Способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем

Авторы патента:

G01N27/26 - путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза (определение коррозионной стойкости G01N 17/00; путем разделения на составные части с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматографии G01N 30/00; иммуноэлектрофорез G01N 33/561; электрохимические процессы и аппараты вообще B01J; стандартные элементы H01M 6/28)

Владельцы патента RU 2281488:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (RU)

Изобретение относится к аналитическому контролю молекулярного кислорода в теплоносителе и позволяет решать задачи контроля молекулярного кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем, в том числе в теплоносителе контуров исследовательских реакторов, входящих в их состав петлевых установок, других ядерно-энергетических установок с азотной компенсацией давления и реакторов типа ВВЭР с паровой компенсацией давления. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности измерений при расширении области использования способа. Сущность изобретения: способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем включает операции отбора, охлаждения и дросселирования пробы, измерение давления в контуре и датчике, измерение массовой концентрации растворенного кислорода. Массовую концентрацию кислорода рассчитывают по формуле:

где П - массовая концентрация растворенного кислорода, мкг/кг; Рк - давление в контуре, кПа; Рд - давление в датчике, кПа. 1 табл.

Известен способ определения массовой концентрации кислорода в теплоносителе с использованием автоматизированной хроматографической приставки АКВА, совместимой с газовым хроматографом [О.С.Бендерская, В.М.Махин, А.К.Абанькин, Э.А.Зотов. Газохимический мониторинг в петлевых экспериментах по обоснованию безопасности реакторов типа ВВЭР. Сб. докладов четвертой межотраслевой конференции по реакторному материаловедению. Димитровград, 15-19 мая 1995 г. В 4-х томах. T.1. Димитровград, 1996. С.210-220].

Способ включает операции отбора и подготовки пробы, градуировки датчика, а также операции сбора и обработки данных. Он представляет собой типичный вариант газовой хроматографии с предварительным отбором пробы водного теплоносителя и выделением газовой составляющей теплоносителя с помощью специальных сит на основе тетраполифторэтилена с последующим измерением молекулярного кислорода на детекторе по теплопроводности, сигналы которого обрабатывают с помощью расчета концентраций по хроматограммам.

Способ позволяет обеспечить высокую достоверность результатов в пределах чувствительности датчика, то есть может быть использован в качестве эталона.

Недостатком данного способа является невозможность обеспечения оперативности и непрерывности контроля. Кроме того, возможно облучение персонала во время пробоотбора и транспортировки пробы для проведения хроматографического анализа. Способ также не позволяет обеспечить достоверность измерений при определении значений микроконцентраций кислорода, находящихся на границе или за пределами чувствительности методики (70 мкг/кг).

Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является способ измерения содержания растворенных газовых составляющих кислорода и водорода с помощью амперометрического датчика, включающий отбор, охлаждение, дросселирование пробы и измерение массовых концентраций растворенных кислорода и водорода. Способ позволяет обеспечить непрерывность и оперативность измерений, но не обеспечивает достоверность измерений, так как сохранение достоверности измерений при контроле содержания газов в контурах под давлением, например, в первом контуре реакторов типа ВВЭР-1000, предполагается обеспечить применением амперометрического датчика при давлении 0,5-1,0 МПа и температуре 20-40°С [Шведова М.Н., Крицкий В.Г., Софьин М.В. и др. «Системы мониторинга состояния ВХР на базе автоматизированного химического контроля действующих энергоблоков АЭС». Препринт, М.: ЦНИИ Атоминформ, 2004 г., 88 с.], что противоречит тенденции растворимости газов при повышении давления [В.И.Бараненко, В.Г.Асмолов, B.C.Киров «Термодинамика и теплообмен в ЯЭУ с газонасыщенным теплоносителем»].

Целью изобретения является повышение достоверности результатов и расширение области использования способа при сохранении оперативности и непрерывности процесса контроля молекулярного кислорода в контурах с водным теплоносителем под давлением.

Предлагаемый способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем включает отбор, охлаждение и дросселирование пробы, измерение массовой концентрации растворенного кислорода амперометрическим датчиком. Дополнительно измеряют давление в контуре и датчике, а массовую концентрацию кислорода рассчитывают по формуле:

где С_О2 - массовая концентрация кислорода в контуре, мкг/кг;

П - массовая концентрация растворенного кислорода, мкг/кг;

Рк - давление в контуре, кПа;

Рд - давление в датчике, кПа.

