压水反应堆主要回路

Diagram of three-circuit water-steam reactor

压水堆(PWR)在火力发电厂的两个水回路(例如沸水反应堆(BWRs)或燃煤和地热发电厂)之外设计有第三个水回路。在这一回路中,水吸收核裂变产生的热能,将其传递到第二回路。这个附加回路的作用是确保放射性物质留存在管路中,不会散发到第二回路,进而避免对环境产生潜在的影响。

这个附加的水回路对化学分析和监测具有一些特定的要求。


硼酸的测定 …

在压水堆回路的水中含有溶解的硼酸。添加硼酸和10B同位素的目的是将其作为调节剂:硼酸可以捕获裂变的中子,保证核裂变的链式反应的继续进行和反应堆的活性。由于硼酸的浓度具有重要作用,在回路中测定硼酸对反应堆的安全性和高效性尤为重要。

… 在实验室

硼酸,是酸度常数为Ka1 5.75·10-10的弱酸,很难滴定测量。为了便于滴定,需要在硼酸中加入多元醇,比如甘露醇,来形成酸度更强的复合物,即为可以用NaOH溶液滴定的一价酸。

如果手动滴定硼酸,其反应需要较大的工作量,需要精确的取样,量取蒸馏水和甘露醇溶液才能获得准确的结果。因此自动滴定是更好的选择。

瑞士万通提供了一种全自动硼酸分析系统。

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… 在过程分析中

在压水堆运行时,燃料成分不能进行更换。因此需要在操作流程开始的位置进行燃料储备。与储备燃料相关的反应器动作通过调整硼酸的浓度来控制。当燃料耗尽时,必须降低硼酸的浓度以维持反应器运行。在回路中设置正确的硼酸浓度对压水堆运行的安全性和有效性非常重要。

瑞士万通过程分析仪ADI2016和ADI2045TI利用电位滴定法可以实现连续测定硼酸浓度,满足压水堆安全性和高效性要求。

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锂的测定

Chromatogram of a lithium determination

在压水堆回路中添加的硼酸降低了pH值,因此增加了腐蚀电位。为了抵消这种影响,通常在一回路中添加碱性试剂如单一同位素氢氧化锂(7Li),并需监测锂的浓度。使用有智能部分样品环进样技术(MiPT)的离子色谱仪器进行检测。

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在回路中测定金属阳离子

压水堆回路中的某些金属阳离子同样需要进行监测。镍是一种重要的合金成分,可以增加钢铁的耐腐蚀性,然而,溶解状态的镍离子会促进腐蚀,因此需要定期检测镍浓度。

通常添加锌来降低元件表面的放射性和金属表面的腐蚀,同样需要定期监测锌离子的浓度。

利用离子色谱法对阳离子进行检测,可以达到的检测下限是µg/L。由于存在硼酸和氢氧化锂,对这些阳离子的检测需要使用在线预浓缩和基体消除技术。

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