نووي
STA و TGA و EGA في المجال النووي
فهم الثبات الحراري والتحلل وتطور الغازات
في مجال الأبحاث والتكنولوجيا النووية، تتعرض المواد لدرجات حرارة قصوى وأجواء تفاعلية وأعمار خدمة طويلة. من الضروري فهم كيفية تصرف هذه المواد حراريًا وكيميائيًا وهيكليًا لضمان السلامة والأداء والامتثال التنظيمي.
NETZSCH تقدم الشركة مجموعة شاملة من حلول التحليل الحراري المتزامن (STA) والتحليل الحراري الثيرموغرافي، والتحليل الحراري الجاذبي (TGA) وتحليل الغاز المتطور (EGA) المصممة خصيصًا لتلبية المتطلبات المحددة للتطبيقات النووية. تدعم القدرة على العمل تحت أجواء خاضعة للرقابة وتقديم بيانات قابلة للتكرار و Identify الغازات المتطورة:
- اختيار المواد والتأهيل
- تقييمات المواد المتعلقة بالسلامة
- تقييمات العمر الافتراضي والثبات
- الأبحاث في الوقود والمواد الهيكلية ومواد النفايات
بفضل خبرتنا التي تمتد لعقود من الزمن في قياس درجات الحرارة العالية والتحكم في الغلاف الجوي ومفاهيم السلامة المتقدمة، فإننا ندعم التطبيقات النووية التي تتراوح بين أبحاث المواد الأساسية والاختبارات الهندسية التطبيقية والتنظيمية.
TGA
يركز تحليل قياس الثيرموغرافيات الحرارية (TGA) على القياس الدقيق لتغيرات الكتلة كدالة لدرجة الحرارة والزمن. هذه الطريقة أساسية لدراسة استقرار المواد والتفاعلات الكيميائية في الأبحاث النووية.
وتشمل التطبيقات النموذجية المتعلقة بالمجال النووي ما يلي:
- تحليل الأكسدة وسلوك التآكل
- التحقيق في عمليات التحلل الحراري
- تقييم حركية التفاعل وتدهور المواد
- تقييم الوقود والنفايات ومواد الاحتواء
تتيح الحساسية العالية والأداء الأساسي المستقر قياسات موثوقة حتى بالنسبة للتغيرات في الكتلة small ، وهو أمر مهم بشكل خاص للمواد ذات الصلة بالمجال النووي وتقييمات السلامة.
STA
تجمع STA بين تحليل قياس الثقل الحراري والتحلل الحراري الوزني الحراري مع DSC في تجربة واحدة، مما يتيح القياس المتزامن لتغيرات الكتلة والتأثيرات الحرارية.
في التطبيقات النووية، تُستخدم STA على نطاق واسع لتوصيف:
- الوقود النووي وسلائف الوقود
- الكسوة والمواد الهيكلية
- السيراميك والأكاسيد والجرافيت
- المواد المتقدمة للمفاعلات وأنظمة إدارة النفايات
وتوفر STA معلومات أساسية عن الاستقرار الحراري، وسلوك التحلل، وتفاعلات الأكسدة والاختزال، مما يدعم تأهيل المواد عبر دورة الوقود النووي. ويمكن إجراء القياسات تحت أجواء محكومة، بما في ذلك الغازات الخاملة والتفاعلية، مما يسمح بمحاكاة البيئات ذات الصلة بالتطبيق.
شركة الإمارات العالمية للألمنيوم
عند اقترانها مع EGA، على سبيل المثال عن طريق الأشعة تحت الحمراء FT-IR أو قياس الطيف الكتلي، تصبح STA أداة قوية لتحديد الغازات المنبعثة أثناء التسخين وقياس كميتها. وهذا ضروري من أجل:
- تحليل نواتج التحلل,
- مراقبة تفاعلات التآكل والأكسدة,
- تقييم سلوك الوقود ومواد النفايات
- دعم دراسات السلامة والاحتواء.
NETZSCH تسمح حلول الاقتران بالقياس المتزامن لتغير الكتلة وتكوين الغاز، مما يوفر فهمًا أعمق للعمليات الحرارية ذات الصلة بالبيئات النووية.
الحرارة النوعية والطاقة الانتقالية
إن قدرة المادة على تخزين الطاقة محكومة جزئيًا بالحرارة النوعية (الحرارة المحسوسة). ويتكون ذلك من المكونات الشبكية والإلكترونية ومكونات العيوب، اعتمادًا على المادة. هذه الخاصية مطلوبة لتصميم أي عملية نقل حرارة عابرة. وتُستخدم أيضًا لقياس الأكسدة/الاختزال السطحي ونسبة الأكسدة/الاختزال السطحي (العيوب) للوقود أثناء المعالجة. في بعض الحالات، يمكن استخدام الحرارة النوعية كمؤشر لمدى التلف في فحص ما بعد التشعيع (PIE)، على سبيل المثال، الطاقة المخزنة. وهي مطلوبة أيضًا لحساب التوصيل الحراري من بيانات الانتشار الحراري.
إن طاقات الانتقال (الحرارة الكامنة) مطلوبة لتوصيف التحولات الصلبة - الصلبة، والذوبان/التصلب والتحلل. يتم قياس كل من الحرارة النوعية وطاقة الانتقال بدقة وفعالية أكبر عن طريق قياس المسعر بالمسح التفاضلي (DSC).
