Lithium in borated water of a pressurized water reactors (PWR)

Význam tématu

V primárních okruzích tlakovodních reaktorů je nezbytné sledovat koncentrace boru a lithia. Bor v podobě kyseliny borité reguluje reaktivitu pohlcováním neutronů, zatímco lithium (hydroxid lithný) udržuje pH nad hodnotou 7 pro ochranu materiálů před korozí. Spolehlivá a citlivá analýza lithia v prostředí s vysokým obsahem boru je proto klíčová pro bezpečný a efektivní provoz jaderných elektráren.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace C–140 je demonstrovat schopnost moderní iontové chromatografie (IC) stanovit stopové množství lithia v umělé vodě tlakovodního reaktoru obsahující 3 g/L boru. Ukazuje se rovněž, jak eliminovat vliv boru a dalších matrikových složek pomocí inline prekoncentrace a techniky Matrix Elimination (MiPCT-ME).

Použitá metodika a instrumentace

Analytická metoda kombinuje:

• Ionovou chromatografii s předkoncentrací (MiPCT-ME)
• Kolonové uspořádání: Metrosep C4–250/2.0, Metrosep C4 Guard a Metrosep C PCC 1 HC
• Eluent: 2,5 mmol/L kyseliny dusičné + 0,5 mmol/L kyseliny šťavelové připravovaný inline
• Přímá vodivostní detekce
• Pracovní podmínky: průtok 0,4 mL/min, injekce 20 µL, tlak až 25 MPa, teplota 32 °C, záznam 10 min

Hlavní výsledky a diskuse

Stanovení lithia v modelovém vzorku (5 mg/L Li, 3 g/L boru) vykázalo:

• Průměrná koncentrace Li: 5,0 mg/L
• Relativní směrodatná odchylka (n = 6): 0,78 %
• Lineární rozsah kalibrace zvětšený faktorem 50 bez ztráty přesnosti
• Účinné potlačení interferencí boru a dalších kationtů

Tyto výsledky potvrzují vysokou přesnost, opakovatelnost a odolnost metody vůči složité matrici primární chladicí vody PWR.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní analýza lithia a dalších kationtů v prostředí s vysokým obsahem boru
• Vysoká citlivost a reprodukovatelnost výsledků
• Minimální rušivé vlivy matrice díky inline eliminaci
• Možnost dlouhodobého monitoringu kvality primárního okruhu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody o stanovení dalších sledovaných prvků či izotopů
• Integrace chromatografických systémů do online monitorovacích stanic
• Nasazení automatizovaných pracovišť pro kontinuální sledování provozních parametrů
• Využití hromadných detekčních technologií (např. IC–MS) pro zlepšení selektivity

Závěr

Aplikace C–140 demonstruje spolehlivé stanovení lithia v primární vodě tlakovodního reaktoru s vysokým obsahem boru. Díky kombinaci předkoncentrace, matrix eliminace a vodivostní detekce metoda poskytuje přesné, reprodukovatelné výsledky a splňuje požadavky průmyslového monitoringu.

Použitá instrumentace

• 850 Professional IC Cation, kód 2.850.1010
• IC Conductivity Detector, kód 2.850.9010
• 858 Professional Sample Processor, kód 2.858.0010
• 2× 800 Dosino pro manipulaci s kapalinami, kód 2.800.0010
• 849 Level Control pro inline přípravu eluentu, kód 2.849.1030