Осипов А.А., Иванов К.Д., Садовничий Р.П., Шелеметьев В.М.
В настоящей работе обсуждаются эффекты поляризации и электронной проводимости применительно к проблеме диагностики состояния твердого электролита с ионной проводимостью в жидких металлах и газах. С использованием методов неравновесной химической термодинамики получено обобщенное уравнение ионного переноса. Приведены экспериментальные результаты для твердого электролита на основе ZrO2 с различными электродами сравнения (Bi2O3-Bi, In2O3-In) в эвтектическом сплаве Pb-Bi и воздухе при температуре 500 °С. Показано, что транспортные свойства системы электрод – электролит ZrO2 – электрод сравнения могут в определенных случаях существенно влиять на показания таких систем. Необходимость расчета транспортных (поляризационных) поправок в измеряемых показаниях возникает при пониженных концентрациях основного носителя кислорода в системе, однако точный расчет поляризационной поправки зависит от зависимости потока носителя кислорода от его концентрации. При малых отклонения от равновесия поток кислорода пропорционален градиенту химического потенциала (логарифмическая зависимость от концентрации) и при больших отклонениях может реализовываться и линейная зависимость (закон Фика). Заранее не известно, с каким типом зависимости потока кислорода от концентрации мы имеем дело и поэтому необходимы экспериментальные исследования. В настоящей работе при анализе экспериментальных данных использовался закон Фика. Поляризационные зависимости определялись методом снижения (шунтирования) электрического сопротивления, который позволяет измерять зависимость тока от времени при различных шунтирующих сопротивлениях. Показано, что поляризационные зависимости могут дать дополнительную информацию о состоянии твердого электролита.
1. Chadwick A.V. High-temperature transport in fluorites Original Research Article // Solid State Ionics. – 1983. Vol.8. Iss.3.–Р.209-220.
2. Субботин В.И., Ивановский М.Н., Арнольдов М.Н. Физико-химические основы применения жидкометаллических теплоносителей. М.: Атомиздат. 1970.
3. Шматко Б.А., Шимкевич А.Л., Блохин В.А. Диагностика коррозии и контроль технологических процессов методами активометрии в теплоносителе свинец-висмут // Сборник докладов конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии», Обнинск, ГНЦ РФ-ФЭИ. – 1999. Т.2. С.741.
4. Мартынов П.Н., Сотов М.И., Тепляков Ю. А., Тишин П.Г. Датчик для контроля активности кислорода. А.с. 111484 СССР. ВНИИГПЭ, 1977.
5. Мартынов П.Н., Чернов М.Е., Гулевский В.А. Твердоэлектролитный датчик концентрации кислорода и способы его изготовления. Пат. 2298176 РФ, МПК G01N 27/406. – Вып. 2004122556/28; Заявл. 23.07.04; Опубл. 27.04.07. Бюл. 12. – 12 с.
6. Мартынов П.Н., Гулевский В.А. Чернов М.Е. Опыт использования лабораторных датчиков активности кислорода в экспериментах по теме «БРЕСТ» // Сборник тезисов докладов отраслевого научно-технического семинара «Исследования теплогидравлики и технологии свинца применительно к проекту установки с реактором БРЕСТ-ОД-300». – ГНЦ РФ-ФЭИ: Обнинск, 2001.
7. Громов Б.Ф., Тошинский Г.И., Чекунов В.В., Орлов Ю.И. и др. Создание РУ со свинцово-висмутовым теплоносителем для АПЛ. Краткая история. Обобщённые итоги эксплуатации // Сборник докладов конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». ГНЦ РФ-ФЭИ: Обнинск, 1999. Т.1. С.14.
8. Верховодко С.З., Замуков В.В. Опыт проектирования эксплуатации и утилизации ядерных энергетических установок с жидкометаллическим теплоносителем для АПЛ «Альфа» // Сборник докладов конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ. – 1999. Т.1. С.18.
9. Громов Б.Ф., Григорьев О.Г., Дедуль А.В., Зродников А.В., Тошинский Г.И., Читайкин В.И. Использование технологии судовых реакторов с жидкометаллическим теплоносителем в гражданской ядерной энергетике России // Сборник докладов конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии».– Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ. 1999. Т.1. С.44.
10. Громов Б.Ф., Григорьев О.Г., Дедуль А.В., Тошинский Г.И. и др. Анализ опыта эксплуатации реакторных установок с теплоносителем свинец-висмут и имевших место аварий // Сборник докладов конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ. – 1999. Т.1. С.63.
11. Иванов К.Д., Мартынов П.Н., Орлов Ю.И. Опыт решения вопросов технологии свинцово-висмутового теплоносителя на ЯЭУ проектов 705 и 705 К // Сборник докладов Российской межотраслевой конференции «Теплофизика-2002». Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ. – 2002. С.33.
12. Чернов М.Е. Обоснование датчиков контроля кислорода для экспериментальных исследований в теплоносителе свинец и свинец-висмут. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, Обнинск, 2004.
13. Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика, М.: БИНОМ, 2010.
