickou strukturu těchto f-elektronových karbidů, a zejména jejich vliv na dynamiku mříže, jak pro systémy bez defektů, tak s defekty na uhlíkové podmřížce, které vznikají často působením silné radiace.

Scientific branches

  • R&D category

    ZV - Basic research

  • CEP classification - main branch

    BM - Solid-state physics and magnetism

  • CEP - secondary branch

  • CEP - another secondary branch

  • 10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)

Completed project evaluation

  • Provider evaluation

    V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)

  • Project results evaluation

    The project deals with the study of properties of actinides (their compounds) using DFT analysis for potential applications in nuclear engineering. The results correspond to the objectives of the project. DFT analysis was applied also to other materials within the international cooperation. The results were published in about 40 publications and presented at a number of conferences and workshops.

Solution timeline

  • Realization period - beginning

    Jan 1, 2017

  • Realization period - end

    Dec 31, 2019

  • Project status

    U - Finished project

  • Latest support payment

    Apr 3, 2019

Data delivery to CEP

  • Confidentiality

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

  • Data delivery code

    CEP20-GA0-GA-U/02:1

  • Data delivery date

    Jul 23, 2020

Finance

  • Total approved costs

    3,044 thou. CZK

  • Public financial support

    2,414 thou. CZK

  • Other public sources

    630 thou. CZK

  • Non public and foreign sources

    0 thou. CZK

Basic information

Recognised costs

3 044 CZK thou.

Public support

2 414 CZK thou.

79%


Provider

Czech Science Foundation

CEP

BM - Solid-state physics and magnetism

Solution period

01. 01. 2017 - 31. 12. 2019