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Materialcharakterisierung in der Nuklearindustrie

Sicherheit und Effizienz von Kernmaterialien durch fortschrittliche thermische Analyse

Die Kernenergie gewinnt weiter an Bedeutung als wichtige Lösung für den globalen Energiebedarf. Sichere, effiziente und kohlenstoffarme fortschrittliche Reaktoren und geschlossene Brennstoffkreisläufe erfordern ein tiefgreifendes Verständnis der thermophysikalischen Eigenschaften. Die thermische Analyse spielt eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung von Kernbrennstoffen, Reaktorkonstruktionen, Salzschmelze-Systemen und der Entsorgung nuklearer Abfälle.

NETZSCH Analysieren & Prüfen ist der führende Anbieter von Geräten für die thermische Analyse und der Messung thermophysikalischer Eigenschaften in der Nuklearindustrie. Unsere Analysegeräte sind zuverlässig, robust, genau und einfach zu bedienen. Dank ihres modularen Aufbaus eignen sich unsere Geräte ideal für den Einbau in Gloveboxen und sogenannten Hot Cells.

NETZSCH ermöglicht die Charakterisierung von Materialien sowie die Untersuchung von Eigenschaften wie der spezifischen Wärmekapazität, Enthalpie, Gewichtsänderung, und die Analyse von entstehenden Gasen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften jedes Materials, das sich unter dem Einfluss von Temperatur verändert, können durch die Anwendung spezifischer Variationen von Temperatur, Atmosphäre und Druck systematisch analysiert werden.

Die DMA Eplexor^®-Serie bis ±6000 N ermöglicht die dynamisch-mechanische (oder statische) Charakterisierung einer Vielzahl von Materialien.

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Von größter Bedeutung sind auch Eigenschaftsmessungen an Spaltprodukten und/oder deren Ersatzstoffen, Gläsern, Sicherheitsbehälterkomponenten und geologischen Materialien, die mit der langfristigen Isolierung in Endlagern in Verbindung stehen. Zu den interessanten Eigenschaften gehören unter anderem die WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit, die TemperaturleitfähigkeitDie Temperaturleitfähigkeit (a mit der Einheit mm2/s) ist eine materialabhängige Stoffeigenschaft zur Charakterisierung des instationären Wärmetransports. Sie gibt an, wie schnell ein Material auf eine Temperaturänderung reagiert.Temperaturleitfähigkeit, die spezifische Wärme, die Umwandlungsenergetik, die thermische Ausdehnung, die Schüttdichte, die Solidus-/Liquidus-Temperaturen und das O/M-Verhältnis.

Es liegt auf der Hand: Die Analyse dieser Eigenschaften der oben genannten Materialien muss notwendigerweise in Glovebox- und Hot Cell-Umgebungen sowie in Kaltanlagen durchgeführt werden.

Advanced NETZSCH STA 449 thermal analysis instrument for precise thermophysical property characterization in nuclear applications.

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Thermophysikalische Eigenschaften

Thermophysikalische Eigenschaften lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Transport- und thermodynamische Eigenschaften. Zu den Transporteigenschaften gehören unter anderem die Wärmeleitfähigkeit, der elektrische Widerstand und die Temperaturleitfähigkeit. (Tatsächlich ist die Temperaturleitfähigkeit eine hybride Transport-/thermodynamische Eigenschaft.) Zu den thermodynamischen Eigenschaften gehören die Spezifische Wärmekapazität (cp)Die spezifische Wärmekapazität oder Wärmekapazität ist eine messbare physikalische Größe, die dem Verhältnis der einem Objekt zugeführten Wärme zur resultierenden Temperaturänderung entspricht.spezifische Wärmekapazität, die Übergangsenergie und die Wärmeausdehnung (Schüttdichte).