Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из NaK )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«NaK» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см нак (значения) .
Натрий-калиевый сплав
NaK сплав.jpg
Натрий-калий жидкий при комнатной температуре.
Типметаллический сплав
Физические свойства
Плотность (ρ)
  • 0,866 г / см 3 , 20 ° C
  • 0,855 г / см 3 , 100 ° C
  • 0,749 г / см 3 , 550 ° C
Тепловые свойства
Температура плавления (Т м )-12,6 ° С
Теплопроводность (k) при 100 ° C22,4 Вт / м⋅K
Удельная теплоемкость (c)982 Дж / кг⋅K
Электрические свойства
Удельное поверхностное сопротивление33,5–72,0 мкОм⋅см
Источник [1]

Сплав натрия-калия , в просторечии называется NaK (обычно выражен / п æ к / ), [2] представляет собой сплав из металлов щелочного натрия (Na, атомный номер 11) и калия (К, атомный номер 19) , что , как правило , в жидком состоянии при комнатная температура. [3] Доступны различные коммерческие сорта. NaK очень реактивен с водой (как и ее составные элементы) и может загореться при контакте с воздухом , поэтому при обращении с ним необходимо соблюдать особые меры предосторожности.

Свойства [ править ]

Фазовая диаграмма твердое тело – жидкость натрия и калия [4]

Физические свойства [ править ]

NaK, содержащий от 40 до 90% калия по массе, является жидким при комнатной температуре . Эвтектической смесь состоит из 77% калия и 23% натрия, представляет собой жидкость от -12,6 до 785 ° C ( от 9,3 до 1,445.0 ° F), и имеет плотность 866 кг / м 3 при 21 ° C (70 ° F) и 855 кг / м 3 при 100 ° C (212 ° F), что делает его менее плотным, чем вода. [3] Он очень реактивен с водой и обычно хранится в атмосфере гексана или других углеводородов или в инертном газе (обычно сухом азоте или аргоне [5] ), если требуются высокая чистота и низкий уровень окисления.

NaK имеет очень высокое поверхностное натяжение , из-за чего он в больших количествах стягивается в форме пучка . Его удельная теплоемкость составляет 982 Дж / кг⋅К , что составляет примерно четверть от теплоемкости воды, но теплопередача выше при перепаде температур из-за более высокой теплопроводности. [6]

Химические свойства [ править ]

При хранении на воздухе он образует желтое покрытие надкиси калия и может воспламениться. Этот супероксид взрывчато реагирует с водой и органическими веществами. NaK недостаточно плотен, чтобы тонуть в большинстве углеводородов , но тонет в более легких минеральных маслах . Хранить таким образом небезопасно, если образовался супероксид. Большой взрыв произошел на объекте Y-12 в Ок-Ридж 8 декабря 1999 года, когда NaK, очищенный после случайного разлива и неправильно обработанный минеральным маслом, был поцарапан металлическим инструментом. [7] Жидкий сплав также разрушает PTFE («тефлон»). [8]

Другие сплавы с низкими температурами плавления [ править ]

Другими сплавами с низкими температурами плавления являются Cs 77 K 23 при -37,5 ° C, Cs 95 Na 5 при -30 ° C и Na 8 Rb 92 при -5 ° C. Сплав, состоящий из 40,8% цезия, 11,8% натрия и 47,4% калия, имеет температуру плавления -79,4 ° C.

Использование [ править ]

Охлаждающая жидкость [ править ]

NaK использовался в качестве теплоносителя в экспериментальных ядерных реакторах на быстрых нейтронах . В отличие от коммерческих заводов, их часто останавливают и сливают топливо. Использование свинца или чистого натрия, других материалов, используемых в практических реакторах, потребует постоянного нагрева для поддержания теплоносителя в жидком состоянии. Использование NaK решает эту проблему. Dounreay Fast Reactor представляет собой пример.

Советские радиолокационные спутники RORSAT питались от реактора БЭС-5 , охлаждаемого NaK. [9] [10] В дополнение к широкому диапазону температур жидкости NaK имеет очень низкое давление пара , что важно в космическом вакууме .

Непреднамеренным последствием использования в качестве хладагента на орбитальных спутниках стало образование дополнительного космического мусора . Охлаждающая жидкость NaK просочилась с ряда спутников, включая Космос 1818 и Космос 1867 . Хладагент самовоспламеняется в виде натрий-калиевых капель размером до нескольких сантиметров. [11] Эти объекты представляют собой космический мусор. [12]

Процессорный кулер Danamics LMX Superleggera использует NaK для передачи тепла от процессора к его охлаждающим ребрам. [13]

Десикант [ править ]

При контакте с водой образуется водород . [14] Следовательно, натрий-калиевые сплавы используются в качестве осушителей при сушке растворителей перед дистилляцией .

