高温領域におけるアクチノイド水素化物の熱拡散率測定

高温区氢化锕系热扩散系数的测量

基本信息

批准号：
13780406
负责人：
土屋文
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ジーベルト水素吸収装置を用いて、温度および水素ガス圧力を調整することにより水素濃度の異なるウラン-トリウム-ジルコニウム水素化物(UTh_4Zr_<10>H_x:x=18〜27)を作製した。これらの試料は、約1μmの粒径のUおよびZrH_x相がThZr_2H_xの母相に分散された3相から成る複合体であることがSEM観察よりわかった。前年度に作製したサファイア窓の試料ホルダーおよびレーザーフラッシュ法熱定数測定装置を用いて、UTh_4Zr_<10>H_xの熱拡散率を測定した。UTh_4Zr_<10>H_x中の水素の解離温度は10分間の等時加熱実験より573K〜773Kであったが、UTh_4Zr_<10>H_xの熱拡散率を773K〜940Kの高温領域まで測定することを可能とした。UTh_4Zr_<10>H_xの熱拡散率は673K以下の温度範囲では水素濃度の増加と共に増加したが、673K以上の温度範囲では水素濃度の増加と共に減少した。Uの熱拡散率は940Kまではほぼ一定であり、ZrH_xの熱拡散率は温度の増加と共に減少することがわかっているので、複合体の熱拡散率は各相の熱拡散率の和として表されると仮定すると、ThZr_2H_xの熱拡散率は温度の増加と共に増加すると評価した。とのことから、低温領域ではZrH_xの熱拡散率、高温領域ではThZr_2H_xの熱拡散率が大きく寄与すると考えられる。この熱拡散率の実験値を温度および水素濃度を関数とした評価式で表した。この評価式にこれまで報告されている密度および比熱を考慮して熱伝導度を求めた。熱伝導度は690Kを境界温度とし、熱拡散率と同様な温度および水素濃度依存性を示した。この熱伝導度に対する電子伝導の寄与について調べるため、直流4端子法により室温から600Kにおける電気抵抗率を測定し電気伝導度を求めた。熱伝導度、電気伝導度およびWiedemann-Franz則から、x=20以下のUTh_4Zr_<10>H_xの熱伝導度は低温では電子による熱伝導が支配的であるが、高温ではフォトン伝導の寄与が大きくなることがわかった。

通过使用Ziebert氢气吸收器调节温度和氢气压力，制备了具有不同氢浓度的铀硫氢氢氢氢氢氢氢植中（UTH_4ZR_ <10> H_X：X = 18-27）。 SEM观察结果表明，这些样品是由三个相组成的复合物，其中U和ZRH_X相具有约1μm的粒度分布在THZR_2H_X的矩阵相中。 UTH_4ZR_ <10> H_X的热扩散率是使用蓝宝石窗口的样品持有器和上一年生产的激光闪光恒定测量设备进行测量的。 UTH_4ZR_ <10> H_X中氢的解离温度在10分钟的等法加热实验中为573K至773K，并且可以测量UTH_4ZR_ <10> H_X的热扩散率，高于773K至773K至940K。 UTH_4ZR_ <10> H_X的热扩散率随温度范围低于673K的氢浓度而增加，但随着673K以上的温度范围内的氢浓度降低。由于U的热扩散率大致持续至940 K，并且随着温度的升高，ZRH_X的热扩散率降低，我们评估了THZR_2H_X的热扩散率随温度的增加而增加，假设复合材料的热扩散表达为每种热相扩散率的热量扩散。因此，人们认为ZRH_X在低温区域的热扩散率和高温区域THZR_2H_X的热扩散率显着贡献。该热扩散率的实验值通过评估方程作为温度和氢浓度的函数表达。考虑到该评估公式到目前为止报告的密度和比热的密度和比热，确定了热导率。热导率作为边界温度为690K，表现出与热扩散率相似的温度和氢浓度依赖性。为了研究电子电导率对该导热率的贡献，使用DC 4末端方法在室温下在室温下测量电阻率，以确定电导率。导热率，电导率和Wiedemann-Franz规则表明，uth_4zr_ <10> X = 20或更少的UTH_4ZR_ <10> H_X在低温下由电子占主导地位，但在高温下，光子传导的贡献变得很大。