Способ обнаружения утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода и детектор для обнаружения утечки

Авторы патента:

Водолазских Виктор Васильевич (RU)

Мазин Владимир Ильич (RU)

Мартынов Евгений Витальевич (RU)

Сигайло Андрей Валерьевич (RU)

Полуянов Владимир Викторович (RU)

Танасейчук Константин Владимирович (RU)

G01N27/02 - измерением полного сопротивления материалов

Владельцы патента RU 2541708:

Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (RU)

Использование: для обнаружения утечки гексафторида урана и/или фтористого водорода. Сущность изобретения заключается в том, что детектор состоит из цилиндрической диэлектрической подложки, слоя электропроводного лакокрасочного материала с диспергированным порошкообразным графитовым наполнителем, нанесенного на диэлектрическую подложку, электрических контактов и электропроводов для подключения источника постоянного тока к слою электропроводного лакокрасочного покрытия. Технический результат: обеспечение возможности снизить время обнаружения гексафторида урана и/или фтористого водорода. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл.

Изобретение относится к методам и средствам обнаружения утечки гексафторида урана из транспортных контейнеров и может быть использовано для обеспечения безопасности проведения операций жидкофазной гомогенизации и жидкофазного перелива гексафторида урана.

На российских изотопно-обогатительных заводах после операции изотопного обогащения рабочее вещество процесса обогащения - гексафторид урана (UF₆) десублимируют в вертикальные емкости объемом 0,8 м³ [http://s41.radikal.ru/i091/1012/dc/821d04758164.jpg]. При отправке обогащенного UF₆ по международным контрактам его ожижают, гомогенизируют и из отечественных вертикальных емкостей переливают в жидкой фазе в международные горизонтальные транспортные контейнеры, известные в коммерческой деятельности как контейнеры типа 30В [RU 2301464. МПК G21F 5/002. Опубл. 20.06.2007].

Операция жидкофазной гомогенизации необходима для выравнивания концентрации изотопа U-235 в гексафториде урана в объеме вертикальной емкости перед переливом в контейнеры 30В.

Из-за повышенной опасности жидкого гексафторида урана операции гомогенизации и перелива осуществляют в передаточных автоклавах. Передаточные автоклавы могут быть вертикальными и горизонтальными, в зависимости от типа баллонов и требований технологического процесса [http://www.platom.fi/ru_pdf/Platom_mag___2011_eBook.pdf]. Назначение автоклавов: нагрев и поддержание заданной температуры емкостей и контейнеров в процессе перелива, локализация возможных утечек UF₆.

Работа автоклавных установок осуществляется следующим образом. Вертикальную емкость с UF₆ и откаченный порожний контейнер типа 30В помещают в соответствующие автоклавы. Автоклавы разогревают до температуры перехода гексафторида урана в жидкофазное состояние (выше 70°C), из-за разности давления жидкий гексафторид урана из емкости вертикального автоклава перетекает в контейнер горизонтального автоклава, где он охлаждается до твердого состояния. Давление UF₆ в нагретых емкости и контейнере во время операции перелива достигает 2,3÷3,7 бар.

При рассмотрении потенциальной опасности системы перелива UF₆ наиболее критичными деталями автоклавов, которые проверяют особенно тщательно, являются клапанные механизмы емкости и контейнера и присоединенная к ним гибкая тонкостенная отводная труба, проходящая внутри автоклавов и по передаточной линии. При использовании автоклавной системы к гибкой части отводной трубы через определенные интервалы времени прикладывается механическая нагрузка во время установки и съема емкостей и контейнеров. Эти детали считаются наименее надежными [RU 2220100. МПК C01G 43/06. Опубл. 27.12.2003].

Например, если гибкая отводящая труба ломается, то UF₆ в газообразной форме начинает вытекать из емкости или контейнера в автоклав, где давление воздуха ниже.

Аварийная утечка UF₆ требует принятия определенных мер по защите персонала и окружающей среды. Вентиляцию здания, в котором установлены автоклавы, снабжают достаточным количеством химических поглотителей. Поскольку объем производственного помещения является весьма значительным, то система вентиляции требует больших капиталовложений. Персонал должен быть обеспечен соответствующими средствами защиты. В случае аварийной утечки может потребоваться эвакуация персонала из помещения.

Кроме того, аварийная утечка UF₆ приведет к радиационному загрязнению внутренней поверхности автоклавов и внешней поверхности контейнеров, что потребует проведения дезактивационных работ.

Хотя конструкция емкостей и контейнеров для гексафторида урана предусматривает защиту выпускного клапана от механического повреждения - защитную сборку, закрывающую клапан, и защитный обод, проходящий по окантовке головки контейнера [см., например, RU 2301464], тем не менее, выпускной клапан подвергают периодической проверке на возможность утечки.

Известен способ определения возможной утечки UF₆ из выпускного клапана на контейнере с гексафторидом природного и обогащенного урана, когда из полости защитной сборки, закрывающей клапан, откачивают воздух на измерительную емкость и определяют присутствие фтористого водорода в откачиваемом газе с помощью газового сенсорного датчика на полупроводниковых оксидах металлов [JP 2001235587. МПК G01M 3/26. Опубл. 31.08.2001]. Способ основан на том факте, что утечка химически активного UF₆ всегда приводит к образованию газообразного фтористого водорода за счет взаимодействия с парами воды, присутствующими в окружающем воздухе, по реакции:

$U F_{6 (г)} + 2 H_{2} O_{(г)} = U O_{2} F_{2 (т в .)} + 4 H F_{(г)} (1)$

Реакция (1) при малой утечке UF₆ или при избытке паров воды выглядит как

$U F_{6 (г)} + (2 + 4) x 2 H_{2} O_{(г)} = U O_{2} F_{2} • 2 H_{2} O_{(т в .)} + 4 H F • x H_{2} O_{(г, ж)} (2)$

Эта проверка может внести вклад в повышение безопасности при транспортировке контейнеров с гексафторидом урана и принятие мер по своевременной защите населения в зоне возможного поражения в случае аварии во время транспортировки.

