Zinc, nickel, calcium, and magnesium in borated water of a pressurized water reactor (PWR)

Význam tématu

Popis měření stopových prvků Zn, Ni, Ca a Mg v borované vodě primárního okruhu tlakovodních reaktorů (PWR) odráží potřebu monitorovat korozní produkty a zajišťovat bezpečný provoz. Bor v chladicí vodě reguluje reaktivitu, zatímco lithium udržuje pH nad hodnotou 7, což minimalizuje korozi.

Cíle a přehled studie

Cílem tohoto aplikačního protokolu bylo vyvinout citlivou iontově chromatografickou metodu schopnou kvantifikovat sub-ppb koncentrace Zn, Ni, Ca a Mg v prostředí s vysokou koncentrací kyseliny borité a hydroxidu lithného. Přístup kombinuje inline předkoncentraci s eliminací matice (MiPCT-ME).

Použitá metodika

Metoda zahrnovala:

• Inline předkoncentraci a odstranění interferencí pomocí technologie MiPCT-ME.
• Kolony Metrosep C 4 a ochranná kolona, doplněné kolonnou Metrosep C PCC 1 HC pro odstranění organických kyselin.
• Příprava elučního roztoku in situ: 2,5 mmol/l HNO3 a 0,5 mmol/l kyseliny šťavelové.
• Parametry analýzy: objem vzorku 1 ml, průtok 0,4 ml/min, teplota kolony 32 °C, doba záznamu 18 min.

Použitá instrumentace

• Ionový chromatograf 850 Professional IC Cation
• Detektor vodivosti IC Conductivity Detector
• Vzorkovač 858 Professional Sample Processor
• Dávkovače 2 × 800 Dosino (ultračisté kapaliny)
• Level Control pro inline přípravu elučního roztoku 849

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje vysoké přesnosti a opakovatelnosti při měření sub-ppb hladin:

• Ni: 2,01 µg/l (RSD 3,8 %, Recovery 100,4 %)
• Zn: 2,07 µg/l (RSD 4,6 %, Recovery 103,5 %)
• Mg: 2,43 µg/l (RSD 1,5 %, Recovery 113,5 %)
• Ca: 2,68 µg/l (RSD 2,1 %, Recovery 109,8 %)

Výsledky potvrzují účinnou eliminaci vysokých koncentrací boru a lithia bez negativního dopadu na citlivost detekce.

Přínosy a praktické využití metody

Díky možnosti monitorovat klíčové kovové kontaminanty v reálném čase metoda podporuje:

• Prevence koroze a prodloužení životnosti komponent v PWR.
• Rychlou kontrolu kvality chladicí vody v provozu jaderných elektráren.
• Minimalizaci rizika zanášení a usazování korozních produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj chromatografických technik včetně integrace online monitoringu a pokročilých modulů matriční eliminace umožní:

• Automatizované nepřetržité sledování kvality chladicí vody.
• Rozšíření detekce na další stopové prvky a radionuklidy.
• Využití umělé inteligence pro optimalizaci provozních parametrů.

Závěr

Prezentovaná iontově chromatografická metoda s inline předkoncentrací efektivně analyzuje stopové kovy v borované vodě PWR. Dosahuje vysoké citlivosti, reprodukovatelnosti a odolnosti vůči složité matici, což významně přispívá k bezpečnému a efektivnímu provozu jaderných zařízení.

Reference

• IC Application Note C–138, Metrohm AG