STA, TGA y EGA en Nuclear

Calor específico y energía de transición

La capacidad de un material para almacenar energía se rige, en parte, por su calor específico (calor sensible). Dependiendo del material, éste se compone de componentes reticulares, electrónicos y de defectos. Esta propiedad es necesaria para el diseño de cualquier proceso transitorio de transferencia de calor. También se utiliza para cuantificar la OxidaciónLa oxidación puede describir diferentes procesos en el contexto del análisis térmico.oxidación/reducción superficial y la relación O/M (defectos) de los combustibles durante su procesamiento. En algunos casos, el calor específico puede utilizarse como indicador del alcance de los daños en el examen posterior a la irradiación (PIE), por ejemplo, la energía almacenada. También es necesario para calcular la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica a partir de los datos de Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica.

La energía de transición (calor latente) es necesaria para caracterizar las transiciones sólido-sólido, la fusión/solidificación y la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición. Tanto el calor específico como la energía de transición se miden con mayor precisión y eficacia mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC).

El calor específico también puede medirse mediante la técnica de flash láser, aunque con menor precisión y sólo con un número reducido de puntos de datos. (Con la DSC, la generación de un conjunto casi continuo de datos de calor específico dependientes de la temperatura es estándar) Con los conocimientos necesarios, los DSC pueden adaptarse fácilmente al trabajo en caliente.

Cambio de masa y gases evolucionados

El cambio de masa en función de la temperatura, junto con el análisis de gases evolucionados, proporciona información valiosa para ayudar a cuantificar la relación O/M, la desgasificación durante el procesamiento del combustible, la corrosión, la reducción, los productos de fisión/actínidos volátiles durante la vitrificación, las impurezas remanentes del proceso de separación, etc. Los analizadores termogravimétricos (TGA) o los instrumentos simultáneos TGA-DSC (STA), acoplados a un espectrómetro de masas cuadrupolar (QMS) directamente o mediante una línea de transferencia calentada, o un TGA o STA, acoplados a un FT-IR mediante una línea de transferencia calentada, se emplean ampliamente para estos tipos de análisis. Al igual que con las otras técnicas comentadas anteriormente, estos instrumentos pueden modificarse fácilmente para el trabajo en caliente.

Temperaturas solidus y liquidus

Los datos sobre la temperatura del solido y del liquido, así como sobre la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión, son necesarios para establecer las condiciones seguras de funcionamiento de los reactores y para modelizar escenarios de accidentes como las pérdidas de refrigerante. Estas temperaturas se ven muy afectadas por las impurezas, los daños por radiación, las relaciones O/M, el quemado y, por supuesto, la composición.

Sorprendentemente, las temperaturas solidus/liquidus son notoriamente difíciles de medir con precisión. El DSC es la técnica más utilizada para estas mediciones, pero hay que tener cuidado para evitar el subenfriamiento durante la solidificación (especialmente crítico para las aleaciones metálicas). Deben considerarse cuidadosamente las constantes de tiempo de la muestra y las velocidades de rampa de temperatura. Las temperaturas solidus/liquidus de la mayoría de las aleaciones metálicas también pueden medirse mediante la técnica de flash láser (a través de los datos de Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica/Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica), y la dilatometría puede utilizarse tanto para conductores como para aislantes. Para los materiales que se funden a temperaturas ultraelevadas, a veces se emplea la detención térmica utilizando pirómetros ópticos para medir la temperatura. En definitiva, el DSC es el método más versátil y preciso.