Copper, nickel, zinc, and common cations in the water-steam circuit of a boiling water reactor (BWR)

Význam tématu

Monitorování stopových kovových kationtů (Cu, Ni, Zn) a běžných iontů (Na+, NH4+, Mg2+, Ca2+, K+) v oběhu voda–pára varného reaktoru (BWR) je nezbytné pro zajištění provozní spolehlivosti, prevence koroze a udržení optimálních provozních podmínek.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo vyvinout a validovat iontově chromatografickou metodu schopnou detekovat sub-ppb hladiny vybraných kationtů v umělém BWR vzorku, včetně stanovení přesnosti, opakovatelnosti a lineárnosti kalibrační křivky.

Použitá metodika

Metoda se opírá o iontovou chromatografii s inline prekoncentrací pomocí systému MiPCT.

• Kolony: Metrosep C4 – 250/2.0, Metrosep C4 Guard/2.0, Metrosep C PCC 1 HC/4.0
• Eluent: 2,5 mmol/L dusičné kyseliny a 0,5 mmol/L kyseliny šťavelové připravované inline
• Proud: 0,4 mL/min, objem injekce: 9,8 mL (prekoncentrovaný), tlak max. 25 MPa
• Čas analýzy: 22 min, teplota kolon: 32 °C
• Detekce: přímá vodivost

Použitá instrumentace

• 850 Professional IC Cation (2.850.1010)
• IC Conductivity Detector (2.850.9010)
• 858 Professional Sample Processor (2.858.0010)
• 2× 800 Dosino (liquid handling, 2.800.0010)
• 849 Level Control for Inline Eluent Preparation (2.849.1030)

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny sledované kationty byly detekovány při 0,5 µg/L. Obnova analýzy se pohybovala mezi 93,1 % a 119 % (ammonium vyšší kvůli systémové blanko přísadě), relativní odchylka (RSD) činila 3,5 %–6,0 % a koeficienty korelace kalibračních křivek dosáhly hodnot 0,9996–0,9999. Výsledky potvrzují vysokou citlivost, přesnost a linearitu metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rutinní a spolehlivou kontrolu kvality chladicího okruhu BWR, včasnou detekci korozních produktů a optimalizaci chemických parametrů provozní vody a kondenzátu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace online a automatizovaného monitorování v reálném čase
• Další zlepšení citlivosti a selektivity detekčního systému
• Propojení s pokročilými platformami pro analýzu dat a prediktivní údržbu
• Rozšíření metodiky o stanovení dalších sledovaných prvků

Závěr

Navržená iontově chromatografická metoda s inline prekoncentrací nabízí vysoce citlivé, přesné a reprodukovatelné stanovení sub-ppb hladin kationtů v BWR vzorcích. Metoda je vhodná pro rutinní monitorování a podporu provozní spolehlivosti jaderných elektráren.

Reference

• IC Application Note C–137, Metrohm