Een defectstoornismodel is ontwikkeld om de evenwichts-off-stoichiometrie en de ruimtelijke variaties daarvan in UO2-kristallen te bepalen. Het model geeft de concentraties van atomaire defecten en elektronische dragers als functies van de partiële zuurstofdruk en de temperatuur in de bulk en nabij kristaloppervlakken onderworpen aan een zuurstofomgeving. Energetische parameters uit gepubliceerde dichtheidsfunctionaaltheorieberekeningen zijn in het defect disorder model geïntegreerd voor een nauwkeurige bepaling van de defectdichtheid en off-stoichiometrie. De ionosorptietheorie is gebruikt om de zuurstofomgeving te koppelen aan de defecttoestand in het kristal terwijl we de defectstoornis nabij kristaloppervlakken hebben opgelost. In tegenstelling tot de gangbare overtuiging dat hyper-stoichiometrie van UO2 wordt gedomineerd door zuurstof interstitialen, voorspelt het huidige model dat dit regime eerder wordt gedomineerd door uranium vacatures. De modelvoorspellingen tonen ook aan dat, in de aanwezigheid van oppervlakken, de puntdefectconcentraties in het onderoppervlakteregime variëren met ordes van grootte ten opzichte van het bulkgebied.