ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА СИСТЕМЫ Na–Na2O

О. В. Зайцева, Е. А. Трофимов, О. В. Самойлова

Аннотация


Фазовые равновесия в системе Na–O представляют интерес в связи с тем, что металлический натрий широко используется в ядерных реакторах в качестве теплоносителя. Целью работы стало термодинамическое моделирование системы Na–O в области Na–Na2O и построение фазовой диаграммы этой системы. В ходе работы проанализированы имеющиеся экспериментальные данные о растворимости кислорода в жидком натрии. Используя литературные данные, в ходе нашей работы осуществлено моделирование фазовых равновесий и расчёт координат фазовой диаграммы области Na–Na2O. В процессе проведённой работы для расчётов использованы возможности программного комплекса FactSage. Использованы данные базы SGPS (SGTE pure substances database) о стандартных энтальпиях образования, стандартных энтропиях и параметрах фазовых переходов, а также температурных зависимостях молярных теплоёмкостей для твёрдых и жидких веществ, образующих систему твёрдого и жидкого Na, кристаллических модификаций Na2O и его расплава. Моделирование расплава Na–Na2O выполнено посредством двухподрешёточной модели ионной жидкости. Параметр взаимодействия для этой модели, температурная и концентрационная зависимость которого выражена посредством полинома Редлиха – Кистера, определён в ходе работы. Согласно результатам моделирования система Na–O в области Na–Na2O характеризуется наличием области расслаивания на две жидких фазы. Координаты критической точки: температура 2457 К, содержание кислорода ~ 26 ат. %. Крайняя левая точка кривой расслаивания на две жидкие фазы характеризуется следующими координатами: температура 1405 К, содержание кислорода ~ 4,8 ат. %.

Ключевые слова


натрий; кислород; фазовая диаграмма; термодинамическое моделирование

Полный текст:

PDF

Литература


Wriedt H.A. The Na-O (Sodium-Oxygen) System. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1987, vol. 8, no. 3, pp. 234–246. DOI: 10.1007/BF02874915 2. Alcock C.B. and Stavropoulos G.P. Galvanic Cell Measurements on the Sodium-Oxygen System. Can. Metall. Q., 1971, vol. 10, no. 4, pp. 257–265. DOI: 10.1179/cmq.1971.10.4.257

Eichelberger R.L. Solubility of Oxygen in Liquid Sodium. U.S. At. Energy Comm. Rep. AI-AEC-12685, 1968. doi:10.2172/4808140

Noden J.D. General Equation for the Solubility of Oxygen in Liquid Sodium. Addendum. J. Br. Nucl. Energy Soc., 1973, vol. 12, no. 3, pp. 329–331.

Claxton K.T. Solubility of Oxygen in Liquid Sodium and the Interpretation of Predictions for the Corrosion Rate of Stainless Steels in Liquid Sodium. Junta Energ. Nucl. (Spain), Rep. JEN-446, 1979. (in Spanish)

Beisswenger H., Dorner S. Solubility of Oxygen in Liquid Sodium. J. Nucl. Mater., 1968, vol. 28, no. 3, pp. 297–302. DOI: 10.1016/0022-3115(68)90196-7

Salmon N. and Cashman T.J. The Solubility of Sodium Monoxide in Liquid Sodium, KAPL-1653, 1956.

De la Torre Cabezas M. Behavior of Oxygen in Liquid Sodium. Junta Energ. Nucl. (Spain), Rep. JEN-310, 1975. (in Spanish)

Smith D.L. and Lee R.H. Characterization of the Vanadium-Wire Equilibration Method for Measurement of Oxygen Activity in Liquid Sodium. Argonne Natl. Lab Rep. ANL-7891 Argonne, IL, 1972.

Bale C.W., Chartrand P., Degterov S.A., Eriksson G., Hack K., Ben Mahfoud R., Melançon J., Pelton A.D., Petersen S. FactSage Thermochemical Software and Databases. Calphad, 2002, vol. 26, no. 2, pp. 189–228. DOI: 10.1016/S0364-5916(02)00035-4

Bale C.W., Bélisle E., Chartrand P., Decterov S.A., Eriksson G., Hack K., Jung I.-H., Kang Y.-B., Melançon J., Pelton A.D., Robelin C., Petersen S. FactSage Thermochemical Software and Databases – Recent Developments. Calphad, 2009, vol. 33, no. 2, pp. 295–311. DOI: 10.1016/j.calphad.2008.09.009

Bale C.W., Bélisle E., Chartrand P., Decterov S.A., Eriksson G., Gheribi A.E., Hack K., Jung I.-H., Kang Y.-B., Melançon J., Pelton A.D., Petersen S., Robelin C., Sangster J., Spencer P., Van Ende M.-A. FactSage thermochemical software and databases, 2010–2016. Calphad, 2016, vol. 54, no. 1, pp. 35–53. DOI: 10.1016/j.calphad.2016.05.002

SGPS database (SGTE pure substances database), FactSage 7.0.

Hillert M., Jansson B., Sundman B., Agren J. A Two-Sublattice Model for Molten Solutions with Different Tendency for Ionization. Met. Trans. A, 1985, vol. 16A, pp. 261–266. DOI: 10.1007/BF02816052

Sundman B. Modification of the TwoSublattice Model for Liquids. Calphad, 1991, vol. 15, no. 2, pp. 109–119. DOI: 10.1016/0364-5916(91)90010-H




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met180205

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share