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de l'hydrogène dans un mélange gazeux "
La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer la concentration de l'hydrogène dans un mélange gazeux composé essentiellement de vapeur d'eau, y compris celle du deutérium dans un mélange gazeux composé essentiellement de vapeur d'eau lourde.
Cette détermination est, par exemple, de la plus haute importance dans les réacteurs nucléaires ralentis par l'eau dans lesquels des quantités appréciables d'hydrogène et d'oxygène sont libérées par suite de la radiolyse de l'eau. Dans les réacteurs producteurs de vapeur, les gaz ainsi dégagés accompagnent la vapeur et il est alors important que les concentrations de l'hydrogène et de l'oxygène dans le circuit de vapeur primaire soient maintenues au-dessous de la limite explosive. En vue de maintenir les concentrations en hydrogène et en oxygène à des valeurs réduites, les vapeurs peuvent être envoyées dans une installation de recombinaison et la présente invention a été principalement mise au point pour le contrôle du fonctionnement d'une telle installation de recombinaison.
Il est connu de déterminer la concentration de l'hydrogène dans l'air au moyen d'instruments dont le fonctionnement est basé sur une comparaison entre la conductibilité thermique du mélange gazeux et celle d'un gaz de référence. Ces mesures s'effectuent généralement à la température ambiante et sont difficiles à exécuter sur un mélange gazeux dont le débit varie fortement et qui contient également d'autres constituants en proportions variables.
La présente invention évite les difficultés mentionnées en ce que le mélange gazeux, dont on veut mesurer la conductibilité thermique est utilisé comme gaz de référence après avoir
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constituants du mélange sont également présents dans le gaz de référence, de sorte que leur présence ne fausse en aucune façon les mesures de comparaison effectuées.
Selon une autre particularité de l'invention, l'élimination de l'hydrogène contenu dans le mélange gazeux, nécessaire pour que le mélange puisse servir de gaz de référence, peut être effectuée en faisant réagir l'hydrogène et l'oxygène du mélange
au contact d'un catalyseur, tel que le palladium sur un support d'oxyde d'aluminium, ce qui a pour conséquence de reformer de la vapeur d'eau.
Une autre particularité importante de l'invention réside dans le fait qu'on effectue les mesures à une température supérieure au point d'ébullition de l'eau. En conséquence, il n'est pas nécessaire d'éliminer la vapeur d'eau du gaz et, du fait que
le mélange gazeux est formé essentiellement de vapeur d'eau, le débit peut être pratiquement égal lors des deux mesures de la comparaison.
Le procédé indiqué ne peut, par lui-même, permettre la détermination de la concentration de l'hydrogène dans le mélange gazeux que si les teneurs en hydrogène et en oxygène sont exactement dans les proportions stoechiométriques, comme dans l'eau.
Or, souvent il n'en est pas ainsi, par exemple, par suite d'une augmentation de la concentration en hydrogène dans le circuit par perte d'oxygène due à des réactions de corrosion et pour d'autres raisons. Il en découle que dans bien des cas, le mélange gazeux peut comprendre plus de deux fois plus d'hydrogène que d'oxygène
et parfois moins. En conséquence, selon l'invention, il est nécessaire de procéder à une détermination supplémentaire du rapport
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gène du mélange. Selon l'invention, ce�te détermination supplé- mentaire peut être effectuée d'une manière appropriée dans ou à l'extérieur de l'appareil dans lequel la mesure de comparaison est effectuée, par exemple, en mesurant la conductibilité thermi- que du gaz après condensation de la vapeur d'eau.
Si, en outre, le mélange gazeux contient plus de deux fois plus d'hydrogène que d'oxygène, on peut obtenir un gaz de référence exempt d'hydrogène en faisant réagir celui-ci sur un agent oxydant, tel que le bioxyde de manganèse. Cet agent oxydant peut également être avantageusement mélangé au catalyseur produisant la réaction entre l'hydrogène et l'oxygène du mélange gazeux.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure la est une vue en perspective d'un bloc métallique faisant partie d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention ; La figure 1 b, un diagramme de circulation dans l'appa- reil selon l'invention. La figure 2 est un schéma de principe de la partie électrique de cet apparei l.