Известен также способ определения возможной утечки UF₆ из выпускного клапана на контейнере с гексафторидом природного и обогащенного урана [JP 10211992. МПК B65D 90/50. Опубл. 11.08.1998], когда откачивают газ или из пространства защитной сборки, закрывающей клапан, или из пространства защитного обода, проходящего по окантовке головки контейнера, предварительно герметизируя эти полости. При этом около клапана помещают индикаторную бумагу. По изменению цвета индикаторной бумаги при контакте с фтористым водородом, образовавшимся по реакции (1), судят о наличии утечки UF₆ из выпускного клапана.

Стоимость предлагаемых устройств и методик для проверки утечки из выпускного клапана емкостей и контейнеров с гексафторидом урана невысока. Измерения могут быть проведены в течение короткого времени с высокой точностью. Однако предложенные выше способы определения возможной утечки UF₆ применимы лишь при свободном доступе к баллонам и в условиях температуры производственных помещений.

Для обнаружения утечки UF₆ из выпускного клапана емкостей и контейнеров и отводной трубы внутри автоклава могут быть использованы способ и устройство по патенту [JP 57082784. МПК G01N 30/00. Опубл. 24.05.1982], где регистрируют альфа-излучение гексафторида обогащенного урана, адсорбированного на порошке или гранулах фторида натрия (NaF). Детектор работает на протоке среды автоклавов. Фторид натрия наносят на поверхность алюминиевой фольги, в которую для защиты от химического разрушения поверхности завернут стеклянный стержень, покрытый сцинтиллятором ZnS. Световые импульсы, излучаемые сцинтиллятором, передаются по оптоволоконной линии на фотоэлектронный умножитель.

При превышении порога альфа-загрязнения воздуха внутри автоклава детектор выдает звуковой и световой сигналы.

Устройство, реализующее способ, может повторно регистрировать утечки гексафторида урана, однако сложно в исполнении.

Наиболее близким по смыслу к предлагаемым способу и устройству регистрации утечки гексафторида урана и/или фтористого водорода в автоклавных установках является техническое решение по патенту [JP 2011106861. МПК B01D 53/68. Опубл. 02.06.2011]. В известном решении фтористый водород, сопутствующий UF₆ при утечке в окружающую среду, химически разрушает изолирующую прокладку электродной ячейки регистрирующего детектора. Изолирующая прокладка разделяет два электрода. Когда в изолирующей прокладке возникают сквозные эрозионные полости, то между электродами замыкается электрическая цепь. Протекающий ток регистрируется включенным в цепь амперметром.

Изолирующая пластина выполнена из диоксида кремния SiO₂ (кварц). Сплошной электрод, который покрывает изолирующая пластина, изготавливают из алюминия, железа или цинка. Второй электрод, напыленный на поверхность кварцевой пластины над первым сплошным электродом и контактирующий с контролируемой газовой средой, выполнен из материалов, устойчивых к действию фтористого водорода, - золота или платины. Второй электрод имеет четыре щели над поверхностью первого сплошного электрода, обеспечивающие контакт кварцевой пластины с контролируемой газовой средой в зоне электрода.

Разрушение изолирующей кварцевой пластины происходит по механизму:

$S i O_{2 (т в .)} + 4 H F_{(г)} \to S i F_{4 (г)} + 2 H_{2} O_{(г, ж)} (3)$

$S i O_{2 (т в .)} + 6 H F_{(г)} \to H_{2} S i F_{6 (ж)} + 2 H_{2} O_{(г, ж)} (4)$

Образующаяся кремнефтористая кислота адсорбируется на торцевой поверхности эрозионных полостей и, как электропроводящая жидкость, замыкает электрическую цепь между электродами. Источник напряжения, прикладываемого к пластинам детектора, обеспечивает ток в электрической цепи после замыкания электродов, равный 10÷14 A.

Таким образом, детектор фтористого водорода работает по принципу дискретного сигнала.

Чувствительность метода по фтористому водороду составляет от 1 мг/м³ до 20 мг/м³ (ppm). Детектор может быть использован для дистанционного определения наличия фтористого водорода в газовой среде изолированных объемов.

Аналогично действие на кремниевую пластину газообразного гексафторида урана.

Недостатками известных способа и детектора определения наличия фтористого водорода в контролируемой газовой среде являются сложность и высокая стоимость изготовления детектора, а также одноразовость в использовании. Кроме того, кварцевая пластина медленно реагирует с фтористым водородом и гексафторидом урана, и время образования сквозных эрозионных полостей в пластине, т.е. время срабатывания датчика, довольно большое и оно увеличивается с уменьшением концентрации гексафторида урана и/или фтористого водорода в контролируемой газовой среде.

Задачей изобретения является предложение способа и конструкции детектора с минимальным временем обнаружения появления гексафторида урана и/или фтористого водорода в контролируемом объеме, а также удешевление изготовления детектора с одновременной возможностью его неоднократного использования.

