원자력 분야의 STA, TGA 및 EGA

비열 및 전이 에너지학

물질의 에너지 저장 능력은 비열(현열)에 의해 부분적으로 결정됩니다. 이는 재료에 따라 격자, 전자 및 결함 성분으로 구성됩니다. 이 특성은 모든 과도 열전달 프로세스의 설계에 필요합니다. 또한 공정 중 표면 산화/환원 및 연료의 O/M 비율(결함)을 정량화하는 데에도 사용됩니다. 경우에 따라 비열은 저장 에너지와 같은 조사 후 검사(PIE)에서 손상 정도를 나타내는 지표로 사용될 수 있습니다. 또한 열 확산도 데이터에서 열 전도도를 계산하는 데도 필요합니다.

전이 에너지(잠열)는 고체-고체 전이, 용융/응고 및 분해를 특성화하기 위해 필요합니다. 비열과 전이 에너지는 모두 시차 주사 열량계(DSC)로 가장 정확하고 효율적으로 측정할 수 있습니다.

비열은 레이저 플래시 기술을 사용하여 측정할 수도 있지만 정확도가 떨어지고 데이터 포인트 수가 줄어듭니다. (DSC를 사용하면 온도에 따른 준연속적인 비열 데이터 세트를 생성하는 것이 표준입니다) 필요한 전문 지식만 있으면 DSC를 고온 작업에 쉽게 적용할 수 있습니다.

질량 변화와 진화한 기체

온도에 따른 질량 변화와 진화 가스 분석이 결합되어 O/M 비율, 연료 처리 중 가스 방출, 부식, 환원, 유리화 중 휘발성 핵분열 생성물/악티나이드, 분리 공정에서 남은 불순물 등을 정량화하는 데 도움이 되는 귀중한 정보를 제공합니다. 이러한 유형의 분석에는 직접 또는 가열 이송 라인을 통해 4중극자 질량 분석기(QMS)에 결합된 열중량 분석기(TGA) 또는 동시 TGA-DSC(STA) 기기 또는 가열 이송 라인을 통해 FT-IR에 결합된 TGA 또는 STA가 널리 사용되고 있습니다. 앞서 설명한 다른 기법과 마찬가지로 이러한 기기는 열간 작업에 맞게 쉽게 수정할 수 있습니다.

고체 및 액체 온도

안전한 원자로 작동 조건을 설정하고 냉각재 손실과 같은 사고 시나리오를 모델링하기 위해서는 고체 및 액체 온도와 용융 온도 데이터가 필요합니다. 이러한 온도는 불순물, 방사선 손상, O/M 비율, 번업, 그리고 물론 구성에 의해 크게 영향을 받습니다.

놀랍게도 고체/액체 온도는 정확하게 측정하기 어려운 것으로 악명이 높습니다. DSC는 이러한 측정에 가장 자주 사용되는 기술이지만 응고 중 과냉각(특히 금속 합금의 경우 중요)을 피하기 위해 주의를 기울여야 합니다. 시료 시간 상수와 온도 상승 속도를 신중하게 고려해야 합니다. 대부분의 금속 합금의 고체/액체 온도는 레이저 플래시 기법(열전도도/열확산도 데이터를 통해)으로도 측정할 수 있으며, 도체와 절연체 모두에 대해 팽창도 측정법을 사용할 수 있습니다. 초고온에서 녹는 재료의 경우, 온도 측정을 위해 광학 고온계를 사용하여 열 체포가 사용되기도 합니다. 모든 것을 고려할 때 DSC는 가장 다재다능하고 정확한 방법입니다.