STA, TGA en EGA in kernenergie

Soortelijke warmte en overgangsenergetica

Het vermogen van een materiaal om energie op te slaan wordt gedeeltelijk bepaald door zijn specifieke warmte (voelbare warmte). Deze bestaat uit rooster-, elektronische en defectcomponenten, afhankelijk van het materiaal. Deze eigenschap is nodig voor het ontwerp van elk transiënt warmteoverdrachtsproces. Het wordt ook gebruikt om de OxidatieOxidatie kan verschillende processen beschrijven in de context van thermische analyse.oxidatie/reductie van het oppervlak en de O/M-verhouding (defecten) van brandstoffen tijdens de verwerking te kwantificeren. In sommige gevallen kan de specifieke warmte worden gebruikt als indicator voor de mate van schade bij onderzoek na bestraling (PIE), bijvoorbeeld opgeslagen energie. De specifieke warmte is ook nodig voor het berekenen van Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid uit gegevens over Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie.

Overgangsenergetica (latente warmte) is nodig om vast-vaste stof overgangen, Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten/stollen en ontleding te karakteriseren. Zowel de soortelijke warmte als de energie van de overgang worden het nauwkeurigst en efficiëntst gemeten met differential scanning calorimetrie (DSC).

De soortelijke warmte kan ook gemeten worden met de laser flash techniek, zij het met een lagere nauwkeurigheid en met een kleiner aantal datapunten. (Met DSC wordt standaard een quasi-continue reeks temperatuursafhankelijke specifieke warmtegegevens gegenereerd) Met de vereiste expertise kunnen DSC's gemakkelijk worden aangepast voor heet werk.

Massaverandering en geëvolueerde gassen

Temperatuursafhankelijke massaverandering in combinatie met geëvolueerde gasanalyse levert waardevolle informatie op voor het kwantificeren van de O/M-verhouding, uitgassing tijdens brandstofverwerking, corrosie, reductie, vluchtige splijtingsproducten/actiniden tijdens verglazing, onzuiverheden die overblijven na het scheidingsproces, enz. Thermogravimetrische analysers (TGA) of simultane TGA-DSC (STA) instrumenten, gekoppeld aan een quadrupool massaspectrometer (QMS), rechtstreeks of via een verwarmde transferleiding, of een TGA of STA, gekoppeld aan een FT-IR via een verwarmde transferleiding, worden veel gebruikt voor dit soort analyses. Net als bij de andere technieken die eerder zijn besproken, kunnen deze instrumenten eenvoudig worden aangepast voor heet werk.

Solidus- en liquidustemperaturen

Gegevens over solidus- en liquidustemperaturen en smelttemperaturen zijn nodig om veilige reactorbedrijfsomstandigheden vast te stellen en ongevalscenario's zoals koelmiddelverliezen te modelleren. Deze temperaturen worden sterk beïnvloed door onzuiverheden, stralingsschade, O/M-verhoudingen, verbranding en natuurlijk de samenstelling.

Verrassend genoeg zijn solidus/liquidustemperaturen bijzonder moeilijk nauwkeurig te meten. DSC is de meest gebruikte techniek voor deze metingen, maar er moet op gelet worden dat er geen onderkoeling optreedt tijdens het stollen (vooral kritisch voor metaallegeringen). Monstertijdconstanten en temperatuurverhogingen moeten zorgvuldig overwogen worden. Solidus/liquidus temperaturen van de meeste metaallegeringen kunnen ook gemeten worden met de laser flash techniek (via Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid/Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie gegevens), en dilatometrie kan gebruikt worden voor zowel geleiders als isolatoren. Voor materialen die Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten bij ultrahoge temperaturen wordt soms gebruik gemaakt van thermische arrestatie met optische pyrometers voor temperatuurmeting. Alles bij elkaar genomen is DSC de meest veelzijdige en nauwkeurige methode.