Введение
Циркалой BCR-276 (Zirc-4) является сертифицированным эталонным материалом Европейской комиссии. Циркалои являются распространенными плакирующими материалами в реакторах на тепловых нейтронах благодаря низкому сечению поглощения тепловых нейтронов и отличным тепловым и механическим свойствам. Во время землетрясения и аварии на атомной станции "Фукусима-Дайичи" в Японии водород скопился под крышей здания и воспламенился. Одним из способов получения водорода в этих чрезвычайных условиях может быть относительно простая химическая реакция (1):
Zr + 2 H2O--> ZrO2 + 2 H2 + ΔH
Для подтверждения этой реакции были проведены некоторые предварительные эксперименты, которые описаны ниже.
Экспериментальный
Установка NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® была оснащена печью на водяном паре и масс-спектрометром QMS 403 Aeolos. Три цилиндра из BCR-276 (масса образца около 600 мг) были помещены на алюминиевую пластину на держателе образцов TG. Образцы нагревали со скоростью 5 и 10 К/мин под N2 и водяным паром до 1050°C. Интенсивность воды и водорода контролировалась с помощью масс-спектрометра.
Результаты и обсуждение
На рис. 1 показана кривая ТГ (изменение массы) и интенсивность водорода и воды в зависимости от температуры при измерении со скоростью 10 К/мин. После начала увеличения массы за счет окисления также увеличивается уровень водорода.
Одновременно с увеличением количества водорода уменьшается интенсивность воды. Увеличение массы до 1050°C составило 4 мас.%.
На рисунке 2 сравниваются кривые ТГ и интенсивности водорода для двух измерений при 5 К/мин и 10 К/мин. При скорости нагрева 5 К/мин окисление и выделение водорода начинается раньше, чем при 10 К/мин. При температуре около 950°C выделение водорода переходит в стабильное насыщенное состояние (постоянный уровень).
На рисунке 3 показан образец до и после измерения.
