• LATEST
    • A PHP Error was encountered

      Severity: Notice

      Message: Undefined variable: latest

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48

      A PHP Error was encountered

      Severity: Warning

      Message: Invalid argument supplied for foreach()

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48


Struktur Kristal Fase Uranium Oksida Baru

Ilmuwan pada Nuclear Security Advanced Technologies Group pada Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Department of Energy (DEO) di Amerika Serikat (AS) baru-baru ini meriset 4.600 struktur kristal potensial berbeda dari susunan uranium oksida (uranium oxide) pada Metis—satu kelompok komputasi pada CADES (Compute and Data Environment for Science) di Amerika Serikat. Proyek riset ini didanai oleh  National Nuclear Security Administration, DOE dan National Technical Nuclear Forensics Center dalam US Department of Homeland Security di Amerika Serikat (Science Daily, 28/3/2019).

Sasaran riset itu ialah (1) membuat model uranium oksida, karena uranium oksida amorf tanpa satu tata struktur konsisten; (2) mengakselerasi proses identifikasi fase-fase oksida uranium yang baru; (3) memahami sifat uranium dan bentuk-bentuk oksida selama proses siklus bahan bakar nuklir; (4) mengembangkan bahan bakar atau bahan-bahan penyimpanan limbah, khususnya karena uranium oksida merupakan bahan bakar sebagian besar armada tenaga nuklir Amerika Serikat (DOE/Oak Ridge National Laboratory, 28/3/2019).

CADES menyediakan akses khusus bagi tim ilmuwan ORNL ke seluruh sistem Metis-- sistem dua-kabinet Cray XK7--selama 15 hari guna mengevaluasi struktur-strukturnya dengan menggunakan paket piranti lunak Universal Structure Predictor Evolutionary Xrystallography (USPEX) dan Vienna ab initio Simulation Package (VASP). Dengan algoritma genetik, tim ahli ORNL mempelajari struktur-struktur dalam satu kelompok komputasi Metis.  Algoritma genetik merupakan sarana komputasional memecahkan masalah secara efisien berdasarkan teori seleksi alam (Science Daily, 28/3/2019).

“Given the sheer number of calculations we had to execute to build this database of structures, we really needed the help of the CADES team. Without their support, as well as recent advances in computing power and research from other groups to develop genetic algorithms specifically applied to structure prediction problems, this project wouldn't have been possible,” papar Ashley E. Shield (DOE/Oak Ridge National Laboratory, 28/3/2019

Dengan metode algoritma genetik, tim ahli ORNL membuat pola hubungan statistik antara stabilitas struktural dan lingkungan uranium lokal, yang mempengaruhi kristalinitas bentuk-bentuk padat. Sasarannya ialah memahami lebih konkrit tentang cara bahan kristalin dan uranium amorf terbentuk dalam siklus bahan bakar nuklir.  “Our main goal is to try to understand some of these amorphous phases for uranium oxides. They arise during the nuclear fuel cycle and are difficult to study, but we hope that our computational approach will help us better characterize samples of these materials,” ungkap Ashley E. Shields, postdoctoral associate pada ORNL (DOE/Oak Ridge National Laboratory, 28/3/2019).

Linux Systems Engineer, Ketan Maheshwari, dan Computer Systems Analyst, Michael Galloway, dari CADES menyiapkan unsur komputasi, misalnya memodifikasi kode sumber agar USPEX lebih efisien terhadap Metis dan menciptakan srip-skrip pasca-pemrosesan—ekstrak informasi dari hasil komputasional – untuk mengurai hasil ilmiah. “To help the team run at such a large scale and successfully use GPUs, we installed and tested VASP at scale on Metis and troubleshot the jobs as needed to ensure the work was done in a timely and efficient manner,” ujar Maheshwari (DOE/Oak Ridge National Laboratory, 28/3/2019).

Tim ahli ORNL mengidentifikasi fase kristal berpotensi stabil pada satu bahan, U2O7, yang hanya diobservasi secara eksperimen sebagai fase amorf. Tim ilmuwan itu mempelajari juga 2.700 kemungkinan geometri kristal U2O7, selain 4.600 struktur orisinalnya. Hasil riset ini dirilis oleh jurnal Optical Materials, edisi awal 2019 (Ashley E. Shields, Andrew J. Miskowiec, J.L. Niedziela, Marie C. Kirkegaard, Ketan Maheshwari, Michael W. Ambrogio, Roger J. Kapsimalis, Brian B. Anderson, “Shining a light on amorphous U2O7: A computational approach to understanding amorphous uranium materials”, Optical Materials, 2019).

Andrew Miskowiec dan Jennifer L. Niedziela dari NSAT memimpin eksperimen kristalisasi U2O7 dari sampel UO3. Karena bahan U2O7 amorf dapat terbuat dari UO3 amorf. Ashley E. Shields dan tim ilmuwan ORNL membandingkan efek-efek tekanan hasil simulasi fase UO3 dan perkiraan struktur U2O7 serta mengidentifikasi tekanan-tekanan yang memungkinkan perubahan struktur yang diamati melalui eksperimen (Science Daily, 28/3/2019).

“We haven't found crystalline U2O7 in the lab yet, but what we did find was really unusual pressure behavior in amorphous UO3, which led us to some really interesting physics that we're still working to fully understand,” ungkap Ashely Shields yang telah menyusun data-base fluorida uranium (Maheshwari (DOE/Oak Ridge National Laboratory, 28/3/2019).

Oleh: Servas Pandur