SE510044C2 - Referenselektrod för elektrokemiska mätningar i vattenhaltiga vätskor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 51Û G44 2 ligt att de elektrokemiska mätningarna utföres in-situ vid de betingelser som råder i cirkulationskretsen med vatten av hög temperatur, eftersom lösligheter och kemiska jämvikter är starkt temperaturberoende och mätningarna därför ej blir representativa om de utföres under andra betingelser än de i cirkulationskretsen aktuella. Det är av avgörande betydelse att använd referenselektrod har en känd potential i den aktuella miljön samt att den är stabil och pålitlig vid de förhållanden, cirkulationskretsen. speciellt de höga temperaturer, som råder i UPPFINNINGEN Med en anordning enligt uppfinningen erhålles en enkel och stabil referenselektrod med känd potential som kan användas vid in-situ mätningar i vattenhaltiga vätskor eller vätske- blandningar som vid förhöjt tryck och förhöjd temperatur strömmar i en strömningskanal.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar åtminstone, - en vätgaselektrod B, i form av ett ädelmetallbleck anord- nat i ett flöde av med vätgas mättat vatten, och - ett elektrolyselektrodpar, i form av tvà ädelmetallbleck, A respektive C, anslutna till en strömkälla.

Där elektrolyselektrodparet är anordnat att sönderdela vatten under bildning av vätgas och syrgas, varvid elektro- lyselektroden A är anordnad uppströms vätgaselektroden B för att genera vätgas, så att med vätgas mättat vatten erhålles i anslutning till vätgaselektroden B, och elektrolyselekt- roden C är anordnad nedströms vätgaselektroden B för att generera syrgas.

Med ädelmetall avses i denna ansökan en metall som ej går i lösning under rådande förhållanden i det strömmande högtem- peraturvattnet. Lämpligen anordnas elektroderna A, B och C i form bleck utförda i en platinametall. Med platinametall avses i denna ansökan en metall tillhörande platinagruppen, 10 15 20 25 30 35 .sur .fm 3 en legering baserad på sådan metall eller en legering av två eller flera sådana metaller. Speciellt föredrages platina.

I en utföringsform av uppfinningen är elektrolyselektroden A, för generering av vätgas, och vätgaselektroden B anordna- de i en i anslutning till strömningskanalen anordnad sido- kanal. Sidokanalen innefattar åtminstone ett inlopp, en elektrodkammare och ett utlopp. Elektrolyselektroden C, för genering av syrgas är i denna utföringsform anordnad i huvudkanalen nedströms utloppet till sidokanalen.

Elektroderna är i en utföringsform av uppfinningen anordnade infogade i en elektriskt isolerande matris, vilken med fördel är anordnad att ingå som en del av strömningskanalens vägg.

I en föredragen utföringsform innefattar anordningen enligt uppfinningen en elektriskt isolerande matris anordnad att utgöra en del av strömningskanalens vägg och innefattande en sidokanal med inlopp, elektrodkammare och utlopp. Medelst inloppet och utloppet står elektrodkammaren i förbindelse med strömningskanalen. Vätgaselektroden B är anordnad i form av ett platinableck i elektrodkammaren, elektrolyselektroden A för generering av vätgas är anordnad uppströms vätgas- elektroden B i sidokanalen och elektrolyselektroden C för genering av syrgas är anordnad i strömningskanalen nedströms utloppet. Såväl vätgaselektroden B som elektrolyselektroder- na A och C är anordnade infogade i den elektriskt isolerande matrisen. Denna utföringsform är speciellt gynnsamt då flödet av vatten liksom fördelning av vätgasen i vattnet kan kontrolleras noggrant i elektrodkammaren. Likaså elimineras riskerna att den vid elektrod C genererade syrgasen kommer i kontakt med vätgaselektroden. Företrädesvis anordnas den elektriskt isolerande matrisen i form av en kerammatris.

En anordning enligt uppfinningen är speciellt fördelaktig vid elektrokemiska mätningar i strömningskanaler vilka ingår 10 15 20 25 30 35 510 044 4 i primär- eller sekundärkretsen hos ett kraftverk. Anordning är mycket enkel och stabil och är självkalibrerande.

Vätgaselektrodens potential bestämmes lätt och med stabili- tet utifrån; - vid vätgaselektroden uppmätt vattentemperatur, - över elektroyselektroderna pálagd spänning, proportionell mot den genererade mängden vätgas,och - vattnets autoprotolys.

FIGURER Uppfinningen förklaras i det följande närmare utgående fràn en i figur 1 visar en schematisk bild av ett värmealstrande kraftverk med primärkrets. Figur 2 visar en anordning enligt uppfinningen innefattande en vätgaselektrod och ett elektrolyselektrodpar medan figur 3 visar en föredragen utföringsform av uppfinningen där elektroderna innefattas i en kerammatris vilken är anordnad att utgöra en del av strömningskanalens vägg och innefattande en sidokanal med inlopp, elektrodkammare och utlopp.