Существенными отличительными признаками способа являются дополнительные операции измерения давления теплоносителя в контуре и амперометрическом датчике, расчет отношения значений этих величин и поправка измеренного значения массовой концентрации растворенного кислорода на данное отношение.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить достоверность определения массовой концентрации кислорода в водном теплоносителе контуров под давлением, в том числе в теплоносителях первых контуров ядерно-энергетических установок и других технологических контурах и емкостях, при сохранении оперативности и непрерывности процесса измерения.

В случае, если отличительные признаки будут отсутствовать, с помощью амперометрического датчика будет возможно измерить лишь частичную массовую концентрацию кислорода, молекулярно растворенного в теплоносителе контура, что приведет к неизбежным ошибочным прогнозам в определении коррозионной стойкости конструкционных материалов, сделает недостоверными данные по кинетике радиолитических процессов.

Способ реализуется следующим образом.

Отбирают пробу теплоносителя путем подачи на байпасный измерительный участок контура, при этом измеряют давление в контуре (Рк). Затем пробу охлаждают, дросселируют и подают в амперометрический датчик. Датчиком измеряют массовую концентрацию молекулярно растворенного кислорода в дросселированной и охлажденной пробе (П). Одновременно измеряют давление в датчике (Рд). Измерения производят при одинаковой температуре теплоносителя до и после дросселирования с учетом барометрического давления. Рассчитывают отношение давления в контуре к давлению в датчике и производят поправку результата прямого измерения на величину данного отношения по формуле .

В таблице 1 приведены сравнительные результаты измерений массовых концентраций кислорода в теплоносителе исследовательского реактора МИР, полученных на длительной временной базе при различных давлениях в контуре.

Приведенные данные подтверждают достоверность измерений массовых концентраций кислорода в контурах с различным давлением с водным теплоносителем с применением заявляемого способа.

Таким образом, заявляемый способ позволяет оперативно и непрерывно проводить определение массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем при различных давлениях с высокой степенью достоверности, то есть обеспечивает достижение цели.

Таблица 1
Давление в контуре, кПа	Давление пробы в датчике, кПа	Результат прямого измерения массовой концентрации растворенного кислорода с помощью датчика, мкг/кг	Результат определения массовой концентрации кислорода с применением заявляемого способа, мкг/кг	Результат измерения массовой концентрации кислорода хроматографическим методом с приставкой «АКВА» (эталонный метод), мкг/кг
4000,50	122,50	12,57	410,50	458,57
4800,50	125,70	1,00	38,19	48,57
10300,60	123,80	1,57	130,63	145,71
11400,50	119,30	0,57	54,47	67,14
13601,60	158,40	0,43	36,92	42,86
15651,9	158,30	0,71	70,20	74,14

Способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем, включающий отбор, охлаждение и дросселирование пробы, измерение массовой концентрации растворенного кислорода амперометрическим датчиком, отличающийся тем, что дополнительно измеряют давление в контуре и датчике, а массовую концентрацию кислорода рассчитывают по формуле

где С₀₂ - массовая концентрация кислорода в контуре, мкг/кг;

П - массовая концентрация растворенного кислорода, мкг/кг;

Рк - давление в контуре, кПа;

Рд - давление в датчике, кПа.

Изобретение относится к методам анализа химических или физических свойств материалов путем определения их электрохимических параметров с использованием цифровых вычислений и обработки данных и может быть использовано в металлургии, металлообработке и машиностроении для контроля качества продукции.

Способ селективного определения тирозина и фенилаланина в водном растворе // 2276784

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при разработке процессов непрерывной ферментации белков. .

Способ определения редуцирующей способности антрахинона // 2270445

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в химической технологии производства целлюлозы сульфатным или натронным способом. .

Электрохимический способ и устройства, предназначенные для применения при определении концентраций исследуемых веществ с поправкой на гематокритное число // 2262890

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам и способам для применения при анализе широкого круга исследуемых веществ в разнообразных пробах и, в частности, для применения при анализе исследуемых веществ, содержащихся в цельной крови или ее производных.

Способ контроля изменения жесткости воды в водо-водяном подогревателе // 2262098

Изобретение относится к области электрохимии, электрохимических процессов и технологий в части измерения потенциалов электродов под током, а именно к определению концентрации ионов в растворе по величине текущего потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки, и предназначено для контроля изменения жесткости воды в водо-водяном подогревателе.

Способ идентификации металлического сплава или металла и металлолома, из которого он получен // 2260795

Изобретение относится к способам анализа сплавов металлов или металлов для определения соответствия сплава или металла металлолому, из которого он получен и может применяться при контроле процесса переработки металлолома, в частности при таможенной идентификации.

