Авторы
Блохин В.А., Борисов В.В., Камаев А.А., Кухарчук О.Ф., Мешакин В.И., Пахомов И.А., Поплавский В.М., Суворов А.А., Труфанов А.А.
Организация
Акционерное общество «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 ОЯРиТЦ, кандидат технических наук.
Кухарчук О.Ф. – заместитель генерального директора – директор ОКЭС, доктор физико-математических наук, доцент.
Мешакин В.И. – заместитель начальника отдела ОКЭС, кандидат физико-математических наук.
Пахомов И.А. – начальник лаборатории ОБ ЯЭУ.
Поплавский В.М. – заместитель генерального директора по быстрым реакторам, доктор технических наук, профессор.
Суворов А.А. – начальник отдела ОКЭС, доктор физико-математических наук, доцент.
Труфанов А.А. – заместитель генерального директора – директор ОБ ЯЭУ.
Аннотация
С целью создания датчиков для внутриреакторного контроля содержания водорода и кислорода в ядерных энергетических установках на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем разработаны их макетные образцы на основе электрохимического метода с использованием твердых оксидных электролитов. Приведены экспериментальные результаты исследований макетных образцов датчиков кислорода и водорода в нерадиоактивном натрии и в условиях облучения на исследовательском реакторе БАРС-6 в циркулирующем натрии.
Внереакторные ресурсные испытания датчиков проводились на изотермическом натриевом циркуляционном стенде. Температура натрия в циркуляционном стенде находилась на уровне 300°С. Концентрация кислорода в натрии находилась в интервале от 0,1 до 14 ppm. Концентрация водорода в натрии находилась в интервале от 0,04 до 3,8 ppm. Изменение концентрации примесей (водород, кислород) производилось путем изменения температуры холодной ловушки или подачей дозированной порции газообразного кислорода (воздух) или водорода в газовую полость контура.
Реакторные испытания датчиков кислорода и водорода проводились в специально разработанной конвекционной петле. Датчики устанавливались на горячей стороне конвекционной петли.
Показано, что:
- датчик кислорода контролирует изменение концентрации кислорода в натрии;
- датчик водорода контролирует изменение концентрации водорода в натрии;
- датчик водорода и датчик кислорода характеризуются высокой стабильностью показаний;
- гамма-облучение в диапазоне мощности доз от 2·10-3 до 0,2 Гр/с чувствительных элементов датчиков кислорода и водорода в потоке натрия приводит к снижению показаний датчиков в зависимости от дозы облучения и температуры, после снятия облучения показания датчиков восстанавливаются до показаний соответствующих до облучения;
- время установления равновесного сигнала датчиков после изменения мощности дозы облучения и изменение электросопротивления датчиков относительно электросопротивления датчиков до облучения практически одинаково как для кислородного, так и водородного датчиков. Отличие у датчиков состоит лишь в изменении величины выходного сигнала (ЭДС), которое связано со свойствами твердого оксидного электролита;
- с повышением температуры ионная проводимость электролитов увеличивается, что приводит к уменьшению влияния величины мощности дозы облучения на показания.
Ключевые слова
натрий, контроль, кислород, водород, датчик, твердый оксидный электролит, гамма-облучение, конвекционная петля
УДК 621.039.51.17
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2017, вып. 4, 4:1