FIGURBESKRIVNING I figur 1 visas ett kraftverk i form av ett kärnkraftverk av kokartyp med primärkrets. Kokarvattenreaktorn har ett reak- torkärl 1 med bränsleelement 2, styrstavar 3 och huvudcirku- lationskretsar 4, varav en visas i figuren. Varje huvudcirku- lationskrets 4 har en pump 5. Huvudcirkulationspumparna 5 ser till att reaktorhärden får tillräcklig kylning. Reaktorkärlet 1 ingår i en vattencirkulationskrets 6, i vilken dessutom ingår en àngturbin 7, en kondensor 8 ett kondensatreningsfil- ter 9, pumpar 10 och 14 och en förvärmare ll. I reaktorhärden bildad ánga ger sin energi till turbinens rotor och kondense- rar efter passagen av turbinen i kondensorn 8 med en kylvat- tenkrets 12 innehållande en pump 13. Kondensatet fràn kondensorn 8 transporteras av kondensatorpumpen 14 genom kondensatreningsfiltret 9 och det däri renade kondensatet matas efter förvärmning i förvärmare ll in i reaktortanken 10 15 20 25 30 35 51ofo44 5 medelst matarpumpen 10. En referenselektrod med elektrolys- elektrodpar enligt uppfinningen anordnas i vattencirkula- tionskretsen 6,4 för att bestämma konstruktionsmaterialens korrosionspotential.

En anordning enligt uppfinningen visas i figur 2 och innefattar åtminstone, - en vätgaselektrod B, 21, anordnad i eller i anslutning till en i vattencirkulationskretsen ingående strömningskanal 20, i form av ett ädelmetallbleck anordnat i ett flöde av med vätgas mättat vatten, och - ett elektrolyselektodpar anordnat i eller i anslutning till en i vattencirkulationskretsen ingående strömningskanal 20, i form av två ädelmetallbleck, A, 22, respektive C, 23, anslutna till en strömkälla 24.

Elektrolyselektrodparet är anordnat att sönderdela vatten under bildning av vätgas och syrgas, varvid elektrolyselekt- roden A, 22, är anordnad uppströms vätgaselektroden B, 21, för att genera vätgas H2, så att med vätgas mättat vatten erhålles i anslutning till vätgaselektroden B, 21, och elektrolyselektroden C, 23, är anordnad nedströms vätgas- elektroden B, 21, för att generera syrgas Og.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen är elektrolys- elektroden A, 22, för generering av vätgas H2, och vätgas- elektroden B, 21, anordnade i en i anslutning till ström- ningskanalen 20 anordnad sidokanal. Sidokanalen innefattar åtminstone ett inlopp 26, en elektrodkammare 27 och ett utlopp 28. Elektrolyselektroden C, 23, för genering av syrgas 02 är i denna utföringsform anordnad i strömnings- kanalen 20 nedströms utloppet 28.

Elektroderna 21,22,23 är i en utföringsform infogade i en elektriskt isolerande matris 29, vilken är anordnad att ingå som en del av strömningskanalens vägg. Matrisen 29 innefattar en sidokanal med inlopp 26, elektrodkammare 27 och utlopp 28 och utföres företrädesvist i ett keramiskt material. Medelst inloppet 26 och utloppet 28 står elektrodkammaren 27 i

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 510 044 6 förbindelse med strömningskanalen 20. vätgaselektroden B, 21, är anordnad i form av ett platinableck i elektrodkammaren 26, 22, anordnad uppströms vätgaselektroden B, 21, i sidokanalen och elektrolyselektroden A, för generering av vätgas är elektrolyselektroden C, 23, för genering av syrgas är anord- nad i strömningskanalen 20 nedströms utloppet 28. Såväl vät- gaselektroden B, 21, som elektrolyselektroderna A, 22, och C, 23, är anordnade infogade i matrisen 29. Denna utföringsform är speciellt gynsamt då flödet av vatten liksom fördelning av vätgasen i vattnet kan kontrolleras noggrant i elektrodkamma- ren 27. Likaså elimineras riskerna att den vid elektrod C, 23, genererade syrgasen kommer i kontakt med vätgaselektroden B, 21. Uppfinningen har i det föregående beskrivits utifrån använd- ning i en primärkrets i ett kärnkraftverk av kokartyp men är naturligtvis allmänt användbar i vattencirkulationskretsar. PATENTKRAV

1. Anordning innefattande en referenselektrod för elektroke- miska mätningar i vattenhaltiga vätskor eller vätskebland- ningar, vilka strömmar i en strömningskanal, företrädesvis en en vätgaselektrod, anordnad i eller i anslutning till nämnda strömningskanal och i form av ett ädelmetalbleck B (21) vilket är anordnat i ett flöde av med vätgas mättat vatten, att åtminstone ett elektrolys- k ä n n e t e c k n a t a v, elektodpar, i form av ädelmetallbleck, A (22) respektive C (23), elektrolyselektroparet (22,23) är anordnat att sönderdela anslutna till en strömkälla (24), vatten under bildning av vätgas och syrgas, elektrolys- elektroden A är anordnad uppströms vätgaselektroden B för att genera vätgas, så att med vätgas mättat vatten erhålles i anslutning till vätgaselektroden B, och att elektrolys- elektroden C är anordnad nedströms vätgaselektroden B för att generera syrgas. 10 15 20 510' 044 7

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t att elektroderna A (22), B (21) och C (23) är anordnade i form bleck utförda i en platinametall. ÖV,

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att elektrolyselektroden A (22), för generering av vätgas och vätgaselektroden B (21) (20) anordnad sidokanal vilken innefattar åtminstone ett inlopp (26), en elektrodkammare (27) och ett utlopp (28), samt att elekt- är anordnade i en vid sidan om huvudkanalen rolyselektroden C, för generering av syrgas är anordnade i huvudkanalen nedströms utloppet till sidokanalen.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v, att de i form av metallbleck anordnade elektroderna (2l,22,23) är infogade i en elekt- riskt isolerande matris (29).

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t a v, att matrisen (29) är anordnad att ingå som en del av huvudkanalens (20) vägg.