Cтраница 3
Горение протекает в газовой фазе. Для того чтобы окислительные реакции могли развиваться с достаточно высокими скоростями, жидкое топливо должно быть превращено в пар, а его пары перемешаны с воздухом. Наиболее быстро протекают процессы сгорания в однородных смесях, когда молекулы топлива равномерно распределены между молекулами кислорода. В неоднородных газовых смесях скорость горения в основном определяется скоростями взаимной диффузии паров топлива и воздуха, скорость же химических реакций приобретает второстепенное значение. Скорость горения жидкого топлива определяется скоростями его испарения и смешения образующихся паров с воздухом. [31]
А и В, как это видно из рис. 5.4. При уменьшении концентрации одного из ионов коэффициент взаимодиффузии приближается к коэффициенту диффузии индивидуального иона, концентрация которого падает. Другими словами, скорость взаимной диффузии определяется теми ионами, концентрация которых меньше. Это основное правило, справедливое для любого случая взаимной диффузии двух компонентов. Действие электрического потенциала распространяется на все ионы в одинаковой степени, и поэтому ионы, концентрация которых меньше, переносятся в меньшем количестве по сравнению с ионами, концентрация которых больше. Учитывая все изложенное выше, можно считать, что скорость взаимной диффузии можно выразить исходя главным образом из закона Фика [ первый член уравнения ( 8) 1, записанного так, чтобы уравнение включало те ионы, концентрация которых меньше. [32]
Наиболее распространенным инертным индикатором служит платина в виде проволоки или радиоактивных изотопов. Таким путем Уоллуорк с Дженкинсом [570] и Тайлкот [87] установили, что двуокись титана растет на титане в результате диффузии кислорода внутрь, тогда как платиновые индикаторы выявляются в наружном слое окалины. Картер и Ричардсон [380] наносили радиоактивную платину на поверхность кобальта в виде суспензии ( NHLibPtCle. После окисления индикатор совершенно очевидно располагался на поверхности раздела металл - окисел. В данном случае существовала возможность того, что образование сплавов ( кобальт и платина полностью растворяются друг в друге) явится помехой, но Картер и Ричардсон считали скорость взаимной диффузии весьма малой по сравнению со скоростью окисления. [33]
Вторая группа данных получена в результате исследований методом оже-спектроскопии поверхностного состава образцов сплава Ni-Си в виде пластин ( как моно -, так и поликристаллических) с содержанием никеля в объеме 16 - 17 ат. Во всех случаях состав поверхности образца оказался идентичен его составу в объеме. Использование метода оже-спектроскопии для количественного анализа состава сплавов оказалось не слишком эффективным из-за трудности адекватной калибровки; тем не менее нельзя не прийти к выводу, что в рассматриваемом случае разница между составом сплавов в объеме и на поверхности не может быть очень существенной. Поэтому различие в результатах, полученных для пленок и для пластин, по-видимому, обусловлено неполным достижением равновесного состояния в последних. Трудность достижения равновесного состояния для пластин хорошо известна [122], и отсутствие его доказывается тем, что в условиях температуры и состава, соответствующих двухфазной структуре, фазы не выделяются, если, конечно, достигнуто истинное равновесие. Очевидно, равновесие устанавливается много легче на пленках, чем на толстых пластинах; объясняется это как большей концентрацией дефектов в пленках, способствующих увеличению скорости взаимной диффузии компонентов, так и намного меньшим расстоянием диффузии в пленках. Кроме того, пластины очищали ионной бомбардировкой с последующим отжигом при температуре не менее 670 К, в то время как критическая температура выделения фаз составляет менее 570 К; из-за быстрого охлаждения однофазная структура, полученная при температуре выше критической, оказалась замороженной. Таким образом, отсутствие фазового равновесия наблюдается параллельно с отсутствием равновесия поверхностного состава. Ясно, что состав поверхности сплавов Ni-Си сильно зависит от формы образцов и условий их термической обработки. [34]
Однако хрупкость наблюдается лишь при комнатной температуре, а при температуре 375 С она исчезает. Цирконий способен растворять также водород и азот. Их воздействие на физические свойства циркония почти одинаково. При температуре 800 С азот в цирконий не диффундировал, но реагировал с натрием, поэтому возможность переноса его в цирконий весьма незначительна. Водород же хорошо растворим в натрии, легко диффундирует в цирконий, но возможность попадания в активную зону реактора меньше, чем кислорода. Затруднения, связанные с появлением у циркония хрупкости, вызываемые наличием газообразных примесей в нем, уменьшаются тем, что при высоких температурах физические свойства циркония ухудшаются незначительно. Но так как защитная оболочка замедлителя рассчитана на длительный срок службы ( несколько лет), были разработаны способы уменьшения в реакторе количества газообразных примесей и улучшения условий службы защитных оболочек. Для этого реактор заполняют чистым натрием, а кольцевой зазор между стержнем и оболочкой заливают сплавом натрия с калием, чтобы предупредить взаимодействие урана с металлом оболочки. С применением в качестве материала для защитного покрытия циркония скорость взаимной диффузии металлов значительно уменьшилась. [35]