Simulation of high temperature zirconium alloy oxidation in a nitrogen, oxygen and steam mixture
Creators
- 1. Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow (Russian Federation)
Description
The paper presents a correlation model of high-temperature zirconium alloy oxidation in a mixture of gases (steam, nitrogen and oxygen) for the weight gain calculation of the oxidized sample. The essence of the model consists in using the linear interpolation between the kinetic constants of oxidation in pure gases to describe the oxidation kinetics in gas mixtures. The approach allows one to describe the oxygen weight gain with different contents of gases in steam, nitrogen and oxygen mixtures. The model was validated against experimental data on oxidation in an air-steam mixture in a proportion of 50% to 50% of the volume. For temperatures of 1200°C and 1400°C, prior to the 625th second, the deviation between the experimental data and the simulation results is not more than 18%; for 800°C, prior to the 14th hour, the deviation between the experimental data and the simulation results is not more than 40%. Besides the air-steam mixture, the paper presents the results of the weight gain calculation using the proposed model for oxidation in an oxygen-nitrogen mixture and in a steam-oxygen mixture at 800°C and 1400°C.
Abstract (Russian)
Представлена корреляционная модель высокотемпературного окисления циркониевых сплавов смесью газов – пара, азота и кислорода – для расчета привеса окисляемого образца. Сущность модели состоит в применении линейной интерполяции между константами скорости реакции для окисления в чистых газах в описании кинетики окисления в смесях. Подход позволяет описывать привес кислорода при различном содержании газов в смесях пара, азота и кислорода. Выполнена валидация модели на экспериментальных данных по окислению в смеси пара и воздуха в соотношении 50% – 50% по объему. Для температур 1200 и 1400°C до момента времени 625 c отличие экспериментальных значений от расчетных данных составляет не более 18%, для температуры 800°C вплоть до момента времени 14 ч отличие экспериментальных значений от расчетных составляет не более 40%. Приведены результаты расчетов привеса в рамках предложенной модели (помимо смеси пара и воздуха) при окислении в смеси кислорода и азота, а также пара и кислорода при температурах 800 и 1400°C.Additional details
Additional titles
- Original title (Russian)
- Моделирование высокотемпературного окисления циркониевых сплавов в смеси газов азота, кислорода и пара
Publishing Information
- Journal Title
- Izvestiya Wysshikh Uchebnykh Zawedeniy, Yadernaya Energetika
- Journal Issue
- no.1
- Journal Page Range
- p. 144-152
- ISSN
- 0204-3327
INIS
- Country of Publication
- Russian Federation
- Country of Input or Organization
- Russian Federation
- INIS RN
- 55106138
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- MIXTURES; NITROGEN; OXIDATION; OXYGEN; SIMULATION; STEAM; ZIRCONIUM ALLOYS
- Descriptors DEC
- ALLOYS; CHEMICAL REACTIONS; DISPERSIONS; ELEMENTS; NONMETALS; TRANSITION ELEMENT ALLOYS
Optional Information
- Notes
- 9 refs., 4 fig.