STA, TGA e EGA em Nuclear

Calor específico e energética de transição

A capacidade de um material de armazenar energia é parcialmente controlada por seu calor específico (calor sensível). Ele é composto por componentes de rede, eletrônicos e de defeitos, dependendo do material. Essa propriedade é necessária para o projeto de qualquer processo de transferência de calor transitório. Ela também é usada para quantificar a OxidaçãoA oxidação pode descrever diferentes processos no contexto da análise térmica.oxidação/redução da superfície e a relação O/M (defeitos) dos combustíveis durante o processamento. Em alguns casos, o calor específico pode ser usado como um indicador da extensão do dano no exame pós-irradiação (PIE), por exemplo, energia armazenada. Ele também é necessário para calcular a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica a partir de dados de Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica.

A energia de transição (calor latente) é necessária para caracterizar as transições sólido-sólido, a Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão/solidificação e a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição. Tanto o calor específico quanto a energia de transição são medidos com mais precisão e eficiência pela calorimetria de varredura diferencial (DSC).

O calor específico também pode ser medido usando a técnica de flash a laser, embora com precisão reduzida e somente com um número reduzido de pontos de dados. (Com a DSC, a geração de um conjunto quase contínuo de dados de calor específico dependentes da temperatura é padrão) Com a experiência necessária, os DSCs podem ser prontamente adaptados para trabalhos a quente.

Mudança de massa e gases evoluídos

A mudança de massa dependente da temperatura, associada à análise de gás evoluído, fornece informações valiosas para ajudar a quantificar a relação O/M, a emissão de gases durante o processamento do combustível, a corrosão, a redução, os produtos voláteis de fissão/actinídeos durante a vitrificação, as impurezas remanescentes do processo de separação etc. Os analisadores termogravimétricos (TGA) ou os instrumentos TGA-DSC (STA) simultâneos, acoplados a um espectrômetro de massa quadrupolo (QMS) diretamente ou por uma linha de transferência aquecida, ou um TGA ou STA acoplado a um FT-IR por meio de uma linha de transferência aquecida, são amplamente utilizados para esses tipos de análise. Assim como as outras técnicas discutidas anteriormente, esses instrumentos podem ser facilmente modificados para trabalho a quente.

Temperaturas Solidus e Liquidus

Os dados de temperatura solidus e liquidus, bem como de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão, são necessários para estabelecer condições seguras de operação do reator e para modelar cenários de acidentes, como perdas de refrigerante. Essas temperaturas são muito afetadas por impurezas, danos por radiação, relações O/M, queima e, é claro, composição.

Surpreendentemente, as temperaturas solidus/liquidus são notoriamente difíceis de serem medidas com precisão. A DSC é a técnica mais frequentemente empregada para essas medições, mas é preciso tomar cuidado para evitar o sub-resfriamento durante a solidificação (especialmente crítico para ligas metálicas). As constantes de tempo da amostra e as taxas de rampa de temperatura devem ser cuidadosamente consideradas. As temperaturas solidus/liquidus da maioria das ligas metálicas também podem ser medidas pela técnica de flash a laser (por meio de dados de Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica/Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica), e a dilatometria pode ser usada tanto para condutores quanto para isolantes. Para materiais que derretem em temperaturas ultra-altas, às vezes é empregada a prisão térmica usando pirômetros ópticos para a medição da temperatura. Considerando todos os aspectos, o DSC é o método mais versátil e preciso.