Гидравлическая жидкость [ править ]

NaK-77, А эвтектический сплав натрия - калия , может быть использован в качестве гидравлической жидкости в высокотемпературных и высоких радиационных средах, для диапазонов температур от 10 до 1400 ° F (-12 до 760 ° C). Его объемный модуль при 1000 ° F (538 ° C) составляет 310 000 фунтов на квадратный дюйм (2,14 ГПа), что выше, чем у гидравлического масла при комнатной температуре. Его смазывающая способность низкая, поэтому поршневые насосы не подходят, и приходится использовать центробежные насосы. Добавление цезия сдвигает полезный диапазон температур от -95 до 1300 ° F (от -71 до 704 ° C). Сплав NaK-77 прошел испытания в гидравлических и гидравлических системах дляСверхзвуковая маловысотная ракета . [15]

Химические методы [ править ]

NaK можно использовать в качестве катализатора в некоторых реакциях, таких как производство ибупрофена .

Синтез и производство [ править ]

В промышленности NaK производится реактивной перегонкой . [16] В этом непрерывном процессе в дистилляционную колонну подают хлорид калия и натрий. В зоне реакции хлорид калия реагирует с натрием с образованием хлорида натрия и калия. Легкокипящий калий обогащается в верхней зоне фракционирования и отводится в головной части колонны, а расплавленный хлорид натрия выводится из нижней части.

См. Также [ править ]

  • Жидкий металл

Ссылки [ править ]

  1. ^ Foust, OJ; Комиссия по атомной энергии США (1976 г.). Руководство по инженерии Sodium-NaK . Нью-Йорк: Гордон и разрыв. ISBN 978-0-677-03030-2. Проверено 27 июня 2018 .
  2. ^ Houghton, Rick, Emergency характеристика неизвестных материалов Архивированных 2017-12-21 в Wayback Machine , CRC Press, 2007, с.89
  3. ^ a b "Сплав натрия-калия (NaK)" (PDF) . BASF . Архивировано из оригинального (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 5 марта 2009 .
  4. ^ GLCM van Rossen, H. van Bleiswijk: Über das Zustandsdiagramm der Kalium-Natriumlegierungen , в: Z. Anorg. Chem. , 1912 , 74 , с. 152–156.
  5. ^ Strem Chemical. «Паспорт безопасности материалов» . Архивировано 25 ноября 2014 года . Проверено 4 апреля 2012 года .
  6. ^ "Danamics LM10 - жидкий металл, испытанный" . NordicHardware. 2008-12-04. п. 2. Архивировано из оригинала на 2009-03-26 . Проверено 10 января 2010 .
  7. ^ "Расследование несчастного случая Y-12 NaK" . Министерство энергетики США. Февраль 2000. Архивировано из оригинала на 2010-05-28.
  8. ^ Klinkrad, Хайнер (октябрь 2009). Справочник по жидким металлам . п. 97. Архивировано 21 декабря 2017 года.
  9. ^ "Срабатывает старый советский спутник с ядерной установкой" . Space.com . 15 января 2009. Архивировано 23 августа 2014 года . Проверено 26 августа 2014 .
  10. ^ Klinkrad, Хайнер (2006-02-23). Космический мусор: модели и анализ рисков . п. 83. ISBN 978-3-540-25448-5. Архивировано 21 декабря 2017 года.
  11. ^ C. Wiedemann и др., "Распределение размеров капель NaK для MASTER-2009", Труды 5-й Европейской конференции по космическому мусору , 30 марта - 2 апреля 2009 г. (ESA SP-672, июль 2009 г.)
  12. ^ A. Rossiдр «Эффекты RORSAT NaK капель на Долгосрочной эволюции космического мусора населения» архивной 2016-03-10 в Wayback Machine , Пизанского университета, 1997.
  13. ^ "Обзор кулера Danamics LMX Superleggera" . bit-tech.net . 14 мая 2010. Архивировано 22 февраля 2014 года . Проверено 11 февраля 2014 .
    "Обзор Danamics LMX Superleggera - жидкий металл?" . guru3D.com . 8 июня 2010. Архивировано 22 февраля 2014 года . Проверено 11 февраля 2014 .
  14. ^ Клелл, Манфред; Эйхлзедер, Гельмут; Траттнер, Александр (2018), «Speicherung und Transport» , Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik , Springer Fachmedien Wiesbaden, стр. 109–139, ISBN 978-3-658-20446-4, получено 10.06.2020
  15. ^ Управляемые бомбы и управляемые ракеты времен Второй мировой войны и холодной войны 2002 г.
  16. ^ Джексон, CB; Вернер, Р. К. (1957-01-01). «18». Производство калия и NaK . Успехи химии. 19 . С. 169–173. DOI : 10.1021 / ба-1957-0019.ch018 . ISBN 9780841221666.