Published January 1966
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Book
Vaporization in the Lithium Fluoride-Beryllium Fluoride System
Description
The lithium fluoride- beryllium fluoride system is of interest as a major constituent of the working fluid of certain molten salt reactors. The work reported here forms part of a continuing investigation of the thermodynamics of light metal compounds by means of high temperature mass spectrometry. As a preliminary to work on the mixed system, the sublimation of pure lithium fluoride was re-examined. From the temperature dependence of the Li+, Li2F+, and Li3F+2 ion intensities the following heats of sublimation at 1000°K were obtained. LiF(c) -> LiF(g) : ΔH1000 = 64.8 ± 2 kcal/mole 2LiF(c) -> Li2F2(g): ΔH1000 = 68.3 ± 2 kcal/mole 3LiF(c) -> Li3F3(g): ΔH1000 = 73.9 ± 3 kcal/mole For the study of the mixed system, a twin-crucible Knudsen effusion cell was designed which permitted the comparison, in a single experiment, of the mass spectra of a solution and of one of its components. With this crucible design it was possible to obtain the activities of LiF and BeF2 in solution, the composition of the vapour, and the heats of formation of the mixed species LiBeF3(g) and Li2BeF4(g). The LiF-BeF2 melt in equilibrium with excess solid LiF was studied in the temperature range from 748-978°K, corresponding to melts containing from 66 to 79% LiF. At 900°K the ions observed, in order of abundance, were BeF+2, BeF+, Li+, LiBeF+2+, Li2F+, LiF+, Li3F+2, and Li2BeF+3 . Comparison of this mass spectrum with that of pure LiF(c) showed that most of the Li+ intensity was contributed by the dissociative ionization of the mixed dimer LiBeF3 (g), which is thus the major lithium-containing species in the vapour above the LiF-BeF2 system. For the reaction LiF(c)+ BeF2(g) -> LiBeF3(g); ΔH900 = 4±2 kcal/mole was obtained. Comparison of the mass spectrum of the same melt with that of pure BeF2 (ℓ) showed strong negative deviations from ideality for the activity of BeF2 in the melt. The mass spectrum of a solution containing 67% BeF2 -33% LiF was also examined. The results obtained confirmed the identification of the Li2BeF4 molecule as the precursor of the Li2BeF+3 ion. The BeF2 activity in the 67%-BeF2 solution showed a positive deviation from ideality. (author)
Abstract (French)
Le système fluorure de lithium-fluorure de béryllium présente un intérêt comme élément constitutif important du fluide de service de certains réacteurs à sels fondus. L'étude dont le mémoire rend compte fait partie d'un programme de recherches à long terme sur la thermodynamique des composés de métaux légers au moyen de la spectrométrie de masse à haute température. Avant d'aborder l'étude du système mixte, les auteurs ont fait de nouvelles expériences sur la sublimation du fluorure de lithium pur. Partant du rapport de dépendance entre les intensités des ions Li+, Li2F+ et Li3F+2 et la température, ils ont obtenu les chaleurs de sublimation suivantes pour 1000°K: LiF(c) -> LiF(g) : ΔH1000 = 64.8 ± 2 kcal/mole 2LiF(c) -> Li2F2(g): ΔH1000 = 68.3 ± 2 kcal/mole 3LiF(c) -> Li3F3(g): ΔH1000 = 73.9 ± 3 kcal/mole Pour étudier le système mixte, les auteurs ont construit une cellule d'effusion de Knudsen à double creuset qui permettait de comparer en une seule expérience les spectres de masse d'une solution er de l'un de ses composants. Grâce à ce creuset, ils ont pu déterminer les activités de LiF et BeF2 en solution, la composition de la vapeur et les chaleurs de formation des espèces mixtes LiBeF3(g) et Li2BeF4(g). Ils ont étudié le mélange fondu LiFBeF2 en équilibre avec un excédent de LiF solide dans l'intervalle de température compris entre 748 et 978°K, qui correspond à des mélanges contenant de 66 à 79% de LiF. A 