การหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของเงินในเซอร์โคเนียมคาร์ไบต์ในช่วงอุณหภูมิ 1400 °ซ - 1600 °ซ

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของโลหะเงิน(Ag)ในเซอร์โคเนียมคาร์ไบด์(Zrc)ในช่วงอุณหภูมิ 1400 °ซ – 1600 °ซ ทั้งนี้ในโรงไฟฟ้าแบบ High Temperature Gas Cooled-Reactor (HTGR) ใช้เม็ดเชื้อเพลิงแบบ TRISO fuel microsphere ซึ่ง Ag เป็นธาตุเดียวที่สามารถแพร่ออกมาจากเม็ดเชื้อเพลิงได้จึงสามารถที่จะเข้าสู่ Coolant ได้ โดย [superscript 110m]Ag เป็นไอโซโทปรังสีที่เป็นอันตรายมากที่สุดของธาตุเงิน เนื่องจากการที่ปล่อยรังสีแกมมาออกมาในปริมาณสูง จึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของเงินใน ZrC การวิจัยนี้ได้จัดเตรียม ZrC ซึ่งมีความหนา 1 เซนติเมตร นำไปทำ silver sputtering เพื่อให้มีโลหะเงินเคลือบติดบริเวณผิวของ ZrC นำไปใส่ในภาชนะซึ่งทำด้วยเหล็กกล้าไร้สนิม และภาชนะที่เป็นเซรามิกส์ นำเม็ดโลหะเงินประมาณ 30 กรัม เทลงบน ZrC ซึ่งอยู่ในภาชนะ นำตัวอย่าง ZrC ที่ผ่านการอบเป็นระยะเวลา 20 ชั่วโมง นำไปทำ Line Scan ด้วยเครื่อง Scanning Electron Microscope ได้ระยะทางการเคลื่อนที่ของเงินเข้าไปในเนื้อของ ZrC แตกต่างกันดังนี้ ที่ 1350 °ซ ได้ระยะทาง 5 ไมโครเมตร ที่ 1500 °ซ ได้ระยะทาง 15 ไมโครเมตร และที่ 1550 °ซ ได้ระยะทาง 20 ไมโครเมตร หลังจากนั้นนำมาคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ได้ดังนี้ D₁₃₅₀ = 2.17 x 10⁻¹⁷ m²/s, D₁₅₀₀ = 1.95 × 10-16 m²/s และ D₁₅₅₀ = 3.47 × 10⁻¹⁶ m²/s คำนวณหาค่าพลังงานกระตุ้นของอะตอมโลหะเงินที่แพร่เข้าไปในเซอร์โคเนียมคาร์ไบด์ (Activation energy) = 74.03 kcal/mol หรือ 309.74 kJ/mol คำนวณหาค่า D₀ ได้ 2.604 x 10⁻¹⁷ m²/s