Le bloc métallique représenté sur la figure la est percé de quatre canaux I, II, III et IV. Dans chacun d'eux, un fil de platine est tendu entre deux isolateurs d'extrémité, non représentés. Ce bloc est, en outre , percé de deux autres canaux A et B,associés respectivement à une paire de canaux I, II et III, IV, au moyen de canaux capillaires faisant communiquer cha- cun des premiers avec les deux derniers correspondants. En con- séquence, chaque paire de canaux I -IV est effectivement reliée en parallèle au canal A ou B associé.
<EMI ID=4.1> l'appareil sur le bloc métallique de la figure la , est immergé dans une cuve à huile G, tandis que le conduit amenant le mélange gazeux au canal A est représenté comme passant à travers une oham- bre E contenant des billes d'acier. Cette chambre, qui présente i
une capacité calorifique élevée et une grande conductibilité thermique, a pour buts :
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le mélange gazeux ;
2[deg.] d'éliminer les produits solides provenant de la corrosion contenus dans le mélange gazeux ;
3[deg.] de faire fonction de barrage empêchant la propagation des explosions pouvant se produire dans l'appareil ;
4[deg.] de servir d'échangeur de chaleur afin que les mesures s'effectuent à température constante dans le mélange gazeux.
Le mélange gazeux sortant par l'extrémité inférieure du canal A passe dans une chambre F contenant un catalyseur appro- prié provoquant la réaction entre l'hydrogène et l'oxygène du mélange . Comme il a été dit ci-dessus, la chambre F peut égale-
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se. A sa sortie de la; chambre F, le mélange gazeux, maintenant exempt d'hydrogène, traverse le canal B et sort de l'appareil.
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Sur celui-ci chacun des quatre fils de platine contenus dans les
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� alimenté en courant continu. Quand il se produit une différence
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Le courant continu alimentant le montage est tel que
la différence de températures entre un fil de platine et les parois du canal dans lequel il est logé et qui, de ce fait, l'en- tourent, est de l'ordre de 20[deg.] à 100[deg.]. Dans le cas où le mélange gazeux qui traverse le canal A a une conductibilité thermique différente de celle des vapeurs passant dans le canal B, les <EMI ID=10.1>
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température entre les fils et les parois des canaux des deux paires sont différente . En conséquence, les valeurs ohmiques des paires de résistances sont également différentes, ce qui a pour conséquence que l'équilibre du pont de Wheatstone se trouve rompu et qu'un courant! traverse la résistance R. La grandeur de ce courant! est une mesure de la différence de la àonductibilité thermique du milieu gazeux traversant les canaux A et B respectivement.
La quantité de chaleur dégagée dans l'appareil est faible par rapport à la capacité calorifique du bain d'huile.
En conséquence, on n'a pas besoin d'avoir recours à une installation de refroidissement séparée . On s'arrange pour que l'huile circule dans la cuve G à une température supérieure au point
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aucun point de l'appareil n'existe de l'eau à l'état liquide qui pourrait être la cause d'étincelles électriques ou perturber
d'une autre façon les mesures.
Quoique les indications de l'appareil, comme il a été mentionné plus haut, soient indépendantes du débit du mélange gazeux qui le traverse, il peut néanmoins être avantageux de s'assurer que ce débit est maintenu entre certaines limites afin d'éviter des mesures erronées. A cette fin, un anémomètre à fil chaud;
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en vue d'un contrôle à distance du débit gazeux. Cet anémomètre, qui n'est pas représenté sur le dessin, déclenche un système d'alarme à l'apparition d'une différence excessive, dans un sens
ou dans l'autre, entre le débit prescrit et le débit réel des i
Le procédé et l'appareil décrits peuvent être utilisés pour déterminer la concentration en deutérium aussi bien que celle en hydrogène léger ordinaire. Toutefois, du fait que la conductibilité thermique de l'hydrogène ordinaire est beaucoup plus élevée que celle du deutérium, le procédé et l'appareil de l'invention ne sont applicables qu'à la détermination d'un mélange des deux isotopes quand chacun d'eux neieprésente qu'un maximum de quelques pourcents de la teneur totale en hydrogène, ou quand le rapport des concentrations des deux isotopes est connu.
A titre d'exemple, des résultats conouants ont été obtenus avec l'appareil décrit en l'utilisant pour déterminer
la teneur en deutérium contenu dans des vapeurs circulant à travers celui-ci sous un débit de 0,25 à lg/min, et contenant
de 0 à 5 � de deutérium et d'oxygène.