锕系氮化物在第四代反应堆的应用中有很大的潜质,目前,已经得到了国内外许多研究组的广泛关注和研究。第四代反应堆的出现,更加引起了人们对核电利用的关切.有效利用核电需要继续改善核技术,尤其是有关安全和效率方面。　　 当今,除了金属氧化物燃料外,氮化物燃料因其优越的热物理性质,也参与到核燃料的竞争中来。氮化物核燃料具有高熔点、高热导、高密度以及与冷却剂(Na)有良好的兼容性等诸多优点。其中,高密度能带来更多的过剩中子,因此,它们有更高的潜力来使得裂变产物得到蜕变。另外,对于循环利用的可行性,相对于金属氧化物和金属燃料,氮化物燃料也有着显著的优越性。锕系元素能够形成一系列同构的一氮化物,具有简单的rock-salt结构。为了更好的了解这些材料在放射下的行为,用第一性原理方法得到精确的电子结构是必要的。同时,为了使锕系氮化成为优越的核燃料,对它们的热力学性质的研究也是必不可少的。　　 本论文基于上述考虑,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理的方法,系统的对UN、UN2和ThN三种重要的锕系元素氮化物的原子和电子结构、力学属性、声子色散关系和热力学属性等方面进行了模拟计算,并做了一系列对比讨论.为了准确描述U5f电子的库伦强关联作用,我们采用了广义梯度近似+U(GGA+U)和局域密度近似+U(LDA+U)的方法来进行修正.经过计算我们发现,在GGA+U方法下,选择U=2 eV,UN和UN2都可以得到合理的基态结构。由于Th5f电子的强关联性较弱,因此传统的DFT计算就可以给出合理的原子和电子结构.三种核材料基态下的声子色散曲线都非常稳定,说明都具有稳定的相态.另外,三种材料的热容值都非常高,在500 K时的等压热容值都超过了50 J mol-1 K-1。在高压(P>100 GPa)下,ThN的熔点更是超过了5000K。