Термодинамические свойства диоксида урана в конденсированном состоянии

 
Код статьиS004036440002720-6-1
DOI10.31857/S004036440002720-6
Тип публикации Статья
Статус публикации Опубликовано
Авторы
Аффилиация: ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН
Адрес: Российская Федерация
Аффилиация: ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН
Адрес: Российская Федерация
Аффилиация: ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН
Адрес: Российская Федерация
Аффилиация: ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН
Адрес: Российская Федерация
Название журналаТеплофизика высоких температур
ВыпускТом 56 Номер 5
Страницы677-686
Аннотация

В рамках развития информационно-справочной системы ИВТАНТЕРМО на основе анализа доступных в литературе экспериментальных данных получены уравнения теплоемкостей для твердого и жидкого стехиометрического диоксида урана в интервалах температур 298.15–3130 K и 3130–8000 К соответственно. Основанием для пересчета температурных зависимостей теплоемкости послужило появление новых экспериментальных данных по энтальпии и теплоемкости UO2 до 8000 К. Уточненные значения термодинамических функций (теплоемкостей, энтропии, инкрементов энтальпии и приведенной энергии Гиббса), полученные методом численного интегрирования приведенных уравнений в интервале 100–8000 К, внесены в базу данных ИВТАНТЕРМО.

Ключевые слова
Источник финансированияРабота выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 14–50–00124).
Получено27.12.2018
Дата публикации27.12.2018
Цитировать   Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 913

Оценка читателей: голосов 0

1. Гурвич Л. В., Бергман Г. А., Вейц И. В. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Спр. изд. В 4-х т. / Под ред. Глушко В. П. Т. IV. М.: Наука, 1982. 1181 c.

2. Harding J. H., Masri P., Stoneham A. M. Thermodynamic Properties of Uranium Dioxide: Electronic Contributions to the Specific Heat // J. Nucl. Mater. 1980. V. 92. P. 73.

3. MacInnes D.A., Catlow C. R.A. The Specific Heat Anomaly in Crystalline UO2 // J. Nucl. Mater. 1980. V. 89. P. 354.

4. Browning P. Thermodynamic Properties of Uranium Dioxide: A Study of the Experimental Enthalpy and Specific Heat // J. Nucl. Mater. 1981. V. 98. P. 345.

5. Casado J. M., Harding J. H., Hyland G. J. Small-Polaron Hopping in Mott-Insulating UO2 // J. Phys. Condens. Matter. 1994. V. 6. P. 4685.

6. Devresse J. T. Polarons // Encyclopedia of Applied Physics / Ed. Trigg G. L. V. 14. Wiley: VCH Publ., 1996. P. 383.

7. Ruello P., Becker K. D., Ullrich K., Desgranges L., Petot C., Petot-Ervas G. Thermal Variation of the Optical Absorption of UO2: Determination of the Small Polaron Self-Energy // J. Nucl. Mater. 2004. V. 328. P. 46.

8. Pavlov T., Wenman M. R., Vlahovic L., Robba D., Konings R. J.M., Van Uffelen P., Grimes R. W. Measurement and Interpretation of the Thermo-Physical Properties of UO2 at High Temperatures: The Viral Effect of Oxygen Defects // Acta Materialia. 2017. V. 139. P. 138.

9. Szwarc R. The Defect Contribution to the Excess Enthalpy of Uranium Dioxide: Calculation of the Frenkel Energy // J. Phys. Chem. Solids. 1969. V. 30. P. 705.

10. Hutchings M. T., Clausen K., Dickens M. H., Hayes W., Kjems J. K., Schnabel P. G., Smith C. Investigation of Thermally Induced Anion Disorder in Fluorites Using Neutron Scattering Techniques // J. Phys. C. 1984. V. 17. P. 3903.

11. Hutchings M. T. High-Temperature Studies of UO2 and ThO2 Using Neutron Scattering Techniques // J. Chem. Soc. Faraday Trans. II. 1987. V. 83. P. 1083.

12. Ronchi C., Hyland G. J. Analysis of Recent Measurements of the Heat Capacity of Uranium Dioxide // J. Alloys Compounds. 1994. V. 213/214. P. 159.

13. Rand M. H., Ackermann R. J., Gronvold F., Oetting F. L., Pattoret A. The Thermodynamic Properties of the Urania Phase // Int. Rev. Hautes Temp. Refract. 1978. V. 15. P. 355.

14. Ralph J., Hyland G. J. Empirical Confirmation of Bredig Transition in UO2 // J. Nucl. Mater. 1985. V. 132. P. 76.

15. Hyland G. J., Ohse R. W. The Heat Capacity and Enthalpy of Condensed UO2: Critical Review and Assessment // J. Nucl. Mater. 1986. V. 140. P. 149.

