Introducere
Zircaloy BCR-276 (Zirc-4) este un material de referință certificat de Comisia Europeană. Zircaloizii sunt materiale de placare uzuale în reactoarele termice datorită secțiunii lor transversale scăzute de absorbție a neutronilor termici și proprietăților lor termice și mecanice excelente. În timpul accidentului provocat de cutremur/tsumanire de la centrala nucleară Fukushima-Daiichi din Japonia, hidrogenul s-a acumulat sub acoperișul clădirii și a fost aprins. O modalitate de a produce hidrogen în aceste condiții extraordinare ar putea urma reacția chimică relativ simplă (1):
Zr + 2H2O--> ZrO2 + 2H2 + ΔH
Pentru a confirma această reacție, au fost efectuate câteva experimente preliminare, care sunt descrise mai jos.
Experimental
Un NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® a fost echipat cu un cuptor cu vapori de apă și un spectrometru de masă QMS QMS 403 Aeolos. Trei cilindri din BCR-276 (greutatea probei aprox. 600 mg) au fost plasați pe o placă de alumină pe un suport de probe TG. Probele au fost încălzite cu 5 și 10 K/min sub N2 și vapori de apă până la 1050°C. Intensitățile apei și hidrogenului au fost monitorizate cu spectrometrul de masă.
Rezultate și discuții
Figura 1 prezintă curba TG (modificarea masei) și intensitatea hidrogenului și a apei în funcție de temperatură pentru măsurarea la 10 K/min. După începerea creșterii greutății din cauza oxidării, crește și nivelul hidrogenului.
Simultan cu creșterea hidrogenului, intensitatea apei scade. Creșterea greutății până la 1050°C a fost de 4 % în greutate.
În figura 2, au fost comparate curbele TG și intensitățile hidrogenului pentru cele două măsurători la 5 K/min și 10 K/min. La o rată de încălzire de 5 K/min, oxidarea și evoluția hidrogenului încep mai devreme decât la 10 K/min. La aproximativ 950 °C, evoluția hidrogenului intră într-o stare saturată stabilă (nivel constant).
Figura 3 prezintă proba înainte și după măsurare.
