Авторы
Шелеметьев В.М., Мартынов П.Н., Стороженко А.Н., Чернов М.Е., Ульянов В.В.
Организация
АО «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Аннотация
В настоящее время в Российской Федерации разрабатываются новые ядерные энергетические установки (ЯЭУ), в которых в качестве теплоносителей используются
различные жидкометаллические теплоносители – натрий и тяжёлые жидкометаллические теплоносители на основе свинца. Применительно к этим ЯЭУ требуются средства контроля водорода и кислорода в газовых средах. Для ЯЭУ с натриевым теплоносителем применение систем контроля водорода и кислорода связано с решением проблемы безопасности, как при появлении течи парогенератора, так и разгерметизации контура. Для ЯЭУ с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем необходимость контроля водорода связана не только с возможными течами парогенераторов, но и с проведением технологических мероприятий по очистке теплоносителя и первого контура с использованием водорода, а контроль кислорода необходим для диагностирования на ранней стадии развития различных негативных процессов (возникновение негерметичности контура, натечек кислорода, воздуха и др.). Также контроль кислорода позволяет проводить косвенное определение термодинамической активности кислорода в расплаве, контроль начала и степени завершённости процессов окисления расплава жидкого металла. В зависимости от вида теплоносителя ЯЭУ к системам контроля водорода и кислорода могут предъявляться различные требования по чувствительности и быстродействию. Например, для системы контроля водорода и кислорода в ЯЭУ с натриевым теплоносителем наиболее важным параметром является быстродействие, а в ЯЭУ с теплоносителем на основе свинца более приоритетным
параметром для системы контроля водорода становится чувствительность.
ГНЦ РФ ФЭИ обладает большим многолетним опытом по разработке различных устройств контроля как жидких, так и газовых сред. Наиболее перспективными являются устройства
контроля кислорода и водорода на основе твердоэлектролитных чувствительных элементов. Так же для контроля водорода хорошие результаты показывают кондуктометрические чувствительные элементы (принцип действия которых основан на свойстве палладиевых сплавов, обратимо поглощать водород из окружающей газовой среды и изменять при этом свое электрическое сопротивление в зависимости от парциального давления водорода).
На данный момент подобные устройства нашли свое применение на действующих АЭС, как в России, так и за рубежом, в составе систем водородной безопасности для запроектных аварий.
Ключевые слова
ЯЭУ, тяжелый жидкометаллический теплоноситель, натриевый теплоноситель, защитный газ, контроль водорода, контроль кислорода, твердоэлектролитный сенсор, кондуктометрический сенсор
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
1. Блохин В.А., Будылов Е.Г., Великанович Р.И. и др. Опыт создания и эксплуатации твердоэлектролитных активометров кислорода в теплоносителе свинец-висмут. Труды конференции «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях». Обнинск, 1999, Том 2. 631 с.
2. Мартынов П.Н., Чернов М.Е., Стороженко А.Н. и др. Создание нового поколения систем контроля кислорода и водорода в контурах с теплоносителями Pb и Pb-Bi на основе твердоэлектролитных сенсоров кислорода капсульного типа. Труды конференции «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях». Обнинск, 2008. 57с.
3. Мартынов П.Н., Чернов М.Е., Стороженко А.Н., Шелеметьев В.М., Садовничий Р.П. Датчики контроля кислорода и водорода в жидкометаллических теплоносителях АЭС на основе
твердоэлектролитных наноструктурированных сенсоров кислорода. Новые промышленные технологии, 2008, № 4, С. 36-39.
4. Богданов С.В. Разработка и экспериментальное обоснование оборудования системы контроля водородной безопасности АЭС. Дис. канд. тех. наук. Обнинск, 2009.
5. Легких А.Ю., Мартынов П.Н., Асхадуллин Р.Ш., Симаков А.А. Устройства для обеспечения заданного кислородного режима в первом контуре ЯЭУ с тяжелым жидкометаллическим
теплоносителем. Труды конференции «Научно-техническая конференция молодых специалистов по ядерным энергетическим установкам». Подольск, 2012.
6. Комлев О.Г., Тормышев И.В., Тошинский Г.И. СВБР-100: потенциальная энергия теплоносителя и безопасность АЭС. Безопасность ядерных технологий и окружающей среды, 2012, № 2.
7. Верховодко С.З., Замуков В.В. Опыт проектирования эксплуатации и утилизации ядерных энергетических установок с жидкометаллическим теплоносителем для АПЛ «Альфа». Труды
конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». Обнинск, 1999, Т.1, 18 с.
8. 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. Труды конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». Обнинск, 1999, Т.1, 44 с.
9. 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. Труды конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерной технологии». Обнинск, 1999, Т.1, 14с.
10. Чернов Е.И., Бабошин А.В., Чернов М.Е. Высокотемпературные газоанализаторы на основе твердоэлектролитных сенсоров (опыт разработки и внедрение в производство). Труды
конференции «Топливные элементы и энергетические установки на их основе». Обнинск, 2000.
11. Кочеткова Е.А., Лешков В.В., Корнилов В.П., Калякин С.Г., Дробышев А.В., Скоморохова С.Н., Богданов С.В. Электрокондуктометрические газоанализаторы водорода: многолетний опыт их эксплуатации. Труды Международной конференции «Теплофизические аспекты безопасности ВВЭР». Обнинск, 2007.
УДК 621.039.5
Вопросы атомной науки и техники. Cер. Ядерно-реакторные константы, 2015, вып. 3, 3:9