Указанные выше технические задачи достигают тем, что в способе обнаружения утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода, включающем контакт гексафторида урана и/или фтористого водорода с электродной ячейкой детектора и измерение величины электрического тока протекающего через электродную ячейку, гексафторид урана и/или фтористый водород контактируют со слоем лакокрасочного материала, в котором диспергирован порошкообразный графитовый наполнитель.

Кроме того, через слой лакокрасочного материала, в котором диспергирован порошкообразный графит, пропускают постоянный электрический ток и измеряют его электрическое сопротивление; об утечке газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода судят по изменению электрического сопротивления лакокрасочного материала.

Кроме того, об утечке газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода судят по началу уменьшения электрического сопротивления лакокрасочного материала; о величине утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода судят по скорости уменьшения электрического сопротивления слоя лакокрасочного материала.

Способ реализует детектор, содержащий электродную ячейку, состоящую из электродов, химически устойчивых к среде гексафторида урана и/или фтористого водорода, и разделяющего электроды электроизоляционного материала, химически активного к среде гексафторида урана и/или фтористого водорода, а также источник электрического тока. Электродная ячейка детектора выполнена в виде слоя нанесенного на диэлектрическую подложку лакокрасочного материала, в котором диспергирован порошкообразный графитовый наполнитель.

Кроме того, в качестве порошкообразного графитового наполнителя использован коллоидный графит, а в качестве материала диэлектрической подложки выбран оксид алюминия. Кроме того, диэлектрическая подложка имеет цилиндрическую форму.

Сущность изобретения поясняется рисунком на фиг.1, где представлена схема датчика для обнаружения утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода. На рисунке: 1 - цилиндрическая диэлектрическая подложка; 2 - слой нанесенного на диэлектрическую подложку лакокрасочного материала с диспергированным порошкообразным графитовым наполнителем; 3 - электрические контакты; 4 - электропровода для подключения источника постоянного тока к слою лакокрасочного покрытия.

Электропроводящие краски на основе натуральных и синтетических масел и лаков с графитовым наполнителем широко применяются для получения искусственных пленочных токопроводящих покрытий (резистов) на больших площадях поверхности изделий в нагревательных приборах различного назначения, в радиотехнической промышленности для изготовления радиопоглощающих заполнителей и т.п. [см., например, патенты RU 2083619, RU 2472825 и др.]. Слой лакокрасочного покрытия после высыхания имеет удельное объемное сопротивление порядка 10²÷10⁴ Ом•см. Высокое удельное сопротивление пленки лакокрасочного покрытия объясняется тем, что несмотря на значительное процентное содержание порошка графита (10÷50% от общей массы состава), обладающего малым удельным сопротивлением в чистом виде - (11÷13)×10^-6 Ом•см, в лакокрасочном покрытии практически невозможно обеспечить непосредственный плотный контакт мелкодисперсных смежных частиц графита друг с другом, так как указанные частицы в процессе диспергирования компонентов при изготовлении состава обволакиваются маслом или лаком, в результате чего контакт смежных частиц графита в высохшем покрытии осуществляется преимущественно через прослойку электроизоляционного материала. Удельное объемное сопротивление пленки покрытия будет лимитироваться в основном удельным сопротивлением пленкообразующего компонента краски, которое на несколько порядков выше, чем у графита.

Однозначного мнения о механизме электропроводности наполненных полимерных пленок пока не существует. Считают [см., например, патент RU 2460750], что при большом количестве наполнителя перенос электрического заряда частично проходит за счет непосредственного контакта между проводящими частицами, образующими непрерывные цепочки в диэлектрической пленке. Если наполнителя мало или его частицы при изготовлении состава плотно обволакиваются пленкообразующим компонентом краски (т.е. непосредственный контакт между отдельными частицами отсутствует), то перенос заряда осуществляется через него путем туннелирования, и удельное электросопротивление получаемой пленки будет иметь порядок диэлектрика - затвердевшего электроизоляционного материала.

Авторами изобретения установлено, что при контакте газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода с лакокрасочным материалом, в котором диспергирован порошкообразный графитовый наполнитель, происходит разрушение пленки лака или масла, обволакивающего частицы порошка графита. В результате меняется (уменьшается) электрическое сопротивление контакта между проводящими частицами графита, которое отражается на изменении общего электрического сопротивления слоя лакокрасочного материала на диэлектрической подложке. Изменение общего электрического сопротивления слоя лакокрасочного материала легко фиксируется известными средствами диагностики при пропускании электрического тока. Причем, поскольку толщина прослойки электроизоляционного материала из масла или лака между проводящими частицами графита составляет очень малую величину (доли микрометра), то и время реагирования предложенного датчика на появление в газовой среде газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода будет очень малым.

Порошкообразный графит диспергируют в масле или лаке известными способами. Для обеспечения необходимой вязкости при смешении и получения равномерного слоя лакокрасочного материала на диэлектрической подложке используют известные органические разбавители. Слои лакокрасочного материала наносятся кистью, валиком, методами окунания, налива или пневматического распыления.

Толщина слоя лакокрасочного материала с диспергированным порошкообразным графитовым наполнителем обычно составляет 20÷30 мкм. Считается, что для получения качественного электропроводящего покрытия окончательная толщина слоя должна быть больше максимального размера частиц графита не менее чем в 10 раз. Для чего применяется нанесение нескольких слоев лакокрасочного материала или использование в качестве порошкообразного графитового наполнителя коллоидно-графитовых препаратов, например, марки КГП по ТУ 113-08-48-63-90 с размерами частиц графита от 1 до 30 мкм. Возможно также применение порошков коллоидного графита марки ГК-1 по ТУ 6-08-316-75.