16. Матвеев Л. В., Вещунов М. С. О высокотемпературном переходе диоксида урана в суперионное состояние // ЖЭТФ. 1997. Т. 111. № 2. С. 585.

17. Lunev A. V., Tarasov B. A. A Classical Molecular Dynamics Study of the Correlation between the Bredig Transition and Thermal Conductivity of Stoichiometric Uranium Dioxide // J. Nucl. Mater. 2011. V. 415. P. 217.

18. Корнева М. А., Стариков С. В. Атомистическое моделирование суперионного перехода в UO2 // ФТТ. 2016. Т. 58. Вып. 1. C. 170.

19. Dworkin A. S., Bredig M. A. Diffuse Transition and Melting in Fluorite and Anti-Fluorite Type of Compounds: Heat Content of Potassium Sulfide from 298 to 1260 K // J. Phys. Chem. 1968. V. 72. № 4. P. 1277.

20. Final Reports INTAS?93–66. Construction of the Equation of State of Uranium Dioxide up to the Critical Point (Coord. Ronchi C., Fortov V.). European Commission, JRC–ITU. Karlsruhe, 1997–1999.

21. Iosilevski I. L., Hyland G. J., Ronchi C., Yakub E. S. An Advanced Equation of State of UO2 up to the Critical Point // Trans. Amer. Nucl. Soc. 1999.V. 81. P. 122.

22. Iosilevski I. L., Hyland G. J., Yakub E. S., Ronchi C. The Equation of State of UO2 // Int. J. Thermophys. 2001. V. 22. P. 1253.

23. Ronchi C., Iosilevskiy I., Yakub E. Equation of State of Uranium Dioxide. Berlin: Springer, 2004. 366 p.

24. Иосилевский И. Л., Грязнов В. К., Семенов А. М., Якуб Е. C. , Горохов Л. Н. , Юнгман В. С. , Башарин А. Ю., Брыкин М. В., Шейндлин М. А., Фортов В. E., Ronchi C., Hyland G. J., Pflieger R. Неконгруэнтное фазовое равновесие в высокотемпературных продуктах нагрева диоксида урана // Изв. РАН. Энергетика. 2011. № 5. P. 115.

25. Yakub E., Ronchi C., Iosilevskiy I. Thermodynamic Model of Solid Non-Stoichiometric Uranium Dioxide // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. 1227.

26. Hiernaut J. P., Hyland G. J., Ronchi C. Pre-Melting Transition in Uranium Dioxide // Int. J. Thermophys. 1993. V. 14. № 2. P. 259.

27. Ronchi C., Hiernaut J. P., Selfslag R., Hyland G. J. Laboratory Measurement of the Heat Capacity of Urania up to 8000 K: I. Experiment // Nucl. Sci. Eng. 1993. V. 113. P. 1.

28. Bredig M. A. L’etude des transformation crystalline a haute temperatures // Proc. Conf. Held in Odeillo. France. 1971. Paris: CNRS, 1972. P. 183.

29. Ronchi C., Sheindlin M., Musella M., Hyland G. J. Thermal Conductivity of Uranium Dioxide up to 2900 K from Simultaneous Measurement of the Heat Capacity and Thermal Diffusivity // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. P. 776.

30. Fink J. K. Thermophysical Properties of Uranium Dioxide // J. Nucl. Mater. 2000. V. 279. P. 1.

31. Konings R. J.M., Benes O., Kovacs A., Manara D., Sedmidubsky D., Gorokhov L., Iorish V., Yungman V., Shenyavskaya E., Osina E. The Thermodynamic Properties of the f-Elements and Their Compounds. Part 2. The Lanthanide and Actinide Oxides // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2014. V. 43. № 1. P. 013101.

32. Idiri M., Le Bihan T., Heathman S., Rebizant J. Behavior of Actinide Dioxides Under Pressure: UO2 and ThO2 // Phys. Rev. B. 2004. V. 70. P. 014113.

33. Jones W. M., Gordon J., Long E. A. The Heat Capacities of Uranium, Uranium Trioxide, and Uranium Dioxide from 15°K to 300°K // J. Chem. Soc. 1952. V. 20. P. 695.

34. Hunzicker J. J., Westrum E. F. The Magnetic Transition, Heat Capacity, and Thermodynamic Properties of Uranium Dioxide from 5 to 350 K // J. Chem. Thermodyn. 1971. V. 3. P. 61.

