Qu’est-ce que la conductivité thermique du zirconium – Définition

Conductivité thermique du zirconium

Conductivité thermique du zirconium

Le zirconium est un métal de transition lustré, gris-blanc et fort qui ressemble à l’hafnium et, dans une moindre mesure, au titane. Le zirconium est principalement utilisé en tant que réfractaire et opacifiant, bien que de petites quantités soient utilisées en tant qu’agent d’alliage en raison de sa forte résistance à la corrosion. L’alliage de zirconium (par exemple Zr + 1% de Nb) est largement utilisé comme gaine pour les combustibles de réacteurs nucléaires. Les propriétés souhaitées de ces alliages sont une section efficace de capture de neutrons faible et une résistance à la corrosion dans des conditions de service normales. Les alliages de zirconium ont une conductivité thermique inférieure (environ 18 W / mK) à celle du zirconium pur (environ 22 W / mK).

Référence spéciale: Propriétés thermophysiques des matériaux pour le génie nucléaire: didacticiel et collecte de données. AIEA-THPH, AIEA, Vienne, 2008. ISBN 978–92–0–106508–7.

Conductivité thermique des métaux

Les métaux sont des solides et possèdent en tant que tels une structure cristalline où les ions (les noyaux entourés de leur coquille d’électrons du noyau) occupent des positions équivalentes en traduction dans le réseau cristallin. Les métaux ont généralement une conductivité électrique élevée , une conductivité thermique élevée et une densité élevée. En conséquence, le transport de l’énergie thermique peut être dû à deux effets:

• la migration des électrons libres
• ondes de vibration du réseau (phonons).

Lorsque les électrons et les phonons transportent de l’énergie thermique conduisant à un transfert de chaleur par conduction dans un solide, la conductivité thermique peut être exprimée comme suit:

k = k _e + k _ph

La caractéristique unique des métaux en ce qui concerne leur structure est la présence de porteurs de charge, en particulier d’ électrons . Les conductivités électriques et thermiques des métaux proviennent du fait que leurs électrons externes sont délocalisés . Leur contribution à la conductivité thermique est appelée conductivité thermique électronique, k _e . En fait, dans les métaux purs tels que l’or, l’argent, le cuivre et l’aluminium, le courant de chaleur associé au flux d’électrons dépasse de loin une faible contribution due au flux de phonons. En revanche, pour les alliages, la contribution de k _ph à k n’est plus négligeable.