Использование коллоидно-графитовых препаратов (коллоидного графита) для диспергирования в масле или лаке позволяет получить более качественные электропроводящие лакокрасочные покрытия на диэлектрической подложке и, соответственно, создать более работоспособные датчики.

В качестве материала диэлектрической подложки, устойчивого к действию гексафторида урана и/или фтористого водорода, выбран оксид алюминия в форме корунда, хотя возможно использование и других спеченных оксидных материалов.

В отличие от пленочного образца прототипа более удобной признана цилиндрическая трубчатая форма датчика, позволяющая организовать хороший токосъем с электропроводящего лакокрасочного слоя и таким образом повысить чувствительность датчика.

Длина слоя электропроводного лакокрасочного материала между электродами на диэлектрической подложке не лимитирует работоспособность предложенного датчика и на практике составляет от 5 до 50 мм.

Ниже приведены конкретные варианты использования датчика по предложенному способу для обнаружения присутствия паров гексафторида урана и/или фтористого водорода.

Пример 1. Моделировали микроутечки гексафторида урана и/или фтористого водорода. Проверку чувствительности предложенных датчиков к фтористому водороду проверяли на экспериментальной установке «Микрогаз-Ф» с источником микропотоков газов: диапазон измерений концентраций фтористого водорода от 0,01 до 1000 мг/м³; использовался источник микропотоков газов с производительностью по фтористому водороду 4,47 мкг/мин при продувке установки газом-разбавителем азотом по ТУ 6-21-39-79 с расходом от 0,1 до 1,0 дм³/мин. Электрическое сопротивление лакокрасочного покрытия датчика измерялось мультиметром AM-1006 фирмы «АКТАКОМ» (класс точности 0,5); для измерения временных интервалов использовался секундомер СОСпр-2б-2 по ТУ 25-1894.003-90 (допустимая погрешность ±1,8 с).

Тестированию подвергали датчик, схема которого приведена на рисунке (см. фиг.1). Чувствительный слой 2 датчика получен однократным напылением дисперсии коллоидного графита в натуральном лаке на керамическую трубку 1 из спеченного оксида алюминия. Диаметр керамической трубки 10 мм, длина электропроводного лакокрасочного покрытия между электродами 3 равнялась 26 мм. Электрическое сопротивление лакокрасочного покрытия 2 между электродами 3 датчика составляло 7,61 кОм. При тестировании датчик поместили в специально изготовленный контейнер с подключением проводов 4 к мультиметру. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-4.

Как видно из табл.1, предложенный датчик обладает чувствительностью к фтористому водороду в концентрациях порядка единиц ppm.

Таблица 1
Изменение электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика при обдуве азотной смесью с содержанием фтористого водорода 6 ppm
Интервал времени, прошедший с момента подачи газовой смеси, мин:сек	-	4:45	12:00	31:30	48:30
Электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика, кОм	7,61	7,60	7,59	7,58	7,57

После окончания первой серии измерений датчик обдули чистым азотом, при этом электрическое сопротивление лакокрасочного слоя частично восстановилось до 7,58 кОм. Затем опыт повторили при концентрации фтористого водорода в потоке азота 18 ppm (см. табл.2).

Таблица 2
Изменение электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика при обдуве азотной смесью с содержанием фтористого водорода 18 ppm
Интервал времени, прошедший с момента подачи газовой смеси, мин:сек	-	1:35	4:10	8:05	14:05
Электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика, кОм	7,58	7,57	7,56	7,55	7,54

Как видно, при увеличении концентрации фтористого водорода в продуваемом газе в 3 раза скорость изменения электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика увеличилась почти в 4 раза.

После окончания второй серии измерений датчик обдули чистым азотом, при этом электрическое сопротивление лакокрасочного слоя частично восстановилось до 7,55 кОм. Опыт повторили при концентрации фтористого водорода в потоке азота 27 ppm (см. табл.3).

Таблица 3
Изменение электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика при обдуве азотной смесью с содержанием фтористого водорода 27 ppm
Интервал времени, прошедший с момента подачи газовой смеси, мин:сек	-	2:00	4:30	8:00	12:30
Электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика, кОм	7,55	7,54	7,53	7,52	7,51

При незначительном изменении концентрации результаты табл.2 мало отличаются от результатов табл.3. Таким образом, предложенный датчик обеспечивает хорошую повторяемость результатов измерений.

После окончания третьей серии измерений датчик обдули чистым азотом, при этом электрическое сопротивление лакокрасочного слоя частично восстановилось до 7,53 кОм. Опыт повторили при концентрации фтористого водорода в потоке азота 54 ppm (см. табл.4).

Таблица 4
Изменение электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика при обдуве азотной смесью с содержанием фтористого водорода 54 ppm
Интервал времени, прошедший с момента подачи газовой смеси, мин:сек	-	0:50	1:30	2:40	4:10	5:50	8:05
Электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика, кОм	7,53	7,52	7,51	7,50	7,49	7,48	7,47

При увеличении концентрации фтористого водорода в продуваемом газе в 2 раза (см. табл.3 и 4) скорость изменения электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика увеличилась в 2 с лишним раза.

