Sodyum-potasyum alaşımı - Sodium–potassium alloy
| Sodyum-potasyum alaşımı | |
|---|---|
 Mineral yağ altında sodyum-potasyum alaşımı.
| |
| Tür | metal alaşım |
| Fiziki ozellikleri | |
| Yoğunluk (ρ) | |
| Termal özellikler | |
| Erime sıcaklığı (T m ) | −12.6 ° C |
| 100 ° C'de termal iletkenlik (k) | 22.4 W / m⋅K |
| Özgül ısı kapasitesi (c) | 982 J / kg⋅K |
| Elektriksel özellikler | |
| Yüzey direnci | 33,5–72,0 µΩ⋅cm |
| Kaynak | |
Halk arasında NaK olarak adlandırılan sodyum-potasyum alaşımı (genellikle / n æ k / olarak telaffuz edilir ), oda sıcaklığında normalde sıvı olan alkali metaller sodyum (Na, atom numarası 11) ve potasyumun (K, atom numarası 19) bir alaşımıdır . Çeşitli ticari sınıflar mevcuttur. NaK, suyla (kurucu unsurları gibi) oldukça reaktiftir ve havaya maruz kaldığında alev alabilir , bu nedenle özel önlemler alınarak kullanılmalıdır.
Özellikleri
Fiziki ozellikleri
Ağırlıkça% 40 ila% 90 potasyum içeren NaK, oda sıcaklığında sıvıdır . Ötektik karışım,% 77 potasyum ve% 23 sodyum oluşur gelen -12.6 785 ° C (9.3 1,445.0 ° F) bir sıvıdır ve 866 kg / m yoğunluğa sahip 3 , 21 ° C (70 ° F) ve en 855 kg / 3 , 100 ° C (212 ° F) 'de, sudan daha az yoğun bir adrestir. Su ile oldukça reaktiftir ve genellikle heksan veya diğer hidrokarbonlar altında veya yüksek saflık ve düşük oksidasyon seviyeleri gerekliyse bir inert gaz (genellikle kuru nitrojen veya argon ) altında depolanır .
NaK, çok yüksek bir yüzey gerilimine sahiptir , bu da büyük miktarlarının topuz benzeri bir şekle girmesini sağlar . Bu özgül ısı kapasitesi olan 982 J / kg⋅K su için bu yaklaşık dörtte biri, fakat ısı transferi nedeniyle daha yüksek ısı iletkenliği bir sıcaklık gradyanı üzerinde daha yüksektir.
Kimyasal özellikler
Havada depolandığında sarı bir potasyum süperoksit kaplama oluşturur ve tutuşabilir. Bu süperoksit, su ve organik maddelerle patlayıcı bir şekilde reaksiyona girer. NaK, çoğu hidrokarbonda batacak kadar yoğun değildir , ancak daha hafif mineral yağda batacaktır . Süperoksit oluşmuşsa bu şekilde saklamak güvenli değildir. 8 Aralık 1999'da Oak Ridge Y-12 tesisinde büyük bir patlama meydana geldi ve NaK kazara bir dökülmeden sonra temizlendi ve uygunsuz bir şekilde mineral yağ ile metal bir aletle çizildi. Sıvı alaşım ayrıca PTFE'ye ("Teflon") saldırır .
Düşük erime noktalarına sahip diğer alaşımlar
Düşük erime noktalarına sahip diğer alaşımlar , -37,5 ° C'de Cs 77 K 23 , -30 ° C'de Cs 95 Na 5 ve -5 ° C'de Na 8 Rb 92'dir . % 40,8 sezyum,% 11,8 sodyum ve% 47,4 potasyumdan oluşan alaşımın erime noktası −79,4 ° C'dir.
Kullanım
Soğutma sıvısı
NaK, deneysel hızlı nötron nükleer reaktörlerde soğutucu olarak kullanılmıştır . Ticari tesislerin aksine, bunlar sıklıkla kapatılır ve havası alınır. Pratik reaktörlerde kullanılan diğer malzemeler olan kurşun veya saf sodyum kullanılması, soğutucuyu sıvı olarak tutmak için sürekli ısıtma gerektirir. NaK kullanımı bunun üstesinden gelir. Dounreay Hızlı Reaktörü bir örnektir.
Sovyet RORSAT radar uyduları, NaK ile soğutulmuş bir BES-5 reaktörü tarafından destekleniyordu . NaK, geniş sıvı sıcaklık aralığına ek olarak, boşluk vakumunda önemli olan çok düşük bir buhar basıncına sahiptir .
Yörüngedeki uydularda soğutma sıvısı olarak kullanımın istenmeyen bir sonucu, ek alan enkazının yaratılması olmuştur . NaK soğutucu, Kosmos 1818 ve Kosmos 1867 dahil olmak üzere bir dizi uydudan sızdırmıştır . Soğutma sıvısı kendiliğinden, boyutları birkaç santimetreye kadar olan sodyum-potasyum damlacıklarına dönüşür. Bu nesneler uzay enkazıdır.
Danamics LMX Superleggera CPU soğutucusu , ısıyı CPU'dan soğutma kanatlarına taşımak için NaK kullanır.
Kurutucu
Su ile temas halinde hidrojen oluşur . Bu nedenle, sodyum-potasyum alaşımları, damıtma işleminden önce çözücülerin kurutulmasında kurutucu olarak kullanılır .
Hidrolik sıvı
Ötektik NaK (NaK-77), −12 ila 760 ° C (10 ila 1.400 ° F) sıcaklık aralıkları için yüksek sıcaklık ve yüksek radyasyonlu ortamlarda hidrolik sıvı olarak kullanılabilir . Bu hacim modülü 538 ° C (1000 ° F) 'de oda sıcaklığında, bir hidrolik yağı daha yüksek 2.14 GPa vardır. Bu yağlama pozitif-yer değiştirme, yani kötü pompalar uygun değildir ve santrifüj pompalar kullanılması gerekir. Sezyum ilavesi , faydalı sıcaklık aralığını -71 ila 704 ° C (-96 ila 1.299 ° F) arasında değiştirir. NaK-77, Süpersonik Alçak İrtifa Füzesi için hidrolik ve akışkan sistemlerde test edildi .
Kimyasal yöntemler
NaK, ibuprofen üretimi gibi bazı reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılabilir .
Sentez ve üretim
NaK endüstriyel olarak reaktif bir damıtma işleminde üretilir . Bu sürekli işlemde, bir damıtma sütunu potasyum klorür ve sodyum ile beslenir. Reaksiyon bölgesinde potasyum klorür , sodyum klorür ve potasyum oluşturmak için sodyum ile reaksiyona girer . Daha hafif kaynayan potasyum, bir üst bölme bölgesinde zenginleştirilir ve erimiş sodyum klorür alttan çekilirken sütun başlığında çekilir.