Oсобенности изучения систем атомарный водород–металл

Анотація

Все основные направления развития энергетики предполагают или уже реализуют применение систем «металл – водород». Для атомной энергетики это связано с созданием термостабильных замедлителей и конструкционных материалов специального назначения, для термоядерной энергетики – с поведением так называемой первой стенки термоядерных реакторов, для водородной энергетики – с хранением, транспортировкой и извлечением водорода. Водород является наиболее эффективным замедлителем быстрых и тепловых нейтронов, особенно при высокой объемной концентрации в материале атомов водорода, то есть при высоком значении отношения количества атомов водорода к числу атомов металла с учетом термостойкости гидрида. В работе рассмотрены современные методы экспериментальных исследований гетерогенных реакций, то-похимия реакций «металл – водород», зависимость скорости взаимодействия от давления и температуры, об-суждены модели поверхностных процессов, протекающих при взаимодействии водорода с металлом. Анализировались методы определения вероятности адсорбции водорода на поверхности металла, методы измерения энергии активации диссоциации молекулы водорода на поверхности. В работе описаны особенности подготовки реактора, экспериментальных образцов и методика их исследования при изучении систем «атомарный водород – металл», метод плазмохимической термогравиметрии, который применяется для исследования гетерогенных реакций, протекающих в водородной плазме безэлектродного тлеющего разряда. Для изучения механизма взаимодействия водорода с гидридообразующими металлами предлагается кинетический метод исследования. Суть кинетического метода заключается в том, что исключение лимитирующего влияния поверхностных и диффузионных процессов на скорость гидридообразования при использовании атомарного водорода и металлической фольги позволяет непосредственно по кинетическим кривым взаимодействия «металл – водород» фиксировать момент образования соответствующих фаз и оценивать содержание в них водорода с помощью термогравиметрии, а также изучать влияние различных параметров на скорость взаимодействия и образования гидридных фаз.

https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.13-15.62-87