После выдержки в течение 60 часов вне атмосферы паров фтористого водорода электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика полностью восстановилось до 7,61 кОм. Таким образом, при малых концентрациях фтористого водорода датчик работает по механизму сорбции-десорбции фтористого водорода (или его азеотропа с парами воды) на поверхности электропроводного лакокрасочного покрытия.

Из данных табл.1-4 следует, что чувствительность предложенного датчика к фтористому водороду соответствует прототипу.

Пример 2. Моделировали утечку фтористого водорода при «катастрофической» разгерметизации емкости в автоклаве. Проверку чувствительности предложенного датчика к парам фтористоводородной кислоты проводили с использованием 30%-ной плавиковой кислоты. Конструкция датчика соответствовала условиям примера 1. Электропроводный лакокрасочный слой на диэлектрической подложке получали напылением трех слоев графитсодержащего лака с последующим нагреванием до 500°C. Нагревание осуществляли для частичного удаления летучих компонентов лака и увеличения проводимости лакокрасочного слоя. В итоге электрическое сопротивление лакокрасочного покрытия 2 между электродами 3 датчика составило 0,55 кОм при длине слоя лакокрасочного материала 36 мм. Приборы для тестирования датчика соответствовали условиям примера 1.

Датчик помещали в горловину банки над поверхностью кислоты. Расчетная концентрация паров фтористого водорода соответствовала 22% об. Результаты опыта приведены в таблице 5.

Таблица 5
Изменение электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика при воздействии паровоздушной смеси с содержанием фтористого водорода 22% об.
Интервал времени, прошедший с начала воздействия, мин:сек	-	0:05	0:15	0:30	0:40	0:60	2:00
Электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика, кОм	0,55	0,521	0,513	0,506	0,49	0,487	0,485

Как видно из табл.5, датчик реагирует на большую концентрацию фтористого водорода в газовой среде практически мгновенно.

Пример 3. Моделировали микроутечку гексафторида урана. Проверку чувствительности предложенного датчика к парам фтористоводородной кислоты проводили с использованием промышленного гексафторида урана. Конструкция датчика и приборы для тестирования соответствовали условиям примера 1. Электрическое сопротивление лакокрасочного покрытия 2 между электродами 3 датчика составило 6,26 кОм при длине слоя лакокрасочного материала на диэлектрической подложке 18 мм.

Емкость с гексафторидом урана замораживали до температуры «минус» 20÷24°C. Крышку емкости вскрывали и датчик помещали в горловину баллона. Расчетное давление паров UF₆ над поверхностью твердой фазы равнялось 3 мм рт.ст., что соответствовало содержанию газообразного гексафторида урана в объеме баллона ~0,4% об. Результаты опыта приведены в таблице 6.

Таблица 6
Изменение электрического сопротивления лакокрасочного слоя датчика при воздействии газовой смеси с содержанием гексафторида урана ~0,4% об.
Интервал времени, прошедший с начала воздействия, мин:сек	-	0:10	0:20	0:30	0:40	0:60
Электрическое сопротивление лакокрасочного слоя датчика, кОм	6,26	6,21	6,12	5,95	5,89	5,86

Длина электропроводов 4 для подключения мультиметра к слою лакокрасочного покрытия 2 составляла несколько метров.

Из данных табл.6 следует, что предложенный датчик обладает высокой чувствительностью к газовой фазе гексафторида урана.

Таким образом, предложенные способ обнаружения утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода и реализующий его датчик позволяют практически мгновенно обнаруживать появление указанных веществ в газовой фазе контролируемых объемов с выдачей сигнала о факте утечки. Датчик по сравнению с прототипом очень прост в изготовлении и в некоторых случаях поддается регенерации для повторного использования. Электрические схемы включения датчика в систему контроля утечки газов не требует сложного приборного оформления. По эффективности предложенное техническое решение значительно превосходит известные аналоги, в том числе и описанный в прототипе. Из-за простоты и дешевизны предложенных датчиков в больших контролируемых объемах (автоклавах) можно разместить одновременно по несколько датчиков, что исключит ошибки ложного срабатывания.

1. Способ обнаружения утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода, включающий контакт гексафторида урана и/или фтористого водорода с электродной ячейкой детектора и измерение величины электрического тока, протекающего через электродную ячейку, отличающийся тем, что гексафторид урана и/или фтористый водород контактируют со слоем лакокрасочного материала, в котором диспергирован порошкообразный графитовый наполнитель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через слой лакокрасочного материала, в котором диспергирован порошкообразный графитовый наполнитель, пропускают постоянный электрический ток и измеряют его электрическое сопротивление; об утечке газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода судят по изменению электрического сопротивления лакокрасочного материала.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что об утечке газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода судят по началу уменьшения электрического сопротивления лакокрасочного материала.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что о величине утечки газообразного гексафторида урана и/или фтористого водорода судят по скорости уменьшения электрического сопротивления слоя лакокрасочного материала.

5. Детектор, реализующий способ по п.1, содержащий электродную ячейку, состоящую из электродов, химически устойчивых к среде гексафторида урана и/или фтористого водорода, и разделяющего электроды электроизоляционного материала, химически активного к среде гексафторида урана и/или фтористого водорода, а также источник электрического тока, отличающийся тем, что электродная ячейка детектора выполнена в виде нанесенного на диэлектрическую подложку слоя лакокрасочного материала с диспергированным порошкообразным графитовым наполнителем.

6. Детектор по п.5, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного графитового наполнителя использован коллоидный графит.

7. Детектор по п.5, отличающийся тем, что в качестве материала диэлектрической подложки выбран оксид алюминия.

