Введение к работе
Актуальность темы: Диффузионный перенос в твердых телах является
основной и составной частью многих технологических процессов,
обслуживающп развитие таких наукоёмких отраслей техники как
твердотельную ктронику, космонавтику и атомную энергетику.
Материалы, непі іуемьіе в этих отраслях, должны испытывать минимальные измене"1 я в эксплуатационных условиях с течением времени, и сами изменения за) тую обусловлены диффузионными процессами, протекающими в этих мак чалах.
Теоретические и экспериментальные исследования диффузии позволяют получить информацию по фундаментальным вопросам физики твердых тел, связанных с дефектной структурой и механизмами миграций атомов в реальных кристаллах.
Развитие математической теории диффузионных процессов приобретает большое значение в связи с более широким использованием моделирования процессов и технологий в самых разнообразных областях современной науки и техники.
Выбор в качестве объекта исследования двуокиси циркония связан с тем, что Zr является одним из основных конструкционных материалов, используемых в атомной энергетике. В процессе эксплуатации, например, и тепловыделяющих элементах, цирконий подвергается окислению с образованием двуокиси циркония. В случае аварийной заливки активной зоны ядерного реактора, разрушенной в результате тяжелой аварии, процессы переноса в Zr02 могут оказаться решающими. Поэтому надёжное экспериментальное определение коэффициентов диффузии в двуокиси циркония необходимо, для создания адекватных моделей эксплуатации и аварийного поведения элементов, в конструкции ядерного реактора.
В свете, вышеизложенного работа, связанная с развитием метода изотопного обмена, для определения коэффициентов самодиффузии кислорода, в ZrC?2 при повышенных температурах, и разработкой метода расчета коэффициентов химической диффузии по гравиметрическим данным, процесса окисления образцов различной правильный геометрический формы, представляется весьма актуальной как в части развития современной физики твердого тела, так и в части практического приложения к исследованиям и моделированию процессов и технологий.
Цель работы: Разработка методов определения коэффициентов самодиффузии кислорода и химической диффузии в ZrOi-Экспериментальное определение этих коэффициентов в широком интервале температур и давлений.
Научили новизна: Разработан метод расчета коэффициента химической диффузии в Zr02 по гравиметрическим данным. Определены коэффициенты самодиффузии кислорода в моноклинной и тетрагональной модификациях ZrOj.
Определены коэффициенты химической диффузии в Z1O2
при Т=1570-1660 С при парциальных давлениях кислорода Р0 =\,%-
21278 Па
Практическое применение:
Результаты работы были использованы в ИБРАЭ РАН, при создании математической модели аварийной заливки активной зоны атомного реактора, разогретого в результате тяжелой аварии.
Значение коэффициентов диффузии в ZrOj, были использованы на кафедре коррозии Московского института стали и сплавов при разработке окисного покрытия на тепловыделяющих элементах.
Основные результаты, представляемые к защите.
1. Конструкция высокотемпературного реактора изотопного обмена,
для определения коэффициента самодиффузии кислорода в ZrOj 2.
Экспериментальное определение коэффициента самодиффузии кислорода в ZrC>2 моноклинной и тетрагональной модификаций.
3. Метод расчёта коэффициента химической диффузии в окислах
металлов по гравиметрическим данным для образцов различной
геометрической формы.
4. Экспериментальное определение коэффициентов химической
диффузии в ZrC>2 гравиметрическим методом при различных парциальных
давлениях кислорода.
Апробация работы:
Результаты работы докладывались на научных семинарах в МИСиС, ИБРАЭ РАН и МГАПИ, XXIV научно-теоретической конференции КГУ им. Бердаха, ОАО институт Цветмётобработки.
Публикации: Материалы диссертации опубликованы в шестипечатных работах.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа содержит 75страниц машинописного текста, включая 20 рисунков, 1 фотографию, 5 таблиц и список литературы из 91 наименований.