The Diffusion Coefficients for Hydrogen in β-Zirconium

Abstract

The diffusion coefficients of hydrogen in β‐zirconium were calculated from experimental hydrogen sorption curves. The results were D false(cm2/secfalse)=5.32×10−3expfalse(−8320/RTfalse) , (760°–1010°C). This relationship was independent of hydrogen concentrations (to 41 a/o H) and oxygen concentrations (to 4.2 a/o O) in β ‐zirconium. Oxygen in solid solution with zirconium and surface films on the zirconium reduced the rate of hydrogen sorption by zirconium. The effect of oxygen in solid solution with zirconium was observed to be related to the α to β transformation, while the effect of surface films was related to the hydrogen concentration at the film ‐zirconium interface.

In-situ investigation of hydrogen diffusion in Zircaloy-4 by means of neutron radiography

“…Kinetic parameters like the hydrogen transport have to be quantified as well. Hydrogen diffusion in zirconium was studied in various works [2][3][4][5][6][7][8]. The published diffusion coefficients differ for some temperatures by more than two orders of magnitude.…”

“…Fig. 2 shows the temperature correlations given in [2][3][4]6] in an Arrhenius plot. The phase transformation between the hexagonal closest packed α-and the body centred cubic β-structure at about 1100 K (10 4 /T ~ 9 K -1 ) cannot explain the discrepancy in these values completely.…”

“…The phase transformation between the hexagonal closest packed α-and the body centred cubic β-structure at about 1100 K (10 4 /T ~ 9 K -1 ) cannot explain the discrepancy in these values completely. Albrecht [2] Gelezunas [4] Kearns [6] Fig. 2.…”

Влияние Параметров Разряда На Генерацию Ионов Дейтерия В Плазме Сильноточной Импульсной Вакуумной Дуги С Композиционным Катодом Из Дейтерида Циркония

“…Таким образом, в рамках предложенного подхода моделируются выделение и перенос тепла в ZrD 0.67 -катоде, которые приводит к образованию рас-плава, развитие гидродинамического возмущения по-верхности расплава, вызванного давлением плазмы КП на катод и приводящего к образованию кратера и формированию жидкометаллических струй, а также де-сорбция с поверхности катода, конвекция (совместно с ZrD 0.67 -расплавом) и термодиффузия дейтерия в катоде. Коэффициент диффузии дейтерия в β-фазе ZrD 0.67 в широком диапазоне температур рассчитывается по зако-ну Аррениуса путем экстраполяции экспериментальных данных [18] обратных потоков ионов дейтерия и циркония из плазмы КП на катод не производится. Поэтому предложенный способ определения композиционного состава плазмы КП корректен, если предполагать, что обратные потоки с одинаковым коэффициентом пропорциональны пря-мым потокам атомов дейтерия и циркония с поверхно-сти катода в плазму.…”

“…Так что фаза диффузионного восстановления происходит при температурах, близ-ких к комнатной (∼ 300−400 K). При данной темпе-ратуре D D ∼ 10 −10 −10 −9 cm 2 /s [18,19] и для высоты вала h w ∼ 0.2−0.3 µm длительность фазы восстанов-ления составляет t res ≈ h 2 w /D D (300 K) ∼ 1−10 s. Так как t res много больше времени жизни ячейки t c и даже много больше длительности дуги в наших экс-периментах, увеличение длительности разряда должно приводить к функционированию новых ячеек КП на уже эродированных и соответственно частично десор-бированных участках катода. Это обстоятельство может являться качественным объяснением уменьшения доли ионов дейтерия при увеличении длительности дуги, которая наблюдалась нами экспериментально.…”