900°K, les ions observés étaient, par ordre d'abondance, BeF+2, BeF+, Li+, LiBeF+2, Li2F+, LiF+, Li3F+2 et Li2BeF3+. Une comparaison de ce spectre de masses avec celui de LiF(c) pur a montré que la majeure partie de l'intensité de Li+ était due à l'ionisation dissociative du dimère mixte LiBeF3(g), lequel est donc la principale espèce contenant du lithium dans la vapeur formée au-dessus du système LiF-BeF2. Pour la réaction LiF(c) + BeF2(g) LiBeF3(g), on a obtenu ΔH900 = 4±2 kcal/mole. La comparaison du spectre de masses du même mélange fondu avec celui de BeF2(ℓ)pur a révélé des écarts négatifs importants par rapport aux valeurs idéales pour l'activité de BeF2 dans le mélange fondu. Les auteurs ont également étudié le spectre de masses d'une solution contenant 67% de BeF2 et 33% de LiF. Les résultats obtenus ont confirmé que le précurseur de l'ion Li2BeF3+ était bien la molécule de Li2BeF4. L'activité de BeF2 dans la solution de BeF2 à 67% accusait un écart positif par rapport à la valeur idéale. (author)Abstract (Spanish)
El sistema fluoruro de berilio reviste interés como constituyente importante del fluido de trabajo de algunos reactores a base de sal fundida. Los estudios de que da cuenta esta memoria forma parte de una investigación continuada sobre la termodinámica de los compuestos de metales ligeros, mediante espectrometría de masas a alta temperatura. Como tarea preliminar al trabajo con el sistema mixto, se volvió a estudiar la sublimación del fluoruro de litio puro. A partir de la relación de dependencia que liga las intensidades de los iones Li+, Li2F+ y Li3F+2 con la temperatura, se obtuvieron los siguientes calores de sublimación a 1000°K: LiF(c) -> LiF(g) : ΔH1000 = 64.8 ± 2 kcal/mole 2LiF(c) -> Li2F2(g): ΔH1000 = 68.3 ± 2 kcal/mole 3LiF(c) -> Li3F3(g): ΔH1000 = 73.9 ± 3 kcal/mole Para estudiar el sistema mixto, se construyó una celda de efusión de Knudsen a crisol doble, que permitió comparar en un solo experimento el espectro de masas de una solución con el de uno de sus componentes. Con este crisol se pudieron obtener las actividades del LiF y del BeF2 en solución, la composición del vapor y los calores de formación de las especies mixtas LiBeF3(g) y Li2BeF4(g). Se estudió la masa fundida LiF-BeF2 en equilibrio con un exceso de LiF sólido en el intervalo de temperatura 748-978°K, correspondiente a mezclas que contienen de 66% a 79% LiF. A 900°K, los iones observados fueron, en orden de abundancia, BeF+2, BeF+, Li+, LiBeF+2, Li2F+, LiF+, Li3F2f y Li2BeF3+. La comparación de este espectro de masas con el de LiF(c)puro puso de manifiesto que la mayor parte de la intensidad del Li+ se debe a la ionización disociativa del dfmero mixto LiBeF3(g), que representa por consiguiente la especie que mayor cantidad de litio contiene en el vapor del sistema LiF-BeF2. Para lá reacción LiF(c) + BeF2(g) -> LiBeF3(g) se obtuvo ΔH900 = 4 ±2 kcal/mol. La comparación del espectro de masas de la misma masa fundida con el del BeF2(ℓ) puro puso de manifiesto una marcada desviación negativa respecto de los valores ideales para la actividad del BeF2 en la mezcla. Se estudió también el espectro de masas de una solución que contiene 67% BeF2 - 33% LiF. Los resultados obtenidos confirmaron la identificación de la molécula de Li2BeF4 como precursora del ion Li2BeF3f. La actividad del BeF2 en la solución de BeF2 al 67% presentó una desviación positiva respecto de los valores ideales. (author)Abstract (Russian)