8. Детектор по п.5, отличающийся тем, что диэлектрическая подложка имеет цилиндрическую форму.

Способ неинвазивного контроля содержания метаболитов в крови, включающий многократное измерение с помощью матрицы датчиков показаний электромагнитного импеданса в эпидермальном слое пациента и в одном из слоев, включающих кожный слой или подкожный слой пациента, пока разность между показаниями не превысит пороговую величину; вычисление величины импеданса, отображающей указанную разность, с использованием модели эквивалентной схемы и данных индивидуального поправочного коэффициента, характерных для физиологической характеристики пациента; и определение уровня содержания метаболитов в крови пациента на основании величины импеданса и алгоритма определения уровня содержания метаболитов в крови, в котором данные уровня содержания метаболитов в крови сопоставляются с соответствующим значением данных электромагнитного импеданса пациента.

Способ и система автоматизированного контроля процессов в первичных отстойниках, вторичных отстойниках и/или отстойниках-илоуплотнителяx очистных сооружений объектов водоотведения жилищно-коммунального хозяйства // 2522316

Изобретение относится к способу и системе автоматизированного контроля процессов в первичных и вторичных отстойниках или отстойниках-илоуплотнителях очистных сооружений объектов водоотведения жилищно-коммунального хозяйства.

Способ определения концентрации компонентов смеси высокоразбавленных сильных электролитов // 2506577

Изобретение может быть использовано в системах контроля водно-химического режима для тепловой, атомной и промышленной энергетики. Cпособ определения концентрации компонентов смеси высокоразбавленных сильных электролитов включает одновременное измерение удельной электропроводности и температуры анализируемого раствора при разных температурах в количестве, равном количеству компонентов раствора, решение системы уравнений электропроводности в количестве, равном числу измерений, каждое из которых имеет определенный вид, с определением при решении уравнений значений удельной электропроводности при температуре 18°С для каждого из компонентов смеси и нахождение по известным (справочным) данным соответствующей им концентрации.

Способ определения остаточной водонасыщенности и других форм связанной воды в материале керна // 2502991

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности для исследования пластов, определения их остаточной водонасыщенности, для оперативного контроля влажности на нефтепромысловых скважинах.

Устройство для измерения удельной электропроводности пластичного вещества // 2498283

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам определения электрических свойств материалов, и может быть использовано для создания веществ, обладающих требуемыми зависимостями удельной электропроводности от давления, которые применяются, например, при оценке изменения во времени горного давления в породных массивах.

Способ определения содержания водорода в титане // 2498282

Изобретение может быть использовано для контроля материалов, изначально свободных и защищенных от водорода для космических аппаратов, активных зон водоохлаждаемых ядерных энергетических установок (ЯЭУ), вентиляторов двигателей самолетов, дисков турбин высокого и низкого давления, их планетарных редукторов и других изделий, подвергаемых наводороживанию в процессе производства и эксплуатации.

Способ определения электрических характеристик и/или идентификации биологических объектов и устройство для его осуществления // 2488104

Изобретение относится к методам анализа физических и химических свойств биологических тканей и материалов биологического происхождения путем регистрации электрохимических параметров и математической обработки полученных данных и может быть использовано в пищевой промышленности для аналитического контроля (диагностики) и оценки показателей качества и безопасности продуктов питания и сырья для их изготовления, а также в медицине для диагностики различных заболеваний и оценки степени патологических изменений в тканях и органах.

Устройство для измерения объемной концентрации пузырьков газа в жидкости // 2485489

Трехэлектродный датчик // 2482469

Изобретение относится к области измерения электрофизических параметров жидкостей, а именно измерения электропроводности, диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь жидкостей, преимущественно электролитов в связи с изучением и контролем их состава и строения.

Способ селективного определения концентрации аммиака и его производных в газовой среде // 2473893

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к сенсорам концентрации газов, и предназначено для селективного определения концентрации аммиака и некоторых его производных (например, гидразина и несимметричного диметилгидразина), и может быть использовано для медицинской диагностики, для экологического мониторинга в химической, нефтехимической, металлургической, холодильной, пищевой, электронной, авиакосмической и некоторых других областях промышленности.

Контактное устройство для определения электрического сопротивления порошкового материла при его сжатии // 2546994

Изобретение относится к области определения электрофизических параметров порошковых материалов, а также к области определения значений параметров, характеризующих физико-химические свойства материалов, по величине электрического сопротивления. Контактное устройство для определения электрического сопротивления порошкового материала при его сжатии содержит измерительную ячейку, включающую изоляционную втулку для размещения в ней образца исследуемого материала, подвижный и неподвижный цилиндрические электроды для сжатия образца и регистрации изменения его сопротивления, выполненные с заходной частью для размещения во втулке; узлы создания и измерения перемещения подвижного электрода. В устройстве новым является то, что узлы создания и измерения перемещения подвижного электрода конструктивно разъединены. При этом чувствительный элемент узла измерения кинематически связан с узлом создания перемещения. Заходная часть каждого электрода выполнена ступенчатой. Ступень, обращенная к образцу, выполнена меньшего диаметра с разгрузочной канавкой на ее наружной поверхности, а ступень большего диаметра выполнена для сопряжения с изоляционной втулкой. При этом длина L втулки, длина l1 заходной части электродов и длина l2 сопряженной ступени электродов в исходном состоянии выбраны из определенных геометрических условий. Для обеспечения возможности проведения измерительных операций с образцом порошкового материала, находящегося в инертной среде, измерительная ячейка установлена в герметизирующую трубку. Для улучшения эксплуатационных характеристик контактного устройства, связанных с возможностью визуализации образца и процесса его уплотнения, герметизирующая трубка и изоляционная втулка выполнены прозрачными. Техническим результатом изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений плотности, а следовательно, и повышение точности определения электрического сопротивления исследуемого порошкового материала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения концентрации с-реактивного протеина методом иммуноимпедансного анализа // 2553370

