Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Исследования в обоснование усовершенствованного электрохимического датчика водорода в натрии

18.05.2026 2026 - №02 Физика и техника ядерных реакторов

В.В. Алексеев В.В. Борисов А.А. Камаев Н.С. Ганичев В.Г. Саванков

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2026.2.05

УДК: 621.039.534.63

Контроль содержания водорода в натрии – одна из важных задач обеспечения безопасности при эксплуатации реакторной установки с реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Своевременная индикация малой течи дает возможность обеспечения локализации аварии до разрушения трубок парогенератора. Ключевым элементом системы контроля содержания водорода является датчик, непрерывно измеряющий концентрацию водорода в натрии. Рассмотрена конструкция и принцип работы электрохимического датчика водорода в натрии. Предложено полуэмпирическое выражение для расчета ЭДС, учитывающее два коэффициента: k1, связанный с давлением паров воды в паровой камере, и k2, характеризующий отклонение от идеальности кислородного датчика. Экспериментальные данные показали значительный разброс значений k1, что подтверждает неполноту стабилизации паров воды. Небольшое различие в значениях коэффициентов k2 для разных блоков с электрохимическим датчиком обусловлено индивидуальными особенностями установленных на них электрохимических кислородных элементов. Рассмотрена усовершенствованная конструкция датчика с палладиевой мембраной, разделяющей паровую камеру и камеру с никелевой мембраной. Выполнены расчеты динамики изменения давления водорода в паровой камере для датчика с никелевой мембраной и его усовершенствованной модификации. Определено время достижения 67% от равновесного давления водорода при различных соотношениях объемов камер. Показано, что при объемах камер менее 1 мл и отношении площадей мембран S1/S2 < 20 использование палладиевой мембраны не приводит к снижению инерционности, но предотвращает окисление никелевой мембраны за счет блокировки паров воды. Результаты могут быть использованы для оптимизации конструкции ЭХДВ-Н в системах автоматической защиты парогенератора в составе РУ с реактором БН в целях снижения инерционности и увеличения срока службы датчиков.

Ссылки

  1. Борисов В.В., Камаев А.А. и др. Принципы построения и развитие системы автоматической защиты парогенераторов быстрых натриевых реакторов. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2023;3:5–18. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.3.01
  2. Каталог измерительных приборов ГРСИ РФ. Анализаторы электрохимические содержания водорода в натрии и инертном газе ЭХДВ (Н, Г). URL: https://all-pribors.ru/opisanie/60406-15-ekhdv-ng-71403 (дата обращения 09.05.2025).
  3. Блохин В.А., Борисов В.В. и др. Датчики для внутриреакторного контроля водорода и кислорода в натрии. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2017;4:5–14. URL: https://vant.ippe.ru/images/pdf/2017/4-1.pdf (дата обращения 10.02.2026).
  4. Мусихин Ю.А. Влияние электродной поляризации на показания электрохимического датчика кислорода в жидкометаллических теплоносителях ядерных энергетических установок. Москва, ИздАТ, 2018, 175 с. ISBN 978-5-86656-287-9.
  5. Алексеев В.В., Сорокин А.П., Кузина Ю.А. Исследования массопереноса трития в контурах с натриевым теплоносителем. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2024;4:107–122. URL: https://vant.ippe.ru/images/pdf/2024/issue2024-1-107-122.pdf (дата обращения 10.02.2026).
  6. Пипко А.И., Плисковский В.Я., Пенчко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. Москва, Энергия, 1970, 504 с.

датчик водорода в натрии датчик кислорода в натрии чувствительный элемент твердый электролит электрод сравнения никелевая мембрана парциальное давление водорода электрохимический датчик ЭДС пароводяная камера реактор БН парогенератор палладиевое покрытие система автоматической защиты парогенератора

Ссылка для цитирования статьи: Алексеев В.В., Борисов В.В., Камаев А.А., Ганичев Н.С., Саванков В.Г. Исследования в обоснование усовершенствованного электрохимического датчика водорода в натрии. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2026. – № 2. – С. 70-82. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2026.2.05 .

Открыть PDF файл