Kinetics of the reaction of hydrogen with Zr-Ni alloys have been studied in the temperature range of 900 ℃-1080 ℃ at 400 and 600 torr. hydrogen pressure using thermogravimetric method.
It is found that the rate controlling step of all reactions is hydrogen diffusion in metals.
The diffusion coefficients of hydrogen in Zr-Ni alloys(0.5 a/o, 1.09 a/o, 1.5 a/o, 2.3 a/o Ni-Zr) are
D=0.2902 exp [-(9859 ± 849)/RT] ㎠/sec. : 0.5 a/o Ni-Zr
D=1.786 exp [-(12010 ± 907)/RT] ㎠/sec. : 1.09a/o Ni-Zr
D=6.403 exp [-(13550 ± 587)/RT] ㎠/sec. : 1.5 a/o Ni-Zr
D=164.0 exp [-(15910 ± 1740)/RT] ㎠/sec. : 2.3a/o Ni-Zr
respectively.
Nickel increases markedly the activation energy of hydrogen diffusion in Zr-Ni alloys. It can be probably explained by that Ni decreases the interstitial sites of Zr lattice.
Zr-Ni 합금과 수소와의 반응의 Kinetic 을 TGA(ThermoGravimetric Analysis) 방법으로 900℃ - 1080℃ 온도 범위에서 400Torr-와 600Torr-의 수소압력으로 연구하였다.
반응을 지배하는 단계는 합금을 통한 수소의 확산이라는 것을 알 수 있었다.
Zr-Ni 합금 (0.5 a/o,1.09a/o, 1.5 a/o,2.3a/o Ni-Zr) 에서의 수소 확산계수는
D=0.2902 exp [-(9859 ± 849)/RT] ㎠/sec. ; 0.5 a/o Ni-Zr
D=1.786 exp [-(12010 ± 907)/RT] ㎠/sec. ; 1.09a/o Ni-Zr
D=6.403 exp [-(13550 ± 587)/RT] ㎠/sec. ; 1.5 a/o Ni-Zr
D=164.0 exp [-(15910 ± 1740)/RT] ㎠/sec. ; 2.3a/o Ni-Zr
과 같이 얻어졌다.
합금원소로 첨가된 Nickel 은 Zr-Ni 합금에서 수소확산의 활성화 에너지를 현저하게 증가시켰으며 이 현상은 Nickel 이 Zirconium 격자의 interstitial site 의 크기를 감소시키는 것으로 설명될수 있었다.
