DOI: 10.55176/2414-1038-2019-1-117-123
Авторы
Соломатин А.Е.1, Орлова Е.А.2, Сорокин А.П.1, Засорин И.И.1, Загребаев С.А.1, Орлов А.В.2, Белозеров В.И.2
Организация
1 Акционерное общество «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
2Обнинский институт атомной энергетики – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Обнинск, Россия
Соломатин А.Е.1 – научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-86-55; e-mail:
Орлова Е.А.2 – ведущий специалист, кандидат технических наук, доцент.
Сорокин А.П.1 – главный научный сотрудник, доктор технических наук.
Засорин И.И.1 – ведущий инженер.
Загребаев С.А.1 – научный сотрудник.
Орлов А.В.2 – ведущий специалист, кандидат физико-математических наук, доцент.
Белозеров В.И.2 – ведущий специалист, кандидат технических наук, доцент.
Аннотация
Работа посвящена исследованию материалов (циркония и никеля) для сепарации водорода при его производстве с использованием атомного реактора применительно к разрабатываемому в АО «ГНЦ РФ — ФЭИ» высокотемпературному быстрому натриевому реактору (БН-ВТ) для производства водорода из углеводородного сырья. Эти материалы могут быть использованы применительно к тепловому реактору действующих атомных станций или реактору нового поколения ВТГР, предлагаемым для получения водорода электролизом воды в НИЦ «Курчатовский институт». Водород на АЭС образуется также при реакции воды с конструкционными материалами, при аварийных ситуациях течи воды в натрий и пароциркониевой реакции, при ядерных реакциях и др.
В настоящей работе представлены результаты LAES анализа циркония и никеля после их взаимодействия с натрием и примесями в нем при 1053 К в течение 100 ч в натрии, очищенном от кислорода до уровня, не превышающего 2 мг/кг и содержащем 6 мг/кг водорода. Обнаружено взаимодействие циркония и никеля с натрием и примесями в нем (водородом, кислородом, углеродом). Максимальное количество углерода, кислорода, азота в цирконии сосредоточено в небольшом поверхностном слое образца толщиной около 10 мкм. Водород сосредоточен, вероятно, вблизи границ зерен, содержание кислорода в цирконии существенно превысило содержание кислорода в исходном цирконии, что согласуется с результатами термодинамических расчетов. Показано, что для повышения чистоты водорода и долговечности службы устройства следует цирконий так же, как и никелевую мембрану располагать в газовой фазе.
Ключевые слова
водородная энергетика, ядерные реакторы, сепаратор водорода, никель, цирконий, натрий, вода
УДК 621.039.534
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2019, выпуск 1, 1:9