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для определения концентрации С-реактивного протеина в сыворотке крови в лунках иммунологического планшета. Для исследования применяют биполярный метод электроимпедансометрии с определением модульного значения электрического импеданса |Z|, измеренного на частоте 20000 Гц переменного тока малой мощности, раствора моноклональных антител, исследуемого и контрольного образцов. При этом расчет концентрации выполняют на основании решения математического уравнения отношений исследуемой и известной концентраций вещества к величинам модульного значения электрического импеданса, измеренным в опытной лунке и контрольной пробе. Изобретение позволяет при проведении метода устранить применение дополнительных к моноклональным антителам химических реактивов и части лабораторного оборудования, уменьшить время выполнения исследования. 3 пр.

Блок управления для двигателя внутреннего сгорания // 2555430

Изобретение относится к блоку управления для двигателя внутреннего сгорания. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания содержит: датчик твердых частиц, установленный в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, захватывающий частицы фильтр, выполненный с возможностью захватывать твердые частицы, содержащиеся в выхлопном газе, и расположенный в выхлопном патрубке в месте выше по потоку относительно датчика твердых частиц; электронный блок управления, выполненный с возможностью обнаруживать количество частиц в выхлопном газе через выхлопной патрубок в ответ на выходной сигнал датчика твердых частиц; электронный блок управления, выполненный с возможностью подавать напряжение захвата частиц между электродами датчика твердых частиц во время первого периода с тем, чтобы формировать слой частиц на поверхностях электродов датчика твердых частиц; и электронный блок управления, выполненный с возможностью останавливать подачу напряжения захвата частиц во время второго периода для того, чтобы поддерживать слой частиц, и электронный блок управления, выполненный с возможностью исполнять управление обнаружением отказа для того, чтобы определять, имеет место отказ захватывающего частицы фильтра или нет. Первый период представляет собой период между завершением управления обнаружением отказа и моментом, когда выходной сигнал датчика твердых частиц достигает эталонного выходного сигнала. Второй период представляет собой период между моментом, когда выходной сигнал датчика твердых частиц достигает эталонного выходного сигнала. Техническим результатом изобретения является улучшенная работоспособность блока управления и высокая точность измерения количества твердых частиц. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ прогнозирования конечной фактической прочности бетона // 2557984

Изобретение относится к способу прогнозирования конечной фактической прочности бетона, включающего кондуктометрическое измерение удельного электрического сопротивления и температуры в процессе твердения образцов бетонных смесей в режиме реального времени с последующей оценкой фактической механической прочности на сжатие образцов бетона заданного класса. Контролируемые технологические параметры: начало твердения бетонной смеси и прочность бетонных образцов в 28-суточном возрасте. Длительность измерений - 100-125 мин от начала заливки бетонной смеси в контейнерный датчик до завершения индукционного периода твердения. В этом интервале производят параллельные измерения удельных электрических сопротивлений образцов бетонных смесей калибровочного и расчетного минимального составов и устанавливают корреляционную зависимость между удельным электрическим сопротивлением и фактической механической прочностью бетона заданного класса в его проектном возрасте, а по результатам анализа изменения удельного электрического сопротивления образца бетонной смеси номинального расчетного состава заданного класса бетона в указанном временном интервале осуществляют контроль раннего твердения образцов бетонной смеси заданного класса бетона и оценивают конечную фактическую механическую прочность бетона на сжатие. 5 ил., 6 табл.

Способ определения времени свёртывания крови и устройство для его осуществления // 2559986

Изобретение относится к метрологии, а именно к средствам для клинических лабораторных исследований. Устройство для определения времени свертывания крови содержит средство для размещения пробы крови, два измерительных металлических электрода, расположенных в зоне размещения пробы крови с возможностью электрического контакта с пробой, и преобразователь сопротивления в электрический сигнал, подключенный к этим электродам. Также устройство содержит счетчик времени, выход которого соединен с дисплеем, логическое устройство, импульсный детектор и вычислитель второй производной электрического сигнала, поступающего с выхода преобразователя сопротивления в электрический сигнал, подаваемый на вход вычислителя и вход логического устройства. Выход вычислителя второй производной через импульсный детектор соединен со вторым входом логического устройства, выход которого соединен со счетчиком времени. Технический результат - повышение точности измерений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения типа матрицы композитов металл-диэлектрик // 2561017

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам определения критической концентрации одной из фаз в многофазной системе. Способ определения типа матрицы композитов металл-диэлектрик основан на том, что для определения типа матрицы предварительно измеряют электрическое сопротивление образца композита металл-диэлектрик при комнатной температуре, после чего указанный образец подвергают вакуумному изотермическому отжигу при температурах 300-400°C в течение 30 минут, после чего определяют электрическое сопротивление отожженного материала и сравнивают его с исходным значением. По увеличению значения электрического сопротивления образца устанавливают, что концентрация металлической фазы композита ниже значения, соответствующего порогу перколяции, и матрицей является диэлектрическая фаза со всеми соответствующими характеристиками, а при уменьшении значения электрического сопротивления композитного материала после термообработки определяют, что сплошной средой испытуемого композита является металлическая фаза.

