Thermophysikalische Eigenschaften von PbBi

Heike Glasbrenner¹, Magnus Rohde²

¹Paul-Scherrer Institut, Villigen, Schweiz

²Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Materialforschung I

Abstract

Für Anwendungen als Spallationstarget oder als Kühlmittel in zukünftigen Systemen zur Reduzierung der Radiotoxizität (ADS: Acceleratior Driven System) von radioaktiven Abfällen aus Kernkraftwerksanlagen bietet die Legierung PbBi viel versprechende Eigenschaften. Insbesondere in der eutektischen Zusammensetzung (LBE: Lead Bismuth Eutectic) ist aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes von TM = 123.5 °C eine einfache Handhabung unter Einsatzbedingungen zu erwarten. Dafür ist auch der niedrige Dampfdruck und das Fehlen von Reaktionen mit Sauerstoff oder Stickstoff vorteilhaft.

Für die Auslegung von Systemen ist die Kenntnis der thermophysikalischen Eigenschaften unabdingbar. Neben der Wärmeleitfähigkeit ist auch die thermische Ausdehnung von LBE von Bedeutung, die in diesem Werkstoff nach dem Aufschmelzen und Wiedererstarren eine Anomalie aufweist.

In diesem Beitrag werden Ergebnisse von thermophysikalischen Eigenschaftsmessungen präsentiert. Neben der Wärmeleitfähigkeit und der thermischen Ausdehnung wurde auch die spezifische Wärmekapazität als Funktion der Temperatur untersucht, um Phasenübergänge in diesem System identifizieren zu können. Als Referenz zur eutektischen Zusammensetzung LBE wurde auch ß-PbBi hinsichtlich der thermophysikalischen Eigenschaften untersucht.