Inleiding
Zircaloy BCR-276 (Zirc-4) is een gecertificeerd referentiemateriaal van de Europese Commissie. Zircaloys zijn veelgebruikte bekledingsmaterialen in thermische reactoren vanwege hun lage thermische neutronenabsorptiedoorsnede en hun uitstekende thermische en mechanische eigenschappen. Tijdens het door aardbevingen en mensen veroorzaakte ongeluk in de kerncentrale van Fukushima-Daiichi in Japan hoopte waterstof zich op onder het dak van het gebouw en werd ontstoken. Een manier om waterstof te produceren onder deze buitengewone omstandigheden zou de relatief eenvoudige chemische reactie kunnen volgen (1):
Zr + 2H2O--> ZrO2 + 2H2 + ΔH
Om deze reactie te bevestigen werden enkele voorbereidende experimenten uitgevoerd die hieronder worden beschreven.
Experimenteel
Een NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® was uitgerust met een waterdampoven en een QMS massaspectrometer QMS 403 Aeolos. Drie cilinders van BCR-276 (monstergewicht ongeveer 600 mg) werden op een aluminiumoxide plaat op een TG monsterdrager geplaatst. De monsters werden verwarmd met 5 en 10 K/min onder N2 en waterdamp tot 1050 °C. De intensiteiten van water en waterstof werden gecontroleerd met de massaspectrometer.
Resultaten en discussie
Figuur 1 toont de TG-curve (massaverandering) en de intensiteiten van waterstof en water versus temperatuur voor de 10 K/min meting. Na het begin van de gewichtstoename door OxidatieOxidatie kan verschillende processen beschrijven in de context van thermische analyse.oxidatie neemt ook het waterstofgehalte toe.
Gelijktijdig met de waterstoftoename neemt de waterintensiteit af. De gewichtstoename tot 1050°C was 4 wt%.
In figuur 2 zijn de TG-curven en de waterstofintensiteiten voor de twee metingen bij 5 K/min en 10 K/min vergeleken. Bij een verwarmingssnelheid van 5 K/min begint de OxidatieOxidatie kan verschillende processen beschrijven in de context van thermische analyse.oxidatie en waterstofontwikkeling eerder dan bij 10 K/min. Bij ongeveer 950 °C komt de waterstofevolutie in een stabiele verzadigde toestand (constant niveau).
Figuur 3 toont het monster voor en na de meting.
