Étude de la conductivité électrique dans le système ThO₂-YO_1,5

I. — Étude Expérimentale et Conductivité Électronique

Laboratoire de Cinétique Électrochimique Minérale (E.R.A. 384,) E.N.S. d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble. Domaine Universitaire, B.P. 44, 38401 Saint-Martin-d’ Hères, France.

Résumé

Le présent travail s’intéresse à l’étude de la conductivité électrique des solutions solides de structure fluoritique (ThO₂)_1-x — (YO_1,5)_x Les échantillons d’étude, préparés par la méthode des « citrates », présentent une compacité élevée et une bonne homogénéité. La conductivité électrique a été étudiée en fonction des paramètres suivants :

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  la température 1 045 < T < 1 400 °C,

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  la pression partielle d’oxygène 1 < P₀₂ < 10^-20 atm,

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  la composition 0,05 < x < 21,45 moles2 % YO_{1, 5}.

L’étude a montré que :

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  on n’observe aucune variation de la conductivité ionique avec le temps,

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  la conductivité ionique varie linéairement avec la teneur en dopant pour des compositions comprises entre 0,05 et l mole % YO_1,5. L’énergie d’activation calculée dans ce domaine est égale à 1,1 eV,

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  les courbes de variation de la conductivité ionique présentent un maximum pour une composition voisine de 15 moles % YO_{1, 5}. La courbe de variation de l’énergie d’activation présente un minimum pour cette même composition.

Les résultats de la conductivité électronique de type p, apparaissant aux pressions partielles d’oxygène élevées (P₀₂ > 10^-6 atm) sont en bon accord avec la théorie.

Abstract

We have studied the electrical conductivity of (ThO₂)_l-x (YO_1,5)_x solid solutions wich crystallize in the fluorite system. The specimens are prepared by the « citrates » method and exhibit a high density and a good homogeneity. The electrical conductiviity has been studied as a function of :

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  temperature 1 045< T < 1 400 °C,

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  oxygen partial pressure 1 < P_O2 < 10^-20 atm,

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  composition 0,05 < x < 21,45 moles % YO_1,5.

The study has shown that :

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  We do not observe any variation of electrical conductivity with time ionic conductivity varies linearly with dopant concentrations for 0,05 < x < 1 mole % YO_1,5. The activation energy calculated in this region is equal to 1,1 eV.

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  The ionic conductivity curves show a maximum at approximately 15 moles % YO_1,5 and the activation energy cuvre exhibits a minimum at the same composition.

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  The results of the p type electronic conductivity at high oxygen partial pressure (PO₂ > 10^-6 atm) are in good agree ment with theory.