35. Khattak G. D. Specific Heat of Uranium Dioxide (UO2) between 0.3 and 50 K // Phys. Stat. Sol. 1983. V. A75. P. 317.

36. Santini P., Carretta S., Amoretti G., Caciuffo R., Magnani N., Lander G. H. Multipolar Interactions in f-Electron Systems: The Paradigm of Actinide Dioxides // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. P. 807.

37. Moore G. E., Kelley K. K. High-Temperature Heat Contents of Uranium, Uranium Dioxide and Uranium Trioxide // J. Amer. Chem. Soc. 1947. V. 69. P. 2105.

38. Conway J. B., Hein R. A. Enthalpy of Uranium Dioxide to 2350o C // J. Nucl. Mater. 1965. V. 15. P. 149.

39. Ogard A. E., Leary J. A. High-Temperature Heat Content and Heat Capacity of Uranium Dioxide and Uranium Dioxide-Plutonium Dioxide Solid Solutions // Proc. Thermodynamics of Nuclear Materials. Vienna. 1967. Vienna: IAEA, 1968. P. 651.

40. Hein R. A., Flagella P. N., Conway J. B. High-Temperature Enthalpy and Heat of Fusion of UO2 // J. Amer. Ceram. Soc. 1968. V. 51. № 5. P. 291.

41. Hein R. A., Sjodahl L. A., Szwarc R. Heat Content of Uranium Dioxide from 1200 to 3100 K // J. Nucl. Mater. 1968. V. 25. P. 99.

42. Leibowitz L., Mishler L. W., Chasanov M. G. Enthalpy of Solid Uranium Dioxide from 2500 K to Its Melting Point // J. Nucl. Mater. 1969. V. 29. P. 356.

43. Engel T. K. The Heat Capacities of Al2O3, UO2 and PuO2 from 300 to 1100 K // J. Nucl. Mater. 1969. V. 31. P. 211.

44. Frederickson D. R., Chasanov M. G. Enthalpy of Uranium Dioxide and Sapphire to 1500 K by Drop Calorimetry // J. Chem. Thermodyn. 1970. V. 2. P. 263.

45. Takahashi Y., Asou M. High-Temperature Heat-Capacity Measurements on (U, Gd)O2 by Drop Calorimetry and DSC // J. Nucl. Mater. 1993. V. 201. P. 108.

46. Попов М. М., Гальченко Г. Л., Сенин М. Д. Истинные теплоемкости UO2, U3O8 и UO3 при высоких температурах // Журн. неорган. химии. 1958. Т. 3. Вып. 8. С. 1734.

47. Gronvold F., Kveseth M. H., Sveen A., Tichy J. Thermodynamics of the UO2+X Phase I. Heat Capacities of UO2.017 and UO2.254 from 300 to 1000 K and Electronic Contributions // J. Chem. Thermodyn. 1970. V. 2. P. 665.

48. Matzke Hj., Lucuta P. G., Verrall R. A., Henderson J. Specific Heat of UO2-Based SIMFUEL // J. Nucl. Mater. 1997. V. 247. P. 121.

49. Amaya M., Une K., Hirai M. Heat Capacity Measurements of U1-yGdyO2 (y = 0–0.27) from 325 to 1673 K // J. Nucl. Sci. Technol. 2004. V. 41. № 2. P. 108.

50. Shomate C. H. A Method for Evaluating and Correlating Thermodynamic Data // J. Phys. Chem. 1954. V. 58. P. 368.

51. Аристова Н. М., Белов Г. В. Термодинамические характеристики трифторида и трииодида скандия в конденсированном состоянии // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 6. С. 921.

52. Аристова Н. М., Белов Г. В. Термодинамические характеристики трихлорида и трибромида скандия // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 7. С. 1053.

53. Аристова Н. М., Белов Г. В. Уточнение термодинамических функций трифторида скандия ScF3 в конденсированном состоянии // ЖФХ. 2016. Т. 90. № 3. С. 473.

54. Affortit C. Specific Heat of Uranium Nitride, Uranium Carbide, and Uranium Dioxide // High Temp. – High Press. 1969. V. 1. № 1. P. 27.

55. Affortit C., Marcon J. P. Chaleur specifique a haute temperature des oxydes d’uranium et de plutonium // Rev. Int. Hautes Temper. Refract. 1970. V. 7. № 3. P. 236.

56. Inaba H., Naito K., Oguma M. Heat Capacity Measurements of U1-yGdyO2 (0.00 ? y ? 0.142) from 310 to 1500 K // J. Nucl. Mater. 1987. V. 149. P. 341.

