K určení rovnovážné nestechiometrie a jejích prostorových změn v krystalech UO2 byl vyvinut model defektní poruchy. Model udává koncentrace atomových defektů a elektronických nosičů jako funkce parciálního tlaku kyslíku a teploty v objemu a v blízkosti povrchu krystalů vystavených kyslíkovému prostředí. Energetické parametry z publikovaných výpočtů teorie funkcionálu hustoty byly integrovány do modelu poruch defektů pro přesné určení hustoty defektů a off-stechiometrie. Ionosorpční teorie byla použita k propojení kyslíkového prostředí se stavem defektů v krystalu, když jsme řešili neuspořádanost defektů v blízkosti povrchů krystalů. Na rozdíl od obecného přesvědčení, že hyperstechiometrii UO2 dominují intersticiály kyslíku, současný model předpovídá, že tomuto režimu dominují spíše uranové vakance. Modelové předpovědi také ukazují, že v přítomnosti povrchů se koncentrace bodových defektů v podpovrchové oblasti liší o řád oproti objemové oblasti.

.