Published February 1966
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Book
Defect Equilibria of PuO2-x, 1100 to 1600°C
Description
The variation of oxygen content and electrical resistivity (a) with oxygen pressure (p(O2)) has been measured for PuO2-x between 1100°C and 1600°C. Experimental results are presented as plots of ΔG0(O) (the relative partial molar free energy of oxygen) v. log x, ΔG0(O) v. temperature, log xv. logp(O2) and log ov. log p(O2). The log-log plots of x and o against p(O2) are linear over a wide composition range and at each temperature, the composition line has a steeper slope than the conductivity line. A mass-action analysis of the data suggests that the defects in PuO2-x are predominantly interstitial plutonium ions, and that at 1100, 1200 and 1600°C, they are primarily in a +4 state. Between 1200 and 1300°C dissociation of the interstitials appears to be retrograde and at 1300°C an appreciable concentration of Pui+3 occurs. As the temperature rises from 1300 to 1600°C, the concentration of Pui+3 diminishes. A detailed consideration of the enthalpy and entropy changes involved in the formation of plutonium interstitials permits the formulation of a general relation between x, p(O2) and T. This equation successfully predicts p(O2) for PuO1.90 at 1100, 1300, 1400, 1500 and 1600°C on the basis of data measured at 1200°C. After imposing the condition ∂(Inp(O2))/∂x = 0, the equation also predicts the transformation of PuO2-x into a mixture of solid phases at a temperature in the region 675-685°C. (author). (author)
Abstract (French)
Les auteurs ont mesuré les variations de la teneur en oxygène et de la résistivité électrique o, en fonction de la pression de l'oxygène p(O2), pour PuO2-x dans l'intervalle de température compris entre 1100 et le 1600°C. Ils présentent les résultats de l'expérience sous forme degraphiquesdonnant ΔG0(O)(énergie libre molaire partielle relative de l'oxygène) en fonction de log x, ΔG0(O) en fonction de la température, log x en fonction de log p(0¿ ) et log o en fonction de log p(O2). Les graphiques à double échelle logarithmique de x et de o en fonction de p(O2) sont linéaires pour un large intervalle de composition; à chaque température, la pente de la droite représentative de la composition est plus forte que celle de la droite de la conductibilité. Le mémoire contient une analyse des données, selon la loi d'action de masse, qui semble indiquer que la plupart des défauts dans PuO2-x sont des ions interstitiels de plutonium et qu'à 1100, 1200 et 1600C ces défauts sont avant tout à l'état +4. Entre 1200 et 1300°C, la dissociation des atomes interstitiels semble être rétrograde; à 1300°C, il se produit une concentration appréciable de Pui+3. A mesure que la température s'élève entre 1300 et 1600°C, la concentration de Pui+3 diminue. A la suite d'un examen détaillé des modifications dues â l'enthalpie et à l'entropie qui interviennent dans la formation des atomes interstitiels de plutonium, on peut établir un rapport général entre x, p(O2) et T. Si l'on se fonde sur les données obtenues à 1200°C, cette équation permet de prédire les valeurs de p(O2) pour PuO1.90 à 1100, 1300, 1400, 1500 et 1600°C. Lorsqu'on impose la condition ∂(Inp(O2))/∂x = 0, l'équation permet également de prévoir la transformation de PuO2-x en un mélange de phases solides à une température comprise entre 675 et 685°C. (author)Abstract (Spanish)
Los autores han medido la variación del contenido de oxigeno y de la resistividad eléctrica (o), en función de la presión de ese elemento (p(O2)), en el PuO2-x. entre 1100 y 1600°C. Presentan los resultados experimentales obtenidos en forma de curvas de ΔG0(O) (energfa libre molar parcial relativa del oxígeno) en función de log x, ΔG0(O) en función déla temperatura, log x en función de log p(O2), y log o en función de log p(O2). Las gráficas en doble escala logarítmica de x y o en función de log p(O2) son rectilíneas en un amplio intervalo de composición y para cada temperatura, la línea de composición tiene mayor pendiente que la de resistividad. En la memoria se analizan los datos con arreglo al método de acción de masas, y dicho análisis sugiere que los