57. Banerjee J., Parida S. C., Kutty T. R.G., Kumar A., Banerjee S. Specific Heats of Thoria–Urania Solid Solutions // J. Nucl. Mater. 2012. V. 427. P. 69.

58. Kavazauri R., Pokrovskiy S. A., Baranov V. G., Tenishev A. V. Thermal Properties of Nonstoichiometry Uranium Dioxide // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. V. 130. P. 012025.

59. Mills K. C., Ponsford F. H., Richardson M. J., Zaghini N., Fassina P. Heat Capacity and Enthalpy of UO2 and Gadolinia- Doped UO2 // Thermochim. Acta. 1989. V. 139. P. 107.

60. Manara D., Ronchi C., Sheindlin M., Konings R. On the Present State of Investigation of Thermodynamic Properties of Solid and Liquid UO2+x // J. Nucl. Mater. 2007. V. 362. P. 14.

61. Latta R. E., Fryxell R. E. Determination of Solidus-Liquidus Temperatures in the UO2+x System (0.50 < x < 0.20) // J. Nucl. Mater. 1970. V. 35. P. 195.

62. Tachibana T., Ohmori T., Yamanouchi S., Itaki T. Determination of Melting Point of Mixed-Oxide Fuel Irradiated in Fast Breeder Reactor // J. Nucl. Sci. Technol. 1985. V. 22. P. 155.

63. Ronchi C., Sheindlin M. Laser-Pulse Melting of Nuclear Refractory Ceramics // Int. J. Thermophys. 2002. V. 23. P. 293.

64. Manara D., Ronchi C., Sheindlin M. Solidus and Liquidus of UO2+x from High-Pressure Melting Experiments // High Temp. – High Press. 2003. V. 35/36. P. 25.

65. Kato M., Morimoto K., Sugata H., Konashi K., Kashimura M., Abe T. Solidus and Liquidus Temperatures in the UO2-PuO2 System // J. Nucl. Mater. 2008. V. 373. P. 237.

66. Kato M., Morimoto K., Sugata H., Konashi K., Kashimura M., Abe T. Solidus and Liquidus of Plutonium and Uranium Mixed Oxide // J. Alloys Compd. 2008. V. 452. P. 48.

67. Manara D. Melting Transition Measurements in Uranium Dioxide // A Thesis Submitted for the Degree of PhD at the University of Warwick. 2004. http://go.warwick.ac.uk/wrap/66996

68. Manara D., Ronchi C., Sheindlin M., Lewis M., Brykin M. Melting of Stoichiometric and Hyperstoichiometric Uranium Dioxide // J. Nucl. Mater. 2005. V. 342. P. 148.

69. Baichi M., Chatillon C., Ducros G., Froment K. Thermodynamics of the O–U System: III – Critical Assessment of Phase Diagram Data in the U–UO2+x Composition Range // J. Nucl. Mater. 2006. V. 349. P. 57.

70. Lambertson W. A., Mueller M. H., Gunzel F. H. Uranium Oxide Phase Equilibrium Systems: IV. UO2–ThO2 // J. Amer. Ceram. Soc. 1953. V. 36. № 12. P. 397.

71. Hein R. A., Flagella P. N. Enthalpy Measurements of Uranium Dioxide and Tungsten to 3260 K / General Electric Co. (USA). Nuclear Materials and Propulsion Oper. GEMP?578. 1968. 21 p.

72. Leibowitz L., Chasanov M. G., Mishler L. W., Fischer D. F. Enthalpy of Liquid Uranium Dioxide to 3500 K // J. Nucl. Mater. 1971. V. 39. P. 115.

73. Baichi M., Chatillon C., Ducros G., Froment K. Thermodynamics of the O–U System. IV. Critical Assessment of Chemical Potentials in the U–UO2.01 Composition Range // J. Nucl. Mater. 2006. V. 349. P. 17.

74. Huber E. J., Holley C. E. Enthalpies of Formation of Triuranium Octaoxide and Uranium Dioxide // J. Chem. Thermodyn. 1969. V. 1. P. 267.

75. Huber E J., Holley C. E., Meierkord E. H. The Heat of Combustion of Thorium and Uranium // J. Amer. Chem. Soc. 1952. V. 74. P. 3406.

76. Pudjanto B. A. The Thermodynamic Modeling of the Uranium-Oxygen System // J. Tek. Bhn. Nucl. 2005. V. 1. № 1. P. 1.

77. Ronchi C. On the Thermal Conductivity and Diffusivity of Solid and Liquid Uranium Dioxide // J. Phys.: Condens. Matter. 1994. V. 6. P. L561.

Система Orphus

Загрузка...
Вверх