Wprowadzenie
Zircaloy BCR-276 (Zirc-4) jest certyfikowanym materiałem referencyjnym Komisji Europejskiej. Zircaloy są powszechnie stosowanymi materiałami okładzinowymi w reaktorach termicznych ze względu na ich niski przekrój absorpcji neutronów termicznych oraz doskonałe właściwości termiczne i mechaniczne. Podczas trzęsienia ziemi/wypadku w elektrowni jądrowej Fukushima-Daiichi w Japonii, wodór zgromadził się pod dachem budynku i uległ zapłonowi. Jednym ze sposobów produkcji wodoru w tych nadzwyczajnych warunkach może być stosunkowo prosta reakcja chemiczna (1):
Zr + 2H2O--> ZrO2 + 2H2 + ΔH
Aby potwierdzić tę reakcję, przeprowadzono kilka wstępnych eksperymentów, które opisano poniżej.
Eksperymentalny
Analizator NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® został wyposażony w piec na parę wodną i spektrometr masowy QMS 403 Aeolos. Trzy cylindry z BCR-276 (masa próbki ok. 600 mg) umieszczono na płytce z tlenku glinu na nośniku próbek TG. Próbki ogrzewano z prędkością 5 i 10 K/min pod wpływem N2 i pary wodnej do temperatury 1050°C. Intensywność wody i wodoru monitorowano za pomocą spektrometru masowego.
Wyniki i dyskusja
Rysunek 1 przedstawia krzywą TG (zmiana masy) oraz intensywność wodoru i wody w funkcji temperatury dla pomiaru 10 K/min. Po rozpoczęciu wzrostu masy w wyniku utleniania wzrasta również poziom wodoru.
Równocześnie ze wzrostem ilości wodoru spada intensywność wody. Wzrost masy do 1050°C wynosił 4% mas.
Na rysunku 2 porównano krzywe TG i intensywność wodoru dla dwóch pomiarów przy 5 K/min i 10 K/min. Przy szybkości ogrzewania 5 K/min UtlenianieUtlenianie może opisywać różne procesy w kontekście analizy termicznej.utlenianie i wydzielanie wodoru rozpoczyna się wcześniej niż przy 10 K/min. W temperaturze około 950°C wydzielanie wodoru przechodzi w stabilny stan nasycenia (stały poziom).
Rysunek 3 przedstawia próbkę przed i po pomiarze.
