nUKLEÁR
STA, TGA és EGA a nukleáris iparban
A HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. termikus stabilitás, a Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás és a gázfejlődés megértése
A nukleáris kutatás és technológia területén az anyagok szélsőséges hőmérsékleteknek, reaktív légkörnek és hosszú élettartamnak vannak kitéve. A biztonság, a teljesítmény és a jogszabályi megfelelés biztosítása érdekében elengedhetetlen annak megértése, hogy ezek az anyagok hogyan viselkednek termikus, kémiai és szerkezeti szempontból.
NETZSCH a nukleáris alkalmazások speciális követelményeihez igazodva átfogó portfóliót kínál a szimultán termikus analízis (STA), a termogravimetriás analízis (TGA) és az evolvált gázelemzés (EGA) megoldásaiból. Az ellenőrzött légkörben való működés, a reprodukálható adatok szolgáltatása és a Identify fejlődő gázok támogatása:
- anyagkiválasztás és minősítés
- biztonsággal kapcsolatos anyagértékelések
- élettartam- és stabilitásértékelések
- üzemanyag-, szerkezeti és hulladékanyagok kutatása
A magas hőmérsékletű mérések, a légkörszabályozás és a fejlett biztonsági koncepciók terén szerzett több évtizedes tapasztalatunkkal támogatjuk a nukleáris alkalmazásokat az alapvető anyagkutatástól az alkalmazott mérnöki és hatósági vizsgálatokig.
TGA
A termogravimetriás analízis (TGA) a tömegváltozás pontos mérésére összpontosít a hőmérséklet és az idő függvényében. Ez a módszer alapvető fontosságú az anyagok stabilitásának és a kémiai reakcióknak a nukleáris kutatásban történő vizsgálatához.
Tipikus nukleáris vonatkozású alkalmazások:
- az OxidációAz oxidáció különböző folyamatokat írhat le a termikus analízissel összefüggésben.oxidációs és korróziós viselkedés elemzése
- termikus bomlási folyamatok vizsgálata
- a reakciókinetika és az anyagromlás értékelése
- az üzemanyag, a hulladék és a konténment anyagok értékelése
A nagy érzékenység és a stabil alapvonal teljesítmény megbízható méréseket tesz lehetővé még a small tömegváltozások esetén is, ami különösen fontos a nukleáris szempontból fontos anyagok és a biztonság értékelése szempontjából.
STA
Az STA egyetlen kísérletben kombinálja a termogravimetriás elemzést a DSC-vel, lehetővé téve a tömegváltozás és a hőhatások egyidejű mérését.
A nukleáris alkalmazásokban az STA-t széles körben használják a következők jellemzésére:
- nukleáris üzemanyagok és üzemanyag-prekurzorok
- burkoló és szerkezeti anyagok
- kerámiák, oxidok és grafit
- reaktorok és hulladékkezelő rendszerek fejlett anyagai
Az STA alapvető információkat szolgáltat a termikus stabilitásról, a bomlási viselkedésről, az OxidációAz oxidáció különböző folyamatokat írhat le a termikus analízissel összefüggésben.oxidációs és redukciós reakciókról, támogatva az anyagok minősítését a nukleáris üzemanyagciklus során. A mérések ellenőrzött légkörben végezhetők, beleértve az inert és reaktív gázokat is, lehetővé téve az alkalmazás szempontjából releváns környezetek szimulációját.
EGA
Ha az STA-t EGA-val párosítják, például FT-IR vagy tömegspektrometria segítségével, az STA hatékony eszközzé válik a hevítés során felszabaduló gázok azonosítására és mennyiségi meghatározására. Ez alapvető fontosságú a következőkhöz:
- bomlástermékek elemzése,
- a korróziós és OxidációAz oxidáció különböző folyamatokat írhat le a termikus analízissel összefüggésben.oxidációs reakciók nyomon követése,
- a tüzelőanyag és a hulladékanyagok viselkedésének értékelése,
- biztonsági és elszigetelési tanulmányok támogatása.
NETZSCH a csatolási megoldások lehetővé teszik a tömegváltozás és a gázösszetétel egyidejű mérését, ami a nukleáris környezetben releváns termikus folyamatok mélyebb megértését teszi lehetővé.
Fajlagos hő és átmeneti energetika
Egy anyag energiatároló képességét részben a fajhője (érzékelhető hő) határozza meg. Ez az anyagtól függően rács-, elektron- és hibakomponensekből tevődik össze. Ez a tulajdonság szükséges bármely átmeneti hőátadási folyamat tervezéséhez. A tüzelőanyagok feldolgozása során a felületi oxidáció/redukció és az O/M arány (hibák) számszerűsítésére is használják. Bizonyos esetekben a fajhő a besugárzás utáni vizsgálat (PIE) során a károsodás mértékének, pl. a tárolt energiának a mutatójaként használható. Szükséges továbbá a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség kiszámításához a hővezetési adatokból.
