Johdanto
Zircaloy BCR-276 (Zirc-4) on Euroopan komission sertifioima vertailumateriaali. Zirkalaseja käytetään yleisesti lämpöreaktoreiden verhousmateriaaleina, koska niiden neutronien absorptiopoikkipinta-ala on alhainen ja koska ne ovat erinomaisia lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksia. Japanin Fukushima-Daiichin ydinvoimalassa tapahtuneen maanjäristyksen/tsumanirelelin aiheuttaman onnettomuuden aikana rakennuksen katon alle kertyi vetyä, joka syttyi. Yksi tapa tuottaa vetyä näissä poikkeuksellisissa olosuhteissa voisi olla suhteellisen yksinkertainen kemiallinen reaktio (1):
Zr + 2H2O--> ZrO2 + 2H2 + ΔH
Tämän reaktion vahvistamiseksi tehtiin joitakin alustavia kokeita, jotka kuvataan jäljempänä.
Kokeellinen
NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® oli varustettu vesihöyryuunilla ja QMS-massaspektrometrillä QMS 403 Aeolos. Kolme BCR-276:sta peräisin olevaa sylinteriä (näytteen paino noin 600 mg) asetettiin alumiinilevylle TG-näytekannattimen päälle. Näytteitä kuumennettiin 5 ja 10 K/min N2:n ja vesihöyryn avulla 1050 °C:een. Veden ja vedyn intensiteettejä seurattiin massaspektrometrillä.
Tulokset ja keskustelu
Kuvassa 1 esitetään TG-käyrä (massanmuutos) sekä vedyn ja veden intensiteetit lämpötilan funktiona 10 K/min mittauksessa. Hapettumisesta johtuvan painonnousun alettua myös vetypitoisuus kasvaa.
Samanaikaisesti vedyn lisääntymisen kanssa veden intensiteetti vähenee. Painonlisäys 1050 °C:seen asti oli 4 painoprosenttia.
Kuvassa 2 verrataan TG-käyriä ja vedyn intensiteettejä kahdessa mittauksessa 5 K/min ja 10 K/min. Lämmitysnopeudella 5 K/min HapettuminenHapettumisella voidaan kuvata erilaisia prosesseja lämpöanalyysin yhteydessä.hapettuminen ja vedyn kehittyminen alkaa aikaisemmin kuin 10 K/min. Noin 950 °C:n lämpötilassa vedyn kehittyminen siirtyy vakaaseen tyydyttyneeseen tilaan (vakiotaso).
Kuvassa 3 esitetään näyte ennen ja jälkeen mittauksen.
