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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。

The temperature and pressure of the water absorption device are adjusted according to the temperature and pressure of the water absorption device, and the water concentration is adjusted according to the temperature<10>. The particle size of the sample is about 1μm, and the particle size of the sample is about 1μm. The particle size of the sample is about 1 μ m. In the past year, the thermal <10>dispersion rate of UTh_4Zr_x was measured by the thermal determination device of the sample. The <10>dissociation temperature of water element in UTh_4Zr_ H_x was measured in the isochronal heating range of 573K ~ 773K for 10 minutes, and the thermal dispersion rate of UTh_4Zr_<10>H_x was measured in the high temperature range of 773K ~ 940K. The thermal dispersion of UTh_4Zr<10>_x increases with the increase of water concentration below 673K, and decreases with the increase of water concentration above 673K. The thermal dispersion rate of U is constant at 940K. The thermal dispersion rate of ZrHx decreases with the increase of temperature. The thermal dispersion rate of the composite is constant at 940 K. The thermal dispersion rate of ZrHx increases with the increase of temperature. The thermal dispersion rate of ZrH_x in the low temperature region and the thermal dispersion rate of Zr_2H_x in the high temperature region are studied. The temperature and moisture concentration of the heat dissipation rate are evaluated. This evaluation is based on the density and specific heat considerations of the thermal conductivity. The thermal conductivity is 690K, and the thermal dispersion is dependent on temperature and water concentration. The thermal conductivity is measured by electron conduction and modulation. The DC 4-terminal method is used to determine the electrical resistivity at room temperature up to 600K. The electrical conductivity is calculated. Thermal conductivity, electrical conductivity and Wiedemann-Franz equation: x=20 or less; thermal conductivity of UTh_4Zr_<10>H_x is dominated by thermal conductivity at low temperatures and high temperatures.