Az átmenetenergetikára (látens hő) a szilárd-szilárd átmenetek, az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadás/szilárdulás és a Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás jellemzéséhez van szükség. Mind a fajhő, mind az átmeneti energetika legpontosabban és leghatékonyabban differenciál pásztázó kalorimetriával (DSC) mérhető.
A fajhő lézervillantásos technikával is mérhető, bár csökkentett pontossággal és csak csökkentett számú adatponttal. (A DSC-nél a hőmérsékletfüggő fajhő-adatok kvázi folytonos halmazának előállítása a szabvány) A szükséges szakértelemmel a DSC-k könnyen adaptálhatók forró munkához.
Hőmérsékletfüggő fajhő (Cp)
A sztöchiometrikus UO2 a klasszikus hőmérsékletfüggő fajhő-trendet követi, míg az UO2.04 és az UO2.084 esetében az EndotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció endoterm, ha az átalakuláshoz hőre van szükség.endotermikus csúcs körülbelül 600 és 950 K között található. Ez az U4O9 fázis feloldásához szükséges energiának köszönhető. Megjegyzendő, hogy az UO2.084 esetében a csúcs területe nagyobb, mint az UO2.04 esetében az U4O9 fázis nagyobb mennyisége miatt.
Tömegváltozás és a fejlődő gázok
A hőmérsékletfüggő tömegváltozás és a keletkezett gázok elemzése értékes információkat szolgáltat az O/M arány, az üzemanyag-feldolgozás során keletkező gázok, a korrózió, a redukció, az üvegesítés során keletkező illékony hasadási termékek/aktinidok, a szétválasztási folyamatból visszamaradt szennyeződések stb. számszerűsítéséhez. Az ilyen típusú elemzésekhez széles körben alkalmaznak termogravimetriás analizátorokat (TGA) vagy egyidejű TGA-DSC (STA) műszereket, amelyek közvetlenül vagy fűtött átvezető vonalon keresztül négypólusú tömegspektrométerhez (QMS) kapcsolódnak, vagy FT-IR-hez fűtött átvezető vonalon keresztül FT-IR-hez kapcsolt TGA vagy STA műszereket. A korábban tárgyalt egyéb technikákhoz hasonlóan ezek a műszerek is könnyen átalakíthatók forró munkához.
Solidus és Liquidus hőmérséklet
A szilárd és folyékony hőmérsékletre, valamint az olvadási hőmérsékletre vonatkozó adatok szükségesek a reaktor biztonságos üzemeltetési feltételeinek megállapításához és az olyan baleseti forgatókönyvek modellezéséhez, mint például a hűtőközegveszteség. Ezeket a hőmérsékleteket nagymértékben befolyásolják a szennyeződések, a sugárzás okozta károsodás, az O/M arányok, az égés és természetesen az összetétel.
Meglepő módon a solidus/liquidus hőmérsékleteket köztudottan nehéz pontosan mérni. A DSC a leggyakrabban alkalmazott technika ezekre a mérésekre, de ügyelni kell arra, hogy a megszilárdulás során elkerüljük az alulhűtést (ez különösen fémötvözetek esetében kritikus). A minta időállandóit és a hőmérséklet-emelkedés sebességét gondosan meg kell fontolni. A legtöbb fémötvözet szolidus/liquidus hőmérséklete a lézervillantásos technikával is mérhető (a hővezetési/hődiffúziós adatokon keresztül), és a dilatometria vezetők és szigetelők esetében egyaránt alkalmazható. Az ultramagas hőmérsékleten olvadó anyagok esetében a hőmérsékletméréshez néha optikai pirométerek segítségével hőmegállítást alkalmaznak. Mindent összevetve a DSC a legsokoldalúbb és legpontosabb módszer.
O/M arány
Ez az ábra az O/M arányt mutatja fűtés közben. Ezeket az értékeket többféle oxigénparciális nyomás (PO2) mellett mért TGA-adatokból számították ki. A fűtés során az O/M ≈1000°C-on kezd csökkenni, és a minta különböző PO2-értékei miatt egyértelműen eltérő csökkenési sebességek figyelhetők meg.
Nukleáris biztonság, teljesítmény és anyagkutatás
NETZSCH Az Analyzing & Testing olyan bevált hőelemzési megoldásokat kínál, amelyek támogatják a nukleáris kutatást, az üzemanyag-fejlesztést, a biztonsági értékelést és az anyagok minősítését. Műszereinket világszerte használják kutatóintézetekben, ipari és kormányzati laboratóriumokban a nukleáris anyagok termikus viselkedésének, stabilitásának és termofizikai tulajdonságainak ellenőrzött és reprodukálható körülmények közötti vizsgálatára.
Letöltések és média
Brosúrák
Kapcsolódó eszközök
Alkalmazási irodalom
Tanácsadás és értékesítés
További kérdései vannak a műszerrel, a módszerrel kapcsolatban, és szeretne beszélni egy értékesítési képviselővel?
Szerviz és támogatás
Már rendelkezik műszerrel, és műszaki támogatásra vagy pótalkatrészekre van szüksége?