defectos del PuO2-x consisten principalmente en átomos intersticiales y que a temperaturas de 1100, 1200 y 1600°C esos átomos se encuentran en el estado 4+. Entre los 1200 y los 1300°C, la disociación de los átomos intersticiales parece tener carácter retrógrado, y a 1300°C se registra una notable concentración de Pui+3. A medida que la temperatura aumenta de 1300 a 1600°C disminuye la concentración de Pui+3. Un estudio detenido de las variaciones de entalpias y entropías que intervienen en la formación de átomos intersticiales del plutonio, permite establecer una fórmula general que vincula x, p(O2) y T. Esta ecuación proporciona valores satisfactorios de p(O2) para el PUO1.90 a 1100, 1300, 1400, 1500 y 1600°C partiendo de datos obtenidos a 1200°C. Previo establecimiento de la condición ∂(Inp(O2))/∂x = 0, la ecuación pronostica también la transformación de PuO2-x en una mezcla de fases Sólidas a una temperatura comprendida entre 675 y 685°C. (author)Abstract (Russian)
Izme- nenie soderzhanija kisloroda i jelektricheskogo soprotivlenija (sg) v zavisimosti ot davlenija kisloroda (r(O2) ) izmerjalos' dlja PuO2x-v diapazone temperatur 1100 - 1 600°S. Rezul'taty jeksperimentov predstavleny v vide grafika ΔG0(O) (otnositel'naja parcial'naja moljarnaja svobod- naja jenergija kisloroda) v zavisimosti ot log x, ΔG0(O) v zavisimosti ot temperatury log h v zavisimosti ot log r(O2) i loga v zavisimosti ot log r(O2). Dvazhdy logarifmirovannye grafiki x i a ot r(O2) javljajutsja linejnymi v shirokom diapazone sostavov i pri vseh tempe- raturah; linija sostava imeet bolee krutoj sklon, chem linija provodimosti. Analiz dannyh na osnove zakona dejstvujushhih mass daet osnovanie schitat', chto defekty v PuO2-x-H javljajutsja preimushhestvami vnedrivshimisja ionami plutonija i chto pri temperaturah 1100, 1200 i 1 600°S oni nahodjatsja glavnym obrazom v sostojanii -M . Pri temperaturah mezhdu 1200 i 1300°S dissociacija vnedrennyh atomov, kak predstavljaetsja, javljaetsja retrogradnoj, i pri 1300vS proishodit zametnaja koncentracija Pui+3. Po mere vozrastanija temperatury s 1300 do 1 600°S koncentracija Pui+3 umen'shaetsja. Detal'noe rassmotrenie izmenenij jental'pii i jentropii, vovlechennyh v obrazovanie vnedrennyh atomov plutonija, pozvoljaet sformulirovat' obshhee otnoshenie mezhdu h, r(O2) i T. Jeto uravnenie uspeshno predskazyvaet r(Og) dlja PuO1.90 pri temperaturah 1 100, 1 300, 1 400, 1 500 i 1 600°S na osnove dannyh, izmerennyh pri 1 200vS. Posle nalozhenija uslovija na ∂(Inp(O2))/∂x = 0 uravnenie takzhe predskazyvaet perehod PuO2x-v smes' tverdyh faz pri temperature v diapazone 675 - 685°S. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Equilibres de Defauts de PuO
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Thermodynamics. Vol. II. Proceedings of the Symposium on Thermodynamics with Emphasis on Nuclear Materials and Atomic Transport in Solids
- Imprint Pagination
- 673 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 407-421
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Symposium on Thermodynamics with Emphasis on Nuclear Materials and Atomic Transport in Solids
- Dates
- 22-27 Jul 1965
- Place
- Vienna (Austria)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 44078031
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE; S75: CONDENSED MATTER PHYSICS, SUPERCONDUCTIVITY AND SUPERFLUIDITY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- CONCENTRATION RATIO; DISSOCIATION; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ENTHALPY; ENTROPY; FREE ENERGY; INTERSTITIALS; MIXTURES; OXYGEN; PLUTONIUM; PLUTONIUM IONS; PLUTONIUM OXIDES; SOLIDS; TEMPERATURE RANGE 1000-4000 K
- Descriptors DEC
- ACTINIDE COMPOUNDS; ACTINIDES; CHALCOGENIDES; CHARGED PARTICLES; CRYSTAL DEFECTS; CRYSTAL STRUCTURE; DIMENSIONLESS NUMBERS; DISPERSIONS; ELECTRICAL PROPERTIES; ELEMENTS; ENERGY; IONS; METALS; NONMETALS; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; PHYSICAL PROPERTIES; PLUTONIUM COMPOUNDS; POINT DEFECTS; TEMPERATURE RANGE; THERMODYNAMIC PROPERTIES; TRANSURANIUM COMPOUNDS; TRANSURANIUM ELEMENTS
Optional Information
- Notes
- 9 refs., 3 tabs., 4 figs. Imprint:In two volumes
- Secondary number(s)
- IAEA-SM--66/79