Accurate Predictions of Volatile Plutonium Thermodynamic Properties
Notice bibliographique
Résumé
The ability to predict the nature and amounts of plutonium emissions in industrial accidents, such as in solvent fires at PUREX nuclear reprocessing facilities, is a key concern of nuclear safety agencies. In accident conditions and in the presence of oxygen and water vapor, plutonium is expected to form the three major volatile species PuO2, PuO3, and PuO2(OH)2, for which the thermodynamic data necessary for predictions (enthalpies of formation and heat capacities) presently show either large uncertainties or are lacking. In this work we aim to alleviate such shortcomings by obtaining the aforementioned data via relativistic correlated electronic structure calculations employing the multi-state complete active space with second-order perturbation theory (MS-CASPT2) with a state-interaction RASSI spin–orbit coupling approach, which is able to describe the multireference character of the ground-state wave functions of PuO3 and PuO2(OH2). We benchmark this approach by comparing it to relativistic coupled cluster calculations for the ground, ionized, and excited states of PuO2. Our results allow us to predict enthalpies of formation ΔfH⊖(298.15 K) of PuO2, PuO3, and PuO2(OH)2 to be −449.5 ± 8.8, −553.2 ± 27.5, and −1012.6 ± 38.1 kJ mol–1, respectively, which confirm the predominance of plutonium dioxide but also reveal the existence of plutonium trioxide in the gaseous phase under oxidative conditions, though the partial pressures of PuO3 and PuO2(OH)2 are nonetheless always rather low under a wet atmosphere. Our calculations also permit us to reassess prior results for PuO2, establishing that the ground state of the PuO2 molecule is mainly of 5Σg+ character, as well as to confirm the experimental value for the adiabatic ionization energy of PuO2.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,012 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».