Ученые из Объединенного института высоких температур РАН и Московского физико-технического института впервые провели высокоточную оценку теплофизических свойств циркония при экстремально высоких температурах. Ученые объединили передовые квантово-механические расчеты и сверхбыстрый импульсный нагрев под высоким давлением, что внесло вклад в материаловедение и безопасность атомной отрасли.
Исследователи достоверно установили значение критической точки циркония – состояния, в котором стирается граница жидкости и газа: температура 9400 K, плотность кипящего металла 1380 кг/м3, давление 3350 атмосфер. Ранее оценки критической температуры были приблизительными.
Руководитель научного проекта Дмитрий Минаков отметил, что успех был обеспечен компьютерным моделированием высокотемпературных процессов. Время пресловутого «научного тыка» навсегда ушло в прошлое.
В ходе эксперимента циркониевую проволоку нагрели до 6000 K в камере с инертным газом под давлением 3000 атмосфер. Измерена энтальпия сопротивления жидкого циркония, подтвердилась гипотеза о пятикратном росте электрического сопротивления при приближении к критической точке.
Михаил Шейндлин, заведующий лабораторией экстремальных энергетических воздействий ОИВТ РАН, отметил прецизионный характер измерений и квантово-механических расчетов.
Исследованы неожиданные детали поведения жидкого циркония: способность спектрального излучения не меняется до точки кипения, затем стремительно растет. Измерена скорость звука, составлены уравнения состояния жидкость-пар.
Понимание особенностей фазовых переходов расплавленного циркония важно для моделирования высокотемпературных процессов и действий при нештатных ситуациях.
Дмитрий Минаков отметил, что взаимодействие эксперимента и теории открыло новую главу в изучении циркония, решив вопросы, остававшиеся открытыми десятилетиями.
Источник: hi-tech.mail.ru
распечатать статью
