مقدمة
Zircaloy BCR-276 (Zirc-4) هي مادة مرجعية معتمدة من المفوضية الأوروبية. وتُعدّ سبائك الزركالويز مواد تكسية شائعة في المفاعلات الحرارية بسبب انخفاض المقطع العرضي لامتصاص النيوترونات الحرارية وخصائصها الحرارية والميكانيكية الممتازة. وخلال حادث الزلزال/الزلزال الذي وقع في محطة فوكوشيما-دايتشي النووية في اليابان، تراكم الهيدروجين تحت سقف المبنى واشتعل. يمكن أن تتبع إحدى طرق إنتاج الهيدروجين في ظل هذه الظروف الاستثنائية التفاعل الكيميائي البسيط نسبيًا (1):
Zr + 2 H2O--> ZrO2 + 2 H2 + ΔH
لتأكيد هذا التفاعل، أُجريت بعض التجارب الأولية ويرد وصفها أدناه.
تجريبي
تم تجهيز جهاز NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® بفرن بخار الماء ومطياف الكتلة QMS QMS 403 Aeolos. وُضعت ثلاث أسطوانات من BCR-276 (وزن العينة 600 مجم تقريبًا) على صفيحة ألومينا على حامل عينة TG. وسُخِّنت العينات بمعدل 5 و10 كلفن/دقيقة تحت N2 وبخار الماء إلى 1050 درجة مئوية. تم رصد كثافة الماء والهيدروجين باستخدام مطياف الكتلة.
النتائج والمناقشة
يصور الشكل 1 منحنى TG (تغير الكتلة) وكثافة الهيدروجين والماء مقابل درجة الحرارة لقياس 10 كلفن/دقيقة. بعد بدء زيادة الوزن بسبب الأكسدة يزداد مستوى الهيدروجين أيضًا.
![](https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/7/f/c/d/7fcdb9480cd108ab084df3b9846c321e699c2260/NETZSCH_AN_006_Abb_1-824x480.webp)
![](https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/b/6/c/2/b6c2db90cb743ffb20a9b1c271e343a16d97baf2/NETZSCH_AN_006_Abb_2-828x447.webp)
بالتزامن مع زيادة الهيدروجين، تنخفض كثافة الماء. وبلغت الزيادة في الوزن حتى 1050 درجة مئوية 4٪ بالوزن.
في الشكل 2، قورنت منحنيات TG وكثافة الهيدروجين للقياسين عند 5 كلفن/دقيقة و10 كلفن/دقيقة. عند معدل تسخين 5 كلفن/دقيقة تبدأ الأكسدة وتطور الهيدروجين في وقت أبكر من 10 كلفن/دقيقة. عند حوالي 950 درجة مئوية، ينتقل تطور الهيدروجين إلى حالة مشبعة مستقرة (مستوى ثابت).
يوضح الشكل 3 العينة قبل القياس وبعده.
![](https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/b/f/6/c/bf6c94f8b51c5b80fd7afaf61015b761d0d72451/NETZSCH_AN_006_Abb_3-696x304.webp)