journal article·2011-12

Study of cerium solubility in Gd2Zr2O7 by DFT+U calculations

X.J. Wang, H.Y. Xiao, X.T. Zu, W.J. Weber

Journal of Nuclear Materials· Volume 419· Issue 1-3
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Abstract

Abstract The pyrochlore Gd 2 Zr 2 O 7 has been proposed as a favorable structure for the immobilization of actinide nuclear waste, due to its high radiation resistance. Because CeO 2 exhibits similar properties and radiation response to many actinide dioxides, it is often used as a surrogate for actinide dioxides in both experimental and computational studies. In the present work, we investigate the solubility of Ce in Gd 2 Zr 2 O 7 , as well as the energetic and electronic properties of Gd 2− y Ce y Zr 2 O 7 , based on density functional theory plus Hubbard U correction (DFT + U). Our calculations show that Gd 2 Zr 2 O 7 and Ce 2 Zr 2 O 7 form a solid solution over the entire range of Ce content, in excellent agreement with experiments. The increased stability of the ordered pyrochlore structure with increasing Ce content may affect radiation resistance.
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Research context

OpenAlex topics: Nuclear materials and radiation effects · Nuclear Materials and Properties · Advanced Condensed Matter Physics

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