يمكن أيضًا قياس الحرارة النوعية باستخدام تقنية الوميض الليزري، وإن كان ذلك بدقة أقل وبعدد أقل من نقاط البيانات فقط. (مع DSC، يعد توليد مجموعة شبه مستمرة من بيانات الحرارة النوعية المعتمدة على درجة الحرارة أمرًا قياسيًا) وبفضل الخبرة المطلوبة، يمكن بسهولة تكييف DSCs بسهولة للعمل الساخن.
الحرارة النوعية المعتمدة على درجة الحرارة (Cp)
ويتبع UO2 المتكافئ اتجاه الحرارة النوعية الكلاسيكي المعتمد على درجة الحرارة، في حين أن UO2.04 وUO2.084 يُظهران ذروة ماصة للحرارة بين 600 و950 كلفن تقريبًا. ويرجع ذلك إلى الطاقة اللازمة لإذابة طور U4O9. لاحظ أن مساحة الذروة بالنسبة ل UO2.084 أكبر من تلك الخاصة ب UO2.04 بسبب الكمية الأكبر من طور U4O9.
تغير الكتلة والغازات المتطورة
ويوفر التغير الكتلي المعتمد على درجة الحرارة المقترن بتحليل الغاز المتطور معلومات قيّمة للمساعدة في تحديد نسبة O/M، والغازات الخارجة أثناء معالجة الوقود، والتآكل، والاختزال، ونواتج الانشطار المتطايرة/الأكتينيدات أثناء التزجيج، والشوائب المتبقية من عملية الفصل، وما إلى ذلك. وتستخدم على نطاق واسع أجهزة التحليل الحراري الثيرموغرافي، أو أجهزة التحليل الحراري الثيرموغرافي، أو أجهزة التحليل الحراري الثنائي، المقترنة بمطياف الكتلة الرباعي الأقطاب (TGA) أو أجهزة التحليل الحراري الثنائي، المقترنة بمطياف الكتلة الرباعي الأقطاب (QMS) إما مباشرة أو عن طريق خط نقل ساخن، أو أجهزة التحليل الحراري الثنائي، أو أجهزة التحليل الحراري الثنائي، المقترنة بمطياف الأشعة تحت الحمراء FT-IR عن طريق خط نقل ساخن، لهذه الأنواع من التحليل. وكما هو الحال مع التقنيات الأخرى التي نوقشت سابقًا، يمكن تعديل هذه الأدوات بسهولة للعمل الساخن.
درجات الحرارة الصلبة والسائلة
إن بيانات درجة الحرارة الصلبة والسائلة وكذلك بيانات درجة حرارة الانصهار ضرورية لتحديد ظروف التشغيل الآمن للمفاعل ونمذجة سيناريوهات الحوادث مثل فقدان المبرد. وتتأثر درجات الحرارة هذه إلى حد كبير بالشوائب والضرر الإشعاعي ونسب O/M والاحتراق، وبالطبع التركيب.
ومن المثير للدهشة أن درجات الحرارة الصلبة/السائلة يصعب قياسها بدقة. DSC هي التقنية الأكثر استخدامًا لهذه القياسات، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب التبريد الناقص أثناء التصلب (خاصةً في السبائك المعدنية). يجب مراعاة الثوابت الزمنية للعينة ومعدلات ارتفاع درجة الحرارة بعناية. يمكن أيضًا قياس درجات الحرارة الصلبة/السائلة لمعظم السبائك المعدنية باستخدام تقنية وميض الليزر (من خلال بيانات التوصيل الحراري/الانتشار الحراري)، ويمكن استخدام قياس التمدد للموصلات والعوازل على حد سواء. بالنسبة للمواد التي تنصهر في درجات حرارة عالية جدًا، يتم أحيانًا استخدام التوقيف الحراري باستخدام البيرومتر البصري لقياس درجة الحرارة. وفي جميع الأحوال، يعتبر DSC الطريقة الأكثر تنوعًا ودقة.
نسبة التشغيل/التشغيل
يوضح هذا الشكل نسبة O/M أثناء التسخين. تم حساب هذه القيم من بيانات TGA المقيسة تحت ضغوط جزئية متعددة من الأكسجين (PO2). أثناء التسخين، تبدأ نسبة O/M في الانخفاض عند ≈1000 درجة مئوية، ومن الواضح أن هناك معدلات اختزال مختلفة ناتجة عن تغير PO2 على العينة.
أبحاث السلامة النووية والأداء والمواد النووية
NETZSCH توفر شركة التحليل والاختبار حلول تحليل حراري مجربة تدعم الأبحاث النووية وتطوير الوقود وتقييم السلامة وتأهيل المواد. تُستخدم أجهزتنا في جميع أنحاء العالم في معاهد البحوث والصناعة والمختبرات الحكومية للتحقق من السلوك الحراري والاستقرار والخصائص الفيزيائية الحرارية للمواد النووية في ظل ظروف خاضعة للرقابة وقابلة للتكرار.
التنزيلات والوسائط
الكتيبات
الأجهزة ذات الصلة
منشورات التطبيق
الاستشارات والمبيعات
هل لديك المزيد من الأسئلة حول الأداة والطريقة وهل ترغب في التحدث إلى مندوب مبيعات؟