高温質量分析計によるNa3FeO3の生成ギブスエネルギーの評価

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 高温質量分析計によるNa3FeO3の生成ギブスエネルギーの評価
• Author/Editor: 黄 錦涛; 古川 智弘; 青砥 紀身
• Author Heading: 黄 錦涛; 古川 智弘; 青砥 紀身
• Publication Date: 2001-10
• Publication Date (W3CDTF): 2001-10
• Alternative Title: Determination of Gibbs Energy of Formation of Na3FeO3 by High Temperature Mass Spectrometer
• Periodical title: JNC TN9400 2001-095
• Text Language Code: eng
• Target Audience: 一般
• Note (General): Sodium-iron complex oxides are likely to form if sodium-leak incident occurs in Fast Breeder Reactors. Thermodynamic data of these compounds are very essential to analyze corrosion mechanisms in various environmental conditions. Though Na-Fe-O system has been investigated for several decades, unfortunately experimental data of Na$_{3}$FeO$_{3}$ and Na$_{5}$FeO$_{4}$ are still very limited to get a complete understanding, So, a high temperature mass spectrometer was setup to obtain reliable thermodynamic data of these sodim-iron complex oxides. To obtain reliable data, careful attention was paid to the material of the sample container, i.e., the Knudsen cell. Platinum was selected by experiments as cell material because it showed good chemical compatibility with sodium compounds until 1473 K. To guarantee reliability of the measurement system, preliminary measurement over pure sodium was done first as a reference test. Saturated vapor pressure of pure sodium was measured from 390 to 470 K. Satisfied precession of vapor pressure measurement is confirmed. Then, a decomposition reaction of Na$_{4}$FeO$$_{3}(s) $\rightarrow$ Na$_{3}$FeO$_{3}$(s) + Na(gas) was studied by high temperature mass spectrometry. Temperature dependence of sodium vapor pressure was determined as P$_{Na}$/Pa = 3.8589 $\times$ 10$^{10}$ exp(-17749/T) in the temperature range of 590-717 K. Thermodynmic functions related to the reaction were determined as follows, $\Delta$$_{r}$H$^{circ}$(653K) = 148.5 kJ/mol and $\Delta$$_{r}$G$^{}circ$(T) = 148522 - 108.29 $\times$ T. Based on thermodynamic data of Na$^{4}$FeO$_{3}$ given in literature, the Gibbs energy of formation of Na$_{3}$FeO$_{3}$ was evaluated as, $\Delta$$_{f}$G$^{circ}$(Na$_{3}$FeO$_{3}$) = -1168629+338.34$\times$T; ナトリウム冷却高速増殖炉でナトリウム漏えい事故が生じた場合、漏えいナトリウムによって構造材料が腐食され、反応生成物としてナトリウム・鉄複合酸化物(NaFe複合酸化物)が形成される。このNaFe複合酸化物の熱力学データは、いろいろな漏えい環境条件における腐食メカニズムを評価していく上で必要とされる。しかしながら、Na-Fe-O系に関する研究は、数十年間来実施されてきているものの、Na3FeO3やNa5FeO4の熱力学データについては十分な実験結果が得られていない。そこで、著者らはNaFe複合酸化物の信頼性の高い熱力学データを取得するために、クヌーセン・セルと高温質量分析計を組み合わせた蒸気圧測定装置を開発した。信頼性の高いデータを取得するために、試料容器となるクヌーセン・セルの材料選定に特に注意を払った。予備実験により、白金(Pt)は1473KまでNa化合物との良い化学的適合性を確認できたので、この材質でセルを製作することにした。信頼性のある測定システムであることを保証するために、Naを試料とした予備測定をはじめに実施した。Naの飽和蒸気圧は、390Kから470Kの範囲で測定し、満足のいく精度の蒸気圧測定結果が得られた。
• Source: /JNC-TN9400-2001-095.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2001-095.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: Sodium-iron complex oxides are likely to form if sodium-leak incident occurs in Fast Breeder Reactors. Thermodynamic data of these compounds are very ...