Плотность и поверхностные свойства жидких щелочных и легкоплавких металлов и сплавов (стр. 14 )

Таблица 21

Составы (в ат.%) и поверхностное натяжение s (мН/м)

тройных сплавов лучевых разрезов, идущих к вершине натрия

треугольника составов системы K–Cs–Na, при 373 К

в зависимости от концентрации калия

XK:XCs= a=	K–Na	90:10 9.00	80:20 4.00	70:30 2.333	60:40 1.50	50:50 1.00	40:60 0.667	30:70 0.428	20:80 0.250	10:90 0.111	Cs–Na
XNa 0	XCs XK σ	0 100 113.6	10 90 94.5	20 80 85.0	30 70 80	40 60 76.2	50 50 74.2	60 40 73.5	70 30 72.8	80 20 72.4	90 10 72.0	100 0 71.4
10	XCs XK σ	0 90 116	9 81,0 95.5	18 72 84.5	27 63 79	36 54 75.75	45 45 74	54 36 74	63 27 73	72 18 72,6	81 9 72,0	90 0 71.2
20	XCs XK σ	0 80 120	8 72 96.5	16 64 87	24 56 81	32 48 78.5	40 40 76.75	48 32 75	56 24 74.25	64 16 73.75	72 8 73,2	80 0 72.7
30	XCs XK σ	0 70 123	7 63 99.25	14 56 90.25	21 49 84.75	28 42 80.25	35 35 77.25	42 28 76	49 21 75	56 14 74.75	63 7 74.25	70 0 75.3
40	XCs XK σ	0 60 127	6 54 101.5	12 48 94.5	18 42 89.5	24 36 85.25	30 30 81.75	36 24 79.5	42 18 77.75	48 12 76.5	54 6 75.5	60 0 78.0
50	XCs XK σ	0 50 131	5 45 105	10 40 97.5	15 35 93.25	20 30 89.25	25 25 86.25	30 20 83.25	35 15 80.5	40 10 79	45 5 78	50 0 81.6
60	XCs XK σ	0 40 135	4 36 110	8 32 103	12 28 97.5	16 24 94	20 20 91.25	24 16 88.25	28 12 85.75	32 8 83.75	36 4 81.5	40 0 86.0
70	XCs XK σ	0 30 141	3 27 115	6 24 106.5	9 21 101.7	12 18 98.75	15 15 96.25	18 12 94	21 9 91.5	24 6 89.5	27 3 87.25	30 0 91.0
80	XCs XK σ	0 20 149	2 18 117	4 16 111.5	6 14 108	8 12 105.2	10 10 101.3	12 8 100.5	14 6 98.5	16 4 96.75	18 2 95	20 0 96.8
90	XCs XK σ	0 10 169	1 9 140.5	2 8 123.8	3 7 120	4 6 117.3	5 5 115	6 4 112.8	7 3 111.3	8 2 109.5	9 1 107.5	10 0 103.2
100	XCs XK σ	0 0 205.3	0 0 205.3	– – 205.3	– – 205.3	– – 205.3	– – 205.3	– – 205.3	– – 205.3	– – 205.3	0 0 205.3	0 0 205.3

12. Плотность, мольные объемы и поверхностные натяжения тройных сплавов системы Na–K–Cs вдоль двух сечений, содержащих сплав эвтектического состава

Весьма перспективными в качестве высокотемпературных теплоносителей для ядерно-космических энергетических установок являются многокомпонентные сплавы щелочных металлов [32, 33]. Как отмечалось выше, первыми металлическими теплоносителями в космических ядерных установках были жидкие натрий и натрий-калиевый эвтектический сплав. Эвтектический сплав трехкомпонентной системы Na–K–Cs имеет физико-химические свойства – плотность, вязкость, теплопроводность, широкий интервал температур жидкого состояния, поверхностное натяжение, смачиваемость, нейтральность к конструкционным материалам и др., которые позволяют говорить о перспективности этого сплава в качестве эффективного легкого теплоносителя для ядерно-энергетических установок.

12.1. Состояние исследований свойств эвтектического сплава системы Na–K–Cs

Эвтектический сплав системы натрий–калий–цезий имеет состав (в ат.%) и температуру плавления 195,2 К - самую низкую из известных металлических многокомпонентных эвтектических сплавов. Из литературы известно экспериментальное исследование плотности лишь трех тройных сплавов системы Na–K–Cs. В работе [5] дилатометрическим методом измерена плотность сплава , состав которого близок к эвтектическому, в температурном диапазоне 201–1065 К с доверительной погрешностью более 1 %. Температурная зависимость плотности описывается линейным уравнением:

, кг×м-3, Т в К. (2.4)

В работе [6] пикнометрическим методом измерена плотность тройного сплава того же состава в интервале температур от 199 до 300 К с доверительной погрешностью 0,5 %. Температурная зависимость мольного объема сплава оказалась линейной функцией, которая может быть представлена в виде:

, см3×моль

Из выражения (2) следует, что

, кг×м

Последнее описывает политерму плотности в пределах указанной погрешности.

В работе [7] пикнометрическим методом с большой тщательностью исследовали плотности двух тройных сплавов системы Na–K–Cs, один из которых был эвтектическим. Доверительная погрешность измерений плотности составила 0,15 %. Плотность 1-го тройного сплава состава (в ат.%) 56,2 Na + 42,1 K + 1,7 Cs в температурном диапазоне
296–1033 К аппроксимируется уравнением:

, кг×м-3, . (2.7)

Температурная зависимость плотности сплава эвтектического состава в температурном диапазоне 293–1101 К описывается уравнением:

, . (2.8)

Среди изученных в работе [18] тройных сплавов системы Na-Cs–K имеется тройной сплав , состав которого близок к составу эвтектического сплава. Относительная погрешность измерений плотности оценивалась в 0,15 %. Политерма плотности этого сплава в температурном интервале от 210 до 453 К описывается уравнением: