STA, TGA et EGA dans le nucléaire

Chaleur spécifique et énergétique de transition

La capacité d'un matériau à stocker de l'énergie est en partie régie par sa chaleur spécifique (chaleur sensible). Celle-ci est constituée de composantes de réseau, électroniques et de défauts, en fonction du matériau. Cette propriété est nécessaire pour la conception de tout processus de transfert de chaleur transitoire. Elle est également utilisée pour quantifier l'OxydationL'oxydation peut décrire différents processus dans le contexte de l'analyse thermique.oxydation/réduction de la surface et le rapport O/M (défauts) des combustibles au cours du traitement. Dans certains cas, la chaleur spécifique peut être utilisée comme indicateur de l'étendue des dommages lors de l'examen post-irradiation (PIE), par exemple l'énergie stockée. Elle est également nécessaire pour calculer la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique à partir des données de Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique.

L'énergétique de transition (chaleur latente) est nécessaire pour caractériser les transitions solide-solide, la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion/solidification et la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition. La chaleur spécifique et l'énergie de transition sont mesurées de la manière la plus précise et la plus efficace par calorimétrie différentielle à balayage (DSC).

La chaleur spécifique peut également être mesurée à l'aide de la technique du flash laser, mais avec une précision moindre et un nombre réduit de points de données. (Avec la DSC, la génération d'un ensemble quasi-continu de données sur la chaleur spécifique en fonction de la température est standard) Avec l'expertise requise, les DSC peuvent être facilement adaptés au travail à chaud.

Changement de masse et évolution des gaz

La variation de masse en fonction de la température couplée à l'analyse des gaz évolués fournit des informations précieuses pour aider à quantifier le rapport O/M, les dégagements gazeux pendant le traitement du combustible, la corrosion, la réduction, les produits de fission volatils/actinides pendant la vitrification, les impuretés restantes du processus de séparation, etc. Les analyseurs thermogravimétriques (ATG) ou les instruments simultanés ATG-SCD (STA), couplés à un spectromètre de masse quadripolaire (SMQ) soit directement, soit par une ligne de transfert chauffée, ou un ATG ou un STA, couplé à un FT-IR par une ligne de transfert chauffée, sont largement utilisés pour ces types d'analyse. Comme pour les autres techniques examinées précédemment, ces instruments peuvent être facilement modifiés pour le travail à chaud.

Températures de solidité et de liquidité

Les données relatives aux températures du solidus et du liquidus ainsi qu'à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion sont nécessaires pour établir des conditions d'exploitation sûres des réacteurs et pour modéliser des scénarios d'accident tels que les pertes de réfrigérant. Ces températures sont fortement influencées par les impuretés, les dommages causés par les radiations, les rapports O/M, le taux de combustion et, bien sûr, la composition.

Il est surprenant de constater que les températures solidus/liquidus sont notoirement difficiles à mesurer avec précision. La DSC est la technique la plus souvent utilisée pour ces mesures, mais il faut veiller à éviter le sous-refroidissement pendant la solidification (ce qui est particulièrement important pour les alliages métalliques). Les constantes de temps de l'échantillon et les taux de rampe de température doivent être soigneusement pris en compte. Les températures de solidus/liquidus de la plupart des alliages métalliques peuvent également être mesurées par la technique du flash laser (via les données de Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique/Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusion thermique), et la dilatométrie peut être utilisée aussi bien pour les conducteurs que pour les isolants. Pour les matériaux qui fondent à des températures très élevées, l'arrêt thermique est parfois utilisé en utilisant des pyromètres optiques pour mesurer la température. Tout bien considéré, la DSC est la méthode la plus polyvalente et la plus précise.