Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

О контроле параметров теплоносителя в установках с длительным ресурсом

19.03.2020 2020 - №01 Химия, физика и техника теплоносителей

Ю.Г. Чередниченко  О.Э. Левин

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.1.09

УДК: 621.039.52

При выводе установок с тяжелым теплоносителем на рабочий режим и их эксплуатации необходимы контроль и поддержание в заданных пределах содержания кислорода в теплоносителе. Для контроля кислорода в расплавах металлов, как правило, используются сенсоры на основе твердых кислородоионных электролитов. Представлен анализ методологических аспектов контроля растворенного кислорода в неизотермических циркуляционных контурах с металлическими теплоносителями с использованием таких сенсоров. Показано, что при наличии в теплоносителе растворенных материалов стенок контура и взвесей их различных окислов контроль по значениям активности и концентрации кислорода, рассчитанным для чистого теплоносителя, в общем виде неправомерен. Приведены экспериментальные результаты распределения по контуру окислительных потенциалов в зависимости от температуры теплоносителя, полученных в процессе длительных испытаний образцов оболочек в расплаве свинца в двух циркуляционных стендах СМ2-М и ЦУ1-М, отличающихся принципиальными способами поддержания заданных режимов по кислороду. В области низких температур экспериментальные значения окислительного потенциала в обоих стендах меньше рассчитанных для чистого свинца, что приводит к отличию вычисленных концентраций кислорода для участков контура с Тmin и Тmax до двух и более раз, т.е. по контуру наблюдается так называемая «неизоконцентрация» кислорода. В режиме раскисления при эжекции водорода в теплоноситель окислительный потенциал в контуре изменяется сложным образом, и говорить о концентрации кислорода вообще не имеет смысла. Сделан вывод, что в установках с длительным ресурсом контроль параметров теплоносителя по кислороду необходимо вести не по величине вычисленных активности или концентрации кислорода, а по значению окислительного потенциала в зоне максимальной температуры. Для получения корректных значений окислительного потенциала измерения следует проводить в стационарных по температуре режимах всей установки.

Ссылки

  1. Таланчук П.М., Шматко Б.М., Заика Л.С., Цветкова О.Е. Полупроводниковые и твердо-электролитные сенсоры. – Киев: Техника, 1992. – 220 с.
  2. Шматко Б.А., Русанов А.Е. Оксидная защита материалов в расплавах свинца и висмута. // Физико-химическая механика материалов. – 2000. – Т. 36. – № 1. – С. 49-58. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1011307907891
  3. Шимкевич А.Л., Шматко Б.А. О физико-химическом подобии жидкометаллических циркуляционных контуров // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 1999. – № 3. – С. 69-77.
  4. Блохин В.А., Громов Б.Ф., Шимкевич А.Л. О влиянии примеси железа на окислительный потенциал сплава свинец-висмут. / В сб.: Теплофизика-93. – Обнинск: ФЭИ, 1995. – С. 40.
  5. Блохин В.А., Ивановский М.Н. и др. Структура, атомная динамика, термодинамика и примесное состояние расплавов свинца и висмута. / Аналитический обзор ФЭИ-0290. – М.: ЦНИИатоминформ, 2000. – 77 с.
  6. Шматко Б.А., Русанов А.Е. Влияние примесей серебра, олова и сурьмы на окислительный потенциал теплоносителя свинец-висмут // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2000. – № 3. – С. 58-67.
  7. Арнольдов М.Н., Соловьев В.А., Комраков Г.С., Шорина Л.М. Растворимость элементов в жидком свинце. – М.: ИздАТ, 2015. – 192 с.
  8. Шматко Б.А., Русанов А.Е. Термодинамика фазовых равновесий примесей кислорода и железа в расплавах свинца и висмута. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2002. – № 2. – С. 80-89.
  9. Громов Б.Ф., Шматко Б.А. Окислительный потенциал расплавов свинца и висмута. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 1996. – № 4. – С. 35-44.
  10. Шматко Б.А. Термодинамика фазовых равновесий примесей кислорода и железа в теплоносителе свинец-висмут. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2007. – № 1. – С. 34-42.

контроль кислород тяжелый теплоноситель циркуляционный контур кислородоионный электролит окислительный потенциал