高温高密度氢(氘)的物态方程——离解效应研究

摘要

高温高压下流体氢将发生离解化学反应,形成具有相互作用的氢分子和氢原子混合体系,此时粒子间的相互作用复杂.利用单组分流体近似的范德瓦尔斯混合模型,将混合物粒子间的相互作用等效为单组分粒子间相互作用,从而简化了对体系的统计热力学处理;并由自由能函数极小化确定化学平衡时各组分含量、体系的内能、压强.研究了温度在10 000 K以下、密度在0.6 g/cm3以下(相应摩尔体积大于3.3 cm3/mol)区间的热致离解和压致离解现象对流体氢(氘)状态方程的影响.所得结果与双组分流体变分理论计算以及第一原理的分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟结果以及二级轻气炮实验数据进行了比较,它们之间的一致性表明:用单组分流体近似的范德瓦尔斯混合模型处理氢(氘)分子的离解区域的物态方程是成功的.