Способ разделения частиц методом диэлектрофореза // 2253109

Изобретение относится к физике селективного воздействия с помощью неоднородных электрических полей на наномолекулы и наночастицы и их селективного перемещения при диэлектрофорезе.

Способ электрохимического определения специфических антител в сыворотке крови с помощью белков, меченных металлом // 2249217

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа. .

Способ измерения электрофоретической подвижности абиотических микрообъектов // 2245539

Изобретение относится к биологии и экспериментальной медицине, а именно к способам измерения поверхностного потенциала различных абиотических микрообъектов. .

Установка для определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ // 2238555

Изобретение относится к области анализа биологически активных веществ. .

Способ определения лигнинных веществ в сточных водах сульфат-целлюлозного производства // 2291418

Изобретение относится к способам анализа технологических растворов, получаемых при химической переработке древесины, предпочтительно в процессе получения целлюлозно-бумажной продукции, и может быть использовано при анализе сточных вод производства, использующего сульфат-целлюлозную технологию

Способ определения содержания меди и ее оксидов в ультрадисперсных порошках меди // 2298788

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к определению содержания Cu, Cu2O и CuO при совместном их присутствии в ультрадисперсных порошках (УДП) меди, которые используются в порошковой металлургии для получения изделий методом спекания, синтеза интерметаллидов, а также являются компонентами современных смазочных материалов, металлополимеров

Способ электрофоретического определения состава многокомпонентных растворов и устройство для его осуществления // 2300099

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к методу капиллярного электрофореза, и может быть использовано для выполнения анализов многокомпонентных растворов

Способ раздельного определения триптофана и тирозина в водном растворе // 2305832

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано при разработке процессов непрерывной ферментации белков в серийных анализах производства фармацевтических препаратов

Способ селективного определения триптофана и фенилаланина в водном растворе // 2305833

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено в серийных анализах при производстве фармацевтических препаратов: биологически активных пищевых добавок, аминокислотных смесей, витаминных комплексов.Способ селективного определения триптофана и фенилаланина в водном растворе характеризуется тем, что готовят водный раствор триптофана и фенилаланина с исходными концентрациями 0,05 и 0,02 мг/мл соответственно, затем постепенно добавляют высаливатель кристаллический сульфат лития до его содержания 25 мас.% по отношению к массе водного раствора аминокислот, к приготовленному водно-солевому раствору триптофана и фенилаланина добавляют экстрагент - трехкомпонентную смесь гидрофильных растворителей в объемном соотношении водно-солевого раствора и смеси экстрагентов 10:1, причем смесь гидрофильных растворителей предварительно готовят из 60-70 мас.% бутилового спирта, 20-25 мас.% ацетона и 5-20 мас.% этилацетата, затем экстрагируют на вибросмесителе в течение 5 мин, выдерживают несколько минут до полного разделения фаз, экстракт количественно переносят в ячейку для кондуктометрического титрования и определяют в экстракте содержание триптофана и фенилаланина, для этого по результатам кондуктометрического титрования строят кривую зависимости электроповодности раствора от объема прилитого титранта, по фиксированным точкам эквивалентности определяют массу триптофана и фенилаланина в экстракте, степень извлечения (R, %) триптофана и фенилаланина рассчитывают по формуле R=D·100/D+r, где D - коэффициент распределения триптофана и фенилаланина между трехкомпонентной смесью гидрофильных растворителей и водно-солевым раствором, r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз

Способ определения аланина в водном растворе // 2305834

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено в качестве способа контроля содержания аланина в белковых смесях и биологически активных добавках

Способ определения иридия // 2311635

Изобретение относится к области аналитической химии, конкретно к способам электрохимического определения иридия

Способ определения ионного состава жидких сред // 2313781

Изобретение относится к пищевой промышленности, биотехнологии, ликеро-водочной промышленности, производству безалкогольных напитков, к приемам по контролю качества вод, сырья, жидких промежуточных и целевых продуктов биотехнологии, ликеро-водочной промышленности, производства безалкогольных напитков

Камера для электрофореза клеток // 2314521

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для биологических исследований суспензий клеток и образцов биоптатов

Способ определения дефектов гидроизоляционного покрытия и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов // 2319139

Изобретение относится к способам бесконтактного определения мест дефектов гидроизоляционного покрытия и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных катодно-защищенных трубопроводов с пленочной гидроизоляцией с помощью электрохимического анализа и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте