2021, Выпуск 2

DOI: 10.55176/2414-1038-2021-2-174-180

Авторы

Блохин В.А., Борисов В.В., Жмурин В.Г., Засорин И.И., Камаев А.А., Пахомов И.А.

Организация

АО «Государственный научный центр Российской Федерации – 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.: +7 (484) 399-84-79; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Борисов В.В. – главный специалист.
Жмурин В.Г. – старший научный сотрудник.
Засорин И.И. – ведущий научный сотрудник.
Камаев А.А. – заместитель директора отделения ядерной энергетики, кандидат технических наук.
Пахомов И.А. – начальник лаборатории, АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».

Аннотация

Твердый оксидный электролит на основе диоксида циркония стабилизированного оксидом кальция или оксидом иттрия является наиболее изученным и в настоящее время широко используется для контроля кислорода в газообразных средах, в металлургической промышленности при производстве стали, цветных металлов, при эксплуатации ЯЭУ с тяжелым теплоносителем и поэтому это вызывает интерес к использованию его для контроля содержания кислорода в щелочных теплоносителях, например, в натрии. Натрий является сильным восстановителем оксидов металлов. Литературных данных по предельной величине парциального давления кислорода и температуре для электролита на основе диоксида циркония стабилизированного оксидом иттрия практически не имеется. В настоящей работе приведены экспериментальные исследования применимости твердого поликристаллического оксидного электролита 0,85ZrO₂·0,15Y₂O₃ для определения содержания кислорода в натрии при температуре (400±5) °С. Исследования электролита 0,85ZrO₂·0,15Y₂O₃ проводились в рабочем участке, представляющего собой гальванический концентрационный элемент (ГКЭ).
Электролит в виде таблетки диаметром 4 мм и длиной 5–7 мм герметично вставлен в изолятор из алюмомагнезиальной шпинели с добавкой оксида магния, который армирован сталью ЭИ-852. Электрод сравнения помещен в изолятор из алюмомагнезиальной шпинели с добавкой оксида магния и герметичной был изолирован от окружающей среды гермовводом. Навеска натрия помещалась в стакан из никеля. Для изменения концентрации кислорода в натрии в него вводились навески раскислителя. В качестве раскислителя использовался литий. ЭДС ГКЭ измерялась ph-метром — ионометром «Эксперт 001» в комплекте с компьютером. Приведена кинетика изменения ЭДС ГКЭ ввода каждой навески лития. Навески лития вводили до тех пор, пока с вводом последующей навески не будет изменяться ЭДС ГКЭ. Эта величина ЭДС ГКЭ будет являться пределом применимости твердого электролита для контроля и дозирования кислорода в натрий. По измеренной величине ЭДС ГКЭ, полученной после ввода навесок лития, был вычислен нижний предел применимости электролита по парциальному давлению кислорода над натрием и определен нижний предел применимости электролита по содержанию кислорода в натрии с использованием выражения Nodena по растворимости кислорода в натрии. Показано, что нижний предел применимости твердого поликристаллического оксидного электролита 0,85ZrO₂·0,15Y₂O₃ для контроля содержания кислорода в натрии при температуре (400±5) °С равен ~7·10^–5 ppm, а по парциальному давлению кислорода над натрием – 4,6·10^–59 Па.

Ключевые слова
твердый оксидный электролит, натрий, диоксид циркония, оксид иттрия, оксид кальция, нижний предел парциального давления кислорода

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.553.34

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 2, 2:12