Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)
Eutektikum

Instrumente und Methoden zur Kontrolle gelöster Nichtmetalle


Im Flüssigmetall gelöste Nichtmetalle können dessen Eigenschaften günstig oder ungünstig beeinflussen. Gelöste Nichtmetalle können Stoffumwandlungen im Flüssigmetall auslösen oder als deren Produkt entstehen. In all diesen Fällen sind die Messung der Konzentration und gezielte Zufuhr oder Entzug eines Nichtmetalls von Bedeutung.

Für metallische Strukturmaterialien in Kontakt mit einem flüssigen Metall, sind Art und Umfang einer Materialschädigung nicht zuletzt vom Gehalt an im Flüssigmetall gelöstem Sauerstoff bestimmt. Dessen Messung erfolgt mithilfe elektrochemischer Sensoren mit einem Festelektrolyten auf Basis von Zirconiumdioxid. Eine Zufuhr oder Entzug von Sauerstoff erfolgt in Abhängigkeit von der angezeigten Abweichung vom Zielwert, z.B. durch Stoffaustausch mit einem Gasstrom mit variablem Sauerstoffpartialdruck. Diese Methode ist insbesondere für flüssiges Blei und Blei–Bismut-Legierungen geeignet und für diese Flüssigmetalle zu einer automatisierten Sauerstoffkontrolle entwickelt worden. Sie ist auf andere Flüssigmetalle mit geringer bis moderater Sauerstoffaffinität direkt übertragbar.

Wasserstoff lässt sich über Hochtemperatur-Reaktionen erzeugen, für die sich auch Flüssigmetalle als Reaktionsmedium eignen. Ein Prozess, der für die Fusionstechnologie bzw. -forschung von besonderer Bedeutung ist, ist die Gewinnung des Wasserstoffisotops Tritium durch die Reaktion von Neutronen mit Lithium. Die derzeit entwickelten Wasserstoffsensoren für den Einsatz in flüssigem Lithium arbeiten nach dem elektrochemischen Prinzip mit einer flüssigen Salzmischung als Elektrolyten.