该文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

作者及机构
本研究由F. A. Kozlov和V. A. Likharev合作完成，研究机构未明确标注，但文献引用中提及了Scientific-Research Institute of Atomic Reactors（原子反应堆科学研究所）的相关工作。研究成果发表于期刊*Atomnaya Energiya*（1988年7月，第65卷第1期），原文提交于1987年5月14日。

学术背景
研究领域为核反应堆冷却剂中杂质的质量传递（mass transfer）行为，具体聚焦于钠（sodium）冷却剂中氢（hydrogen）和氧（oxygen）杂质的结晶与溶解机制。背景知识包括：
1. 氢和氧是反应堆运行过程中钠冷却剂的主要杂质，其存在形式（晶体相或溶解态）直接影响冷阱（cold traps）中沉积层的形成，进而影响反应堆安全性和效率。
2. 此前通过堵塞计（plugging meters）和陷阱模型（traps models）的实验结果存在矛盾，尤其是关于杂质传递机制、晶体相存在条件及其在沉积层形成中的作用。
3. 传统方法（如切割和分析沉积杂质）耗时耗力，亟需开发新方法以高效研究杂质传递动力学。

研究目标包括：
- 提出一种基于热阻（thermal resistance）测量的新方法，量化非等温钠流中杂质沉积层的动态行为；
- 明确钠氧化物（Na₂O）和氢化物（NaH）的结晶与溶解机制差异；
- 验证杂质传递过程中扩散机制与晶体生长限制作用的相对重要性。

研究流程
1. 实验装置与设计
- 实验段（experimental segment）包含一个冷却管（cooled tube），其热交换区（heat-exchange zone）长度为700 mm，内置移动热电偶（traveling thermocouples）以测量管壁温度分布（图1）。
- 通过氢传感器（IVA hydrogen sensor）和氧电化学池（oxygen cell）实时监测钠流中杂质浓度，精度为±10%。

1. 热阻测量与杂质层计算

   • 基于冷却管壁的热阻变化，反推沉积杂质层厚度。热阻计算采用三阶多项式拟合径向温度分布，并引入轴向热泄漏修正（Peclet数<100时）。
     
   • 钠氧化物的热导率数据引自文献[1]，钠合金（NaK）热稳定段长度依据文献[2]确定。
     

2. 质量传递系数（kf）计算

   • 在无体相结晶（bulk crystallization）条件下，通过杂质平衡方程求解kf：
     $$-v \frac{dc_l}{dx} = k_f \pi d (c_l - c_w)^n$$
     其中，v为钠流速，cₗ和c_w分别为流动钠与沉积表面的杂质浓度，n=1（扩散机制）或n=2（晶体生长限制）。
     

3. 实验分组与条件

   • 共8组实验（表1），包括：
     
     • 钠氧化物结晶实验（Regimes 1-3）：研究不同流速（0.178–0.350 kg/s）和温度（442–485 K）下的沉积行为；
       
     • 钠氢化物溶解实验（Regimes 4-5）：验证kf与文献[5,7]的一致性；
       
     • 钠氢化物结晶实验（Regimes 6-8）：对比扩散机制与晶体生长机制的贡献。
       

4. 数据分析与机制验证

   • 通过比较热阻法计算的杂质分布与kf理论预测的分布（图2-3），判断主导传递机制。例如：
     
     • 钠氧化物结晶中，分布曲线峰值对应氧过饱和（~15 ppm），表明体相结晶可能发生（图2）；
       
     • 钠氢化物结晶中，两种机制均可能参与，且晶体表面突变会显著增强传质（图3）。
       

主要结果
1. 钠氧化物结晶
- 热阻法显示沉积层厚度沿热交换区呈非均匀分布，最大沉积位置与氧过饱和区吻合（图2曲线1-3）。
- 质量传递表面（mass-transfer surface）可扩大至3倍（Regime 1），表明体相结晶对传质有显著贡献。

1. 钠氢化物行为
   
   • 溶解实验中kf（~9.2×10⁻⁶ m/s）与文献[5,7]一致，但扩散系数需假设为钠自扩散系数的100倍才能吻合，暗示表面效应（f因子）可能高达10³–10⁴（表1）。
     
   • 结晶实验中，晶体表面结构突变（如枝晶形成）会切换主导机制：低过饱和时为扩散限制，高过饱和时为晶体生长限制（图3曲线4-5）。
     

结论与价值
1. 科学意义
- 证实钠冷却剂中杂质传递机制的多阶段性，尤其是表面形貌突变对传质动力学的关键影响；
- 为反应堆冷阱设计提供了杂质沉积预测的理论框架。

1. 应用价值
   
   • 提出的热阻法可替代传统切割分析，显著提升实验效率；
     
   • 研究结果可用于优化冷阱运行参数（如温度梯度、流速），以减少沉积层堵塞风险。
     

研究亮点
1. 方法创新
- 首次将热阻测量与移动热电偶技术结合，实现非破坏性杂质层动态监测；
- 通过多机制耦合模型（扩散+晶体生长）解释矛盾实验结果。

1. 发现特殊性
   
   • 钠氢化物传递中表面效应（f因子）的异常高值，提示传统扩散理论需修正；
     
   • 体相结晶在钠氧化物沉积中的重要作用，此前未被充分认识。
     

其他价值
文献[6]提出的枝晶生长理论为本研究提供了关键支持，而实验数据与文献[8]的差异（扩散系数）指向未来需进一步研究表面原子尺度行为。

（注：因原文部分内容为俄语文献引用，涉及期刊名、作者名等未翻译，专业术语如“Peclet数”“冷阱”等保留学术通用译法。）