Метод воспроизведения термодинамической активности кислорода в свинецсодержащих расплавах, основанный на использовании пароводородных смесей, для поверки датчиков активности кислорода

14.12.2022 2022 - №04 Химия, физика и техника теплоносителей

Р.П. Садовничий А.Н. Скоморохов А.Ю. Легких Р.Ш. Асхадуллин В.С. Лотов

https://doi.org/10.26583/npe.2022.4.08

В настоящее время определяющее значение примеси кислорода для обеспечения коррозионной стойкости конструкционных сталей является той базой, на которой во многом строится современная технология теплоносителя на основе свинца. В начальный период освоения такого теплоносителя для контроля содержания в нём примеси кислорода использовался метод отбора проб на вынос с их последующим анализом. В последующем разрабатывались и использовались более оперативные методы контроля, основанные на применении электрохимических датчиков с твёрдым кислородопроводящим электролитом. В ГНЦ – РФ ФЭИ активно ведутся разработки датчиков на твёрдых электролитах для контроля кислорода в расплавах на основе свинца, выполнен значительный комплекс исследований и разработок по совершенствованию конструкции и технологии изготовления твёрдоэлектролитных датчиков. Не менее важной задачей является разработка и создание установок для поверки датчиков активности кислорода (ДАК), позволяющих воспроизводить единицу активности кислорода в жидкометаллических свинецсодержащих расплавах с требуемой точностью. Представлены результаты по разработке методики и установки для воспроизведения термодинамической активности (ТДА) кислорода. Рассматривается возможность использования пароводородных газовых смесей для контроля и управления содержанием кислорода в расплавах свинца и свинца-висмута. Разработана методика воспроизведения уровня ТДА кислорода в расплаве свинца с помощью пароводородных газовых смесей. Создана и аттестована эталонная установка воспроизведения единицы ТДА кислорода c помощью пароводородных газовых смесей. Диапазон воспроизведения активности кислорода составляет от 1⋅10–6 до 1. Оценена точность метода воспроизведения ТДА кислорода. Представлены результаты экспериментов по отработке методики воспроизведения ТДА кислорода в расплаве свинца. Проведена серия экспериментов по определению ТДА кислорода с применением ДАК. Показана возможность использования эталонной установки для поверки ДАК. Рассчитано отклонение ТДА кислорода, измеренной ДАК, от ТДА кислорода, создаваемой установкой.

