Circuit primaire dans les PWRs

Diagram of three-circuit water-steam reactor

Les réacteurs à eau pressurisée (PWR) sont généralement conçus avec un troisième circuit d'eau, en plus de deux premiers dans les centrales thermiques (par exemple, les réacteurs à eau bouillante (BWRs) ou les usines de charbon et d'électricité géothermique). Dans ce circuit, dit primaire, l'eau absorbe la chaleur produite par la fission et la transfère à un circuit secondaire nucléaire. Ce circuit supplémentaire garantit le fait que les matières radioactives restent contenues dans celui-ci et ne se dispersent pas dans le circuit secondaire et donc pas dans l'environnement.

Ce circuit d'eau supplémentaire entraîne des exigences spécifiques en matière d'analyse et de surveillance chimique.


Détermination de l'acide borique...

L'eau dans le circuit primaire des PWRs contient de l'acide borique dissout. Le but de l'acide borique , et de l'isotope 10B est d'agir en tant que modérateur : L'acide borique capte les neutrons de fission, et maintiennent la réaction nucléaire en chaîne et sont responsables de la réactivité du réacteur. Tant que sa concentration joue un rôle important, la détermination de l'acide borique dans le circuit primaire est extrêmement important compte tenu de la sécurité et de l'efficacité du réacteur.

… en laboratoire

L'acide borique, étant un acide faible avec une constante de Ka1 5.75·10-10, il est difficile à doser. Pour activer le titrage facilement, des polyalcools, par exemple, le mannitol, doivent être ajoutés à l'acide borique, ce qui conduit à la formation de complexes avec une plus grande acidité qui se comporte comme un acide monovalent qui peut être titré avec une solution de NaOH.

Si l'acide borique est titrée manuellement, cette complication implique beaucoup plus de travail et nécessite un pipetage exacte de l'échantillon, l'eau distillée, et la solution de mannitol permette de traduire des résultats précis. La titration automatisé est donc certainement le meilleur choix.

Metrohm propose un système entièrement automatisé pour l'analyse de l'acide borique .

> En savoir plus sur l'analyseur robotique des acides.

… et dans le processus.

Les assemblages de combustible ne peuvent pas être échangés au cours de l'opération dans les PWRs. Cela rend nécessaire d'avoir une réserve de carburant en place au début d'un cycle d'exploitation. L'activité en excès dans le réacteur associé à cette réserve de carburant est contrôlé en ajustant la concentration en acide borique dans le réacteur. Comme les combustibles brûlent, la concentration d'acide borique doit être réduit pour maintenir le réacteur en marche. Les réglage de la concentration d'acide borique correcte dans le circuit primaire est donc crucial pour un fonctionnement sûr et efficace d'un PWR .

Ceci peut être réalisé en surveillant de près la concentration d'acide borique. Le procédure de Metrohm Analytics 2026 Titrolyzer et L’