STA, TGA och EGA i kärnkraft

Specifik värme och övergångsenergetik

Ett materials förmåga att lagra energi styrs delvis av dess specifika värme (sensibel värme). Denna består av gitter-, elektroniska och defektkomponenter, beroende på materialet. Denna egenskap är nödvändig för utformningen av alla transienta värmeöverföringsprocesser. Den används också för att kvantifiera ytoxidation/-reduktion och O/M-förhållandet (defekter) hos bränslen under bearbetning. I vissa fall kan den specifika värmen användas som en indikator på skadans omfattning vid undersökning efter bestrålning (PIE), t.ex. lagrad energi. Den krävs också för att beräkna värmeledningsförmågan från värmediffusivitetsdata.

Övergångsenergetik (latent värme) krävs för att karakterisera övergångar mellan fast och fast material, Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smältning/förstoring och nedbrytning. Både den specifika värmen och övergångsenergin mäts mest exakt och effektivt med differentialskanningskalorimetri (DSC).

Den specifika värmen kan också mätas med laserflashteknik, om än med sämre noggrannhet och endast med ett mindre antal datapunkter. (Med DSC är det standard att generera en kvasikontinuerlig uppsättning temperaturberoende data för specifik värme) Med den expertis som krävs kan DSC enkelt anpassas för heta arbeten.

Massförändring och evolverade gaser

Temperaturberoende massförändring i kombination med analys av utvecklad gas ger värdefull information som hjälper till att kvantifiera O/M-förhållandet, utgasning under bränslebearbetning, korrosion, reduktion, flyktiga fissionsprodukter/aktinider under förglasning, föroreningar som återstår från separationsprocessen, etc. Termogravimetriska analysatorer (TGA) eller samtidiga TGA-DSC (STA) instrument, kopplade till en kvadrupolmasspektrometer (QMS) antingen direkt eller via en uppvärmd överföringsledning, eller en TGA eller STA, kopplad till en FT-IR via en uppvärmd överföringsledning, används ofta för dessa typer av analyser. Precis som med de andra teknikerna som diskuterats tidigare kan dessa instrument enkelt modifieras för heta arbeten.

Solidus- och liquidustemperaturer

Solidus- och liquidustemperaturer samt smälttemperaturdata är nödvändiga för att fastställa säkra driftförhållanden för reaktorer och för att modellera olycksscenarier som kylmedelsförluster. Dessa temperaturer påverkas i hög grad av föroreningar, strålningsskador, O/M-kvoter, utbränning och, naturligtvis, sammansättning.

Överraskande nog är solidus/liquidus-temperaturer notoriskt svåra att mäta exakt. DSC är den teknik som oftast används för dessa mätningar, men man måste vara noga med att undvika underkylning under stelningen (särskilt viktigt för metallegeringar). Provtidskonstanter och temperaturramphastigheter måste övervägas noga. Solidus/liquidus-temperaturer för de flesta metallegeringar kan också mätas med laserblixtteknik (via Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga/Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet) och dilatometri kan användas för både ledare och isolatorer. För material som smälter vid mycket höga temperaturer används ibland termisk arrest med hjälp av optiska pyrometrar för temperaturmätning. Sammantaget är DSC den mest mångsidiga och exakta metoden.