Conductividad térmica de sodio (líquido)
El sodio líquido se usa como fluido de transferencia de calor en algunos tipos de reactores nucleares porque tiene una alta conductividad térmica y una sección transversal de baja absorción de neutrones requerida para lograr un alto flujo de neutrones en el reactor. Las propiedades de alta conductividad térmica crean efectivamente un depósito de capacidad térmica que proporciona inercia térmica contra el sobrecalentamiento.
Referencia especial: Propiedades termofísicas de los materiales para la ingeniería nuclear: un tutorial y recopilación de datos. IAEA-THPH, IAEA, Viena, 2008. ISBN 978–92–0–106508–7.
Conductividad térmica de líquidos
Como se escribió, en líquidos, la conducción térmica es causada por difusión atómica o molecular, pero los mecanismos físicos para explicar la conductividad térmica de los líquidos no se conocen bien. Los líquidos tienden a tener una mejor conductividad térmica que los gases, y la capacidad de fluir hace que un líquido sea adecuado para eliminar el exceso de calor de los componentes mecánicos. El calor puede eliminarse canalizando el líquido a través de un intercambiador de calor. Los refrigerantes utilizados en los reactores nucleares incluyen agua o metales líquidos, como sodio o plomo.
La conductividad térmica de los líquidos no metálicos generalmente disminuye al aumentar la temperatura.
Conductividad térmica de metales
Los metales son sólidos y, como tales, poseen una estructura cristalina donde los iones (núcleos con sus capas circundantes de electrones centrales) ocupan posiciones translacionalmente equivalentes en la red cristalina. Los metales en general tienen alta conductividad eléctrica , alta conductividad térmica y alta densidad. En consecuencia, el transporte de energía térmica puede deberse a dos efectos:
- la migración de electrones libres
- Ondas reticuladas vibracionales (fonones).
Cuando los electrones y los fonones transportan energía térmica que conduce a la transferencia de calor por conducción en un sólido, la conductividad térmica puede expresarse como:
k = k e + k ph
La característica única de los metales en lo que respecta a su estructura es la presencia de portadores de carga, específicamente electrones . Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se originan por el hecho de que sus electrones externos están deslocalizados . Su contribución a la conductividad térmica se conoce como conductividad térmica electrónica, k e . De hecho, en metales puros como el oro, la plata, el cobre y el aluminio, la corriente de calor asociada con el flujo de electrones supera con creces una pequeña contribución debido al flujo de fonones. Por el contrario, para las aleaciones, la contribución de k ph a k ya no es despreciable.
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