Se ha desarrollado un modelo de desorden de defectos para determinar la estequiometría de equilibrio y sus variaciones espaciales en los cristales de UO2. El modelo da las concentraciones de defectos atómicos y portadores electrónicos como funciones de la presión parcial de oxígeno y la temperatura en el grueso y cerca de las superficies de los cristales sujetos a un entorno de oxígeno. Los parámetros energéticos de los cálculos publicados de la teoría funcional de la densidad se han integrado en el modelo de desorden de los defectos para determinar con precisión la densidad de los defectos y la estequiometría. La teoría de la ionosorción se ha utilizado para acoplar el entorno de oxígeno con el estado del defecto en el cristal mientras resolvíamos el desorden del defecto cerca de las superficies del cristal. Contrariamente a la creencia común de que la hiperestequiometría del UO2 está dominada por los intersticiales de oxígeno, el modelo actual predice que este régimen está más bien dominado por las vacantes de uranio. Las predicciones del modelo también muestran que, en presencia de superficies, las concentraciones de defectos puntuales varían en órdenes de magnitud en la región de la subsuperficie en relación con la región de la masa.