Sistema ftoristyj litij - ftoristyj berillij predstavljaet interes, tak kak javljaetsja osnovnym komponentom rabochej zhidkosti nekotoryh reaktorov, rabotajushhih na rasplavlennoj soli. Publikuemaja rabota javljaetsja chast'ju postojannyh issledovanij termodinamiki soedinenij legkih metallov s pomoshh'ju vysokotemperaturnoj mass-spektrometrii. Prezhde chem nachat' rabotu, nad smeshannoj sistemoj/vnov' byla izuchena sublimacija chistogo ftoristogo litija. Po temperaturnoj zavisimosti ionnoj intensivnosti Li+, Li2F+ i Li3F+2 byli polucheny sledujushhie teploty sublimacii pri 1 000°K: LiF(c) -> LiF(g) : ΔH1000 = 64.8 ± 2 kcal/mole 2LiF(c) -> Li2F2(g): ΔH1000 = 68.3 ± 2 kcal/mole 3LiF(c) -> Li3F3(g): ΔH1000 = 73.9 ± 3 kcal/mole Dlja izuchenija smeshannoj sistemy byla skonstruirovana dvuhtigel'naja zffuzionnaja kamera Knudsena, kotoraja pozvoljaet proizvodit' v odnom jeksperimente sravnenie massovogo spektra rastvora i odnogo iz ego komponentov. S pomoshh'ju jetoj tigel'noj konstrukcii okazalos' vozmozhnym opredelit' aktivnosti LiF i BeF2B rastvore, sostav para i teploty obrazovanija smeshannyh sistem LiBeFa (gaz) i Li2BeF4 (gaz). Rasplav LiF - BeF2 v ravnovesnom sostojanii s izbytkom tverdogo YR-'bylo izucheno v diapazone temperatur 748 - 978°K, sootvetstvujushhem rasplavam, soderzhashhim ot 66% do 79% LiF. Pri temperature 900°K byli obnaruzheny sledujushhie iony (v porjadke ih otnositel'nogo soderzhanija): BeF+- , BeF+, Li+, LiBeF+2, Li2F+, LiF+, Li3F2 i Li2BeF+3. Sravnenie jetogo massovogo spektra s massovym spektrom chistogo kristallicheskogo LiF pokazalo, chto bol'shaja chast' intensivnosti Li+ objasnjaetsja dissociirujushhej ionizaciej smeshannogo dimera LiBeF3 (gaz), kotoryj, takim obrazom, javljaetsja osnovnoj soderzhashhej litij sistemoj v pare nad sistemoj LiF - BeF2 . Bylo ustanovleno, chto dlja reakcii LiF(kpictall)+BeF2 (gaz) -> LiBeF3 (gaz) ΔH900 =4±2 kkal/mol'. Sravnenie massovogo spektra togo zhe rasplava s massovym spektrom chistogo BeF2 (zhidkost') pokazalo nalichie sil'nyh otricatel'nyh otklonenij ot ideal'nogo sluchaja dlja aktivnosti BeF2 v jetom rasplave. Byl takzhe izuchen massovyj spektr rastvora, soderzhashhego 67% BeF2 i 33% LiF. Poluchennye rezul'taty podtverdili, chto molekula Li2BeF+3 igraet rol' predshestvennika iona Li 2BeF+3. Aktivnost' BeF2 v rastvore, soderzhashhem 67% BeF2 pokazala polozhitel'noe otklonenie ot ideal'nogo sluchaja. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Vaporisation du Systeme Fluorure de Lithium-Fluorure de Beryllium; Isparenie v sisteme ftoristyj Litij-Ftoristyj Berillij; Vaporizacion en el Sistema Fluoruro de Litio-Fluoruro de Berilio
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Thermodynamics. Vol. I. Proceedings of the Symposium on Thermodynamics with Emphasis on Nuclear Materials and Atomic Transport in Solids
- Imprint Pagination
- 539 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 271-290
- 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
- 44073957
- Subject category
- S37: INORGANIC, ORGANIC, PHYSICAL AND ANALYTICAL CHEMISTRY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- ABUNDANCE; BERYLLIUM FLUORIDES; COMPARATIVE EVALUATIONS; CRUCIBLES; FORMATION HEAT; IONIZATION; KNUDSEN FLOW; LITHIUM FLUORIDES; LITHIUM IONS; MASS SPECTRA; MASS SPECTROSCOPY; MOLECULAR IONS; MOLTEN SALT REACTORS; SOLUTIONS; SUBLIMATION; SUBLIMATION HEAT; TEMPERATURE DEPENDENCE; TEMPERATURE RANGE 0400-1000 K; THERMODYNAMICS; VAPORS; WORKING FLUIDS
- Descriptors DEC
- ALKALI METAL COMPOUNDS; ALKALINE EARTH METAL COMPOUNDS; BERYLLIUM COMPOUNDS; BERYLLIUM HALIDES; CHARGED PARTICLES; DISPERSIONS; ENTHALPY; EVALUATION; EVAPORATION; FLUID FLOW; FLUIDS; FLUORIDES; FLUORINE COMPOUNDS; GAS FLOW; GASES; HALIDES; HALOGEN COMPOUNDS; HOMOGENEOUS MIXTURES; IONS; LITHIUM COMPOUNDS; LITHIUM HALIDES; MIXTURES; PHASE TRANSFORMATIONS; PHYSICAL PROPERTIES; REACTION HEAT; REACTORS; SPECTRA; SPECTROSCOPY; TEMPERATURE RANGE; THERMODYNAMIC PROPERTIES; TRANSITION HEAT
Optional Information
- Notes
- 12 refs., 8 tabs., 5 figs. Imprint:In two volumes
- Secondary number(s)
- IAEA-SM--66/26