Блок датчиков // 2593797

Изобретение относится к области измерений для диагностических целей. Блок датчиков для проведения диагностических измерений, размещенных на поверхности тела, включает основание, содержащее выемку, в которой закреплен пьезоэлемент датчика давления. Блок также включает гибкую мембрану, установленную на основании и перекрывающую упомянутую выемку. К мембране с наружной стороны прикреплены первый и второй электроды. Первый электрод установлен напротив выемки с возможностью перемещения вместе с мембраной. Вокруг первого электрода выполнен второй неподвижный электрод. Между первым электродом и пьезоэлементом установлена центральная опора. Первый и второй электроды установлены с возможностью контакта с кожной поверхностью тела, причем к первому и второму электродам подсоединены электрические выводы датчика для измерения импеданса. Обеспечивается уменьшение габаритов блока датчиков. При этом повышается стабильность работы датчиков при увеличении их чувствительности. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Кондуктометрический способ для неинвазивного определения сахара в крови, устройство для реализации кондуктометрического способа при неинвазивном определении сахара крови // 2598344

Группа изобретений относится к медицине применительно к экспресс-анализам. Устройство для кондуктометрического неинвазивного определения сахара в крови содержит источник питания, соединенный с процессором, снабженным жидкокристаллическим индикатором, кювету для дозы слюны пациента и для реагента, в качестве которого использован первичный конгломерат монореактива Глюкоза-УФ-Ново или Глюкоза-Ново, при этом для перемешивания дозы слюны и реагента введена фиксирующая платформа, а контактная кювета выполнена с возможностью установки в фиксирующую платформу при измерении, при этом в контактной кювете, у ее основания и на внутренних противоположных стенках, выполнены электрические контакты, а в фиксирующей платформе, на ее противоположных внутренних стенках, выполнены электрические контакты, обеспечивающие сопряжение с внешними электрическими выводами контактной кюветы, причем электрические контакты фиксирующей платформы соединены с процессором. Также представлены 2 варианта кондуктометрического способа для неинвазивного определения сахара в крови с использованием вышеуказанного устройства. Достигается отсутствие необходимости забора крови, а также упрощение и надежность анализа. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ формирования углеродных нанообъектов на ситалловых подложках // 2601044

Изобретение относится к синтезу островковых металлических катализаторов и углеродных нанообъектов и может быть использовано в промышленности для производства нанообъектов и наноструктурированных пленок. Способ формирования углеродных нанообъектов на ситалловых подложках включает размещение ситаллового контрольного образца вместе с ситалловыми рабочими подложками в зоне напыления, формирование на упомянутых рабочих подложках и контрольном образце островковой структуры металлического пленочного катализатора с осуществлением контроля электрофизических параметров формируемой островковой структуры металлического катализатора посредством измерения емкости островковой структуры катализатора на контрольном образце, прекращение напыления упомянутого катализатора при достижении пикового значения емкости образованной структуры металлического катализатора на ситалловом контрольном образце, напыление углерода на островковую структуру металлического катализатора, образованную на ситалловых поверхностях контрольного образца и рабочих подложек, контроль сопротивления наноструктуры, состоящей из образующихся углеродных нанообъектов на ситалловом контрольном образце и прекращение напыления углерода при уменьшении сопротивления сформированной структуры из углеродных нанообъектов, синтезированных на поверхности островковой структуры катализатора, до значения, при котором происходит замыкание островковой структуры упомянутого катализатора упомянутыми углеродными нанообъектами. Обеспечивается формирование островкового пленочного катализатора на ситалловых подложках для последующего синтеза углеродных нанообъектов на его поверхности. 6 ил., 2 табл.

Система для измерения по меньшей мере одного параметра раствора (варианты) и способ сборки этой системы (варианты) // 2606170

Предложена система (100) для измерения по крайней мере одного параметра раствора в контейнере (101). Контейнер (101) содержит раствор (101а). Защитный слой (105) нанесен поверх по меньшей мере одного датчика (103) с выполненной за одно целое с ним антенной и по меньшей мере одной стенки (101b) контейнера с обеспечением создания непроницаемого соединения между контейнером и указанным по меньшей мере одним датчиком (103) с выполненной за одно целое с ним антенной. Указанный по меньшей мере один датчик с выполненной за одно целое с ним антенной выполнен с обеспечением наличия действующего электромагнитного поля, зависящего от толщины контейнера и защитного слоя. Указанный по меньшей мере один датчик с выполненной за одно целое с ним антенной вместе с меткой (102) расположен вблизи анализатора (108) сопротивления и считывающего устройства (106), которые составляют измерительное устройство (111). Указанный по меньшей мере один датчик (103) с выполненной за одно целое с ним антенной выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного параметра раствора. Метка (102) выполнена с возможностью обеспечения цифровой идентификации, связанной с указанным по меньшей мере одним датчиком с выполненной за одно целое с ним антенной, при этом контейнер (101) расположен вблизи считывающего устройства (106) и анализатора (108) сопротивления. Анализатор сопротивления выполнен с возможностью приема заданного диапазона частот от указанного по меньшей мере одного датчика (103) с выполненной за одно целое с ним антенной исходя из измеренного комплексного сопротивления на заданном диапазоне частот. Изобретение предназначено для защиты человеческого организма от растворов, таких как жидкие, газообразные и твердые растворы, которые могут быть ядовитыми или вредными для него, за счет использования одноразовых устройств для исследования растворов на предмет их опасности. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.