Ссылки

1. Гулевский В.А., Мартынов П.Н., Орлов Ю.И., Чернов М.Е. Перспективные методы контроля состояния тяжёлых теплоносителей. / Сб. тез. докл. Российской межотраслевой конференции «Тепломассоперенос и свойства жидких металлов». – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2002. – С. 190.
2. Мартынов П.Н., Чернов М.Е., Гулевский В.А., Проворов А.А. Разработка электрохимического датчика капсульного типа для контроля кислорода в тяжелых теплоносителях. // Атомная энергия. – 2005. – Т. 98. – Вып. 5. – С. 360-365. Электронный ресурс: http://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/3258/3164 (дата доступа 13.09.2022).
3. Шматко Б.А., Шимкевич А.Л., Блохин В.А. Диагностика коррозии и контроль технологических процессов методами активометрии в теплоносителе свинец-висмут. / Сб. докл. конф. «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». Т. 2. – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 1999. – С. 741-746.
4. Кебадзе Б.В., Мартынов П.Н., Корнилов В.П., Гулевский В.А., Чернов М.Е. Датчики и системы контроля тяжелых теплоносителей. / Тез. докл. конференции «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях». – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2003. – С. 24.
5. Чернов М.Е. Датчик капсульного типа для контроля кислорода в контурах ЯЭУ с теплоносителями свинец и свинец-висмут. – Дисс. канд. техн. наук. – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2005. – 173 с.
6. Мартынов П.Н., Гулевский В.А. Чернов М.Е. Опыт использования лабораторных датчиков активности кислорода в экспериментах по теме «БРЕСТ». / Сб. тез. докл. отраслевого научно-технического семинара «Исследования теплогидравлики и технологии свинца применительно к проекту установки с реактором БРЕСТ-ОД-300». – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2001. – С. 56.
7. Мартынов П.Н., Чернов М.Е., Шелеметьев В.М. Капсульные твёрдоэлектролитные датчики для контроля кислорода. // Новые промышленные технологии. – 2004. – № 3. – С. 26.
8. Стороженко А.Н., Чернов М.Е., Шелеметьев В.М., Садовничий Р.П., Балаханов М.В., Уколов А.А., Давыдова Е.В., Стахеев А.А. Особенности метрологической поверки датчиков активности кислорода в жидкометаллических теплоносителях. // Измерительная техника. – 2013. – № 7. – С. 67-70. Электронный ресурс: http://i.uran.ru/webcab/system/files/journalspdf/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya-tehnika-2013-n-7/izmertexn72013.pdf (дата доступа 13.09.2022).
9. Мартынов П.Н., Асхадуллин Р.Ш., Орлов Ю.И., Стороженко А.Н. Современные вопросы и задачи технологии тяжелых жидкометаллических теплоносителей ЯЭУ (свинец, свинец-висмут). // ВАНТ Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2015. – Вып. 2. – С. 60-69.
10. Muller G., Schumacher G., Zimmermann F. Investigation on Oxygen Controlled Liquid Lead Corrosion of Surface Treated Steels. // Journal of Nuclear Materials – 2000. – Vol. 278. – PP. 85-95. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-3115(99)00211-1 .
11. Гулевский В. А., Мартынов П. Н., Орлов Ю. И., Чернов М. Е. Применение смесей водорода и водяного пара в технологии тяжёлых теплоносителей. // Сб. докл. конф. «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии», Т. 2. – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 1999. – С. 712-719.
12. Ning Li. Active control of oxygen in molten lead-bismuth eutectic systems to prevent steel corrosion and coolant contamination. // Journal of Nuclear Materials. – 2002. – Vol. 300. – PP. 73-81. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-3115(01)00713-9 .
13. Глушко В.П. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в 4-х томах. – М.: Наука, 1978. – 4000 с.
14. Гулевский В.А., Мартынов П.Н., Орлов Ю.И., Тепляков Ю.А., Ульянов В.В., Фомин А.С. Физико-химические процессы в теплоносителях Pb и Pb-Bi при течах парогенераторов. // Новые промышленные технологии. – 2011. – № 1. – С. 21-26.
15. МИ 2083-90 ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей. – М.: Издательство стандартов, 1991. – 11 с.
16. Датчики термодинамической активности кислорода в свинцовосодержащих металлических расплавах. / Свидетельство об утверждении типа средств измерений ОС.С.31. 098.А № 76011. Регистрационный номер № 63266-16. – М.: Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений, дата опубликования 08.05.2018. Электронный ресурс: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/376859 (дата доступа 13.09.2022).
17. Блохин В.А., Будылов Е.Г. Жидкометаллические электроды сравнения для датчиков кислорода. / Сб. тезисов и докладов Межотраслевой конференции «Теплофизика-91», 12-15 ноября 1991 г. – Обнинск: ФЭИ, 1993 г. – С. 50-55.
18. Громов Б. Ф., Шматко Б.А. Окислительный потенциал расплавов свинец-висмут. / Известия вузов. Ядерная энергетика. – 1997. – № 6. – С. 14-18.
19. Куликов И.С. Термодинамика оксидов: Справ. изд. – М.: Металлургия, 1986. – 344 с.
20. Термодинамические свойства неорганических веществ. Справочник. / Под ред. А.П. Зефирова. – М.: Атомиздат, 1965. – 233 с.

пароводородные газовые смеси эталонная установка датчики активности кислорода в жидких металлах термодинамическая активность кислорода теплоноситель свинец свинец-висмут поверка погрешность измерений

Ссылка для цитирования статьи: Садовничий Р.П., Скоморохов А.Н., Легких А.Ю., Асхадуллин Р.Ш., Лотов В.С. Метод воспроизведения термодинамической активности кислорода в свинецсодержащих расплавах, основанный на использовании пароводородных смесей, для поверки датчиков активности кислорода. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 4. – С. 89-101. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.4.08 .