Авторы
Блохин В.А., Борисов В.В., Камаев А.А., Левин О.Э., Строев А.А., Труфанов А.А.
Организация
АО «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Блохин В.А. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (910) 524-97-14; e-mail:
Борисов В.В. – заместитель начальника лаборатории.
Камаев А.А. – заместитель директора отделения, кандидат технических наук.
Левин О.Э. – начальник лаборатории.
Строев А.А. – научный сотрудник.
Труфанов А.А. – заместитель генерального директора – директор ОБ ЯЭУ.
Аннотация
Для реакторов на быстрых нейтронах большой мощности с натриевым теплоносителем необходим непрерывный контроль содержания кислорода в натрии, начиная с температуры 300°С и концентрации кислорода в интервале от 0,1 до 10 млн-1. Непрерывный контроль кислорода в натрии при таком его содержании могут обеспечить только датчики кислорода, разработанные на основе метода ЭДС с использованием твердого оксидного электролита коррозионно-устойчивого в натрии. Кроме того работоспособность электрохимических датчиков на твердых электролитах зависит от электрофизических свойств самого твердого электролита, которые обычно проверяются в составе гальванических концентрационных элементов с электродами, термодинамические свойства которых известны, хорошо изучены и способны смоделировать условия работы по кислороду в контролируемой среде. В качестве измерительного электрода ГКЭ выбирают электрод, который моделирует нижний предел концентрации кислорода в контролируемой среде, т.к. с понижением концентрации кислорода в теплоносителе увеличивается электронная проводимость электролита, что приводит к увеличению нижней температуры применимости датчика кислорода. Нижнюю границу по содержанию кислорода в натрии хорошо моделирует электрод из Na-Cr-NaCrO2. Хромит натрия образуется в результате взаимодействия натрия с хромом и кислородом, содержащегося в натрии. С целью проверки термодинамического потенциала кислорода раскисленного хромом были разработаны ГКЭ с электродом сравнения из индия, насыщенного кислородом и установка. Приведена принципиальная схема установки. Описаны условия определения термодинамического потенциала кислорода в натрии, раскисленного хромом. Количество хрома на 1 г натрия в установке составляло 0,00216 г/гNa. Растворимость хрома в натрии при температуре 500°С равна 4,94·103 млн-1. Приведено определение термодинамического потенциала кислорода в натрии, раскисленного хромом, методом ЭДС с использованием твердого оксидного электролита на основе диоксида гафния стабилизированного оксидом гадолиния в интервале температур от 300°С до 500°С. Показано, что термодинамический потенциал кислорода в натрии, раскисленного хромом равен: ΔG(кал/г-ат.кисл.)=119000+32,13Т(К). Приведены погрешности отдельного измерения ЭДС (±80,7 кал/г-ат.), погрешность коэффициентов уравнения (±60,7 кал/г-ат. и ±0,1475 кал/град г-ат.). Приведено сравнение полученных данных с литературными.
Ключевые слова
натрий, хром, хромит натрия, термодинамический потенциал кислорода, метод ЭДС, твердый оксидный электролит
УДК 621.39.534.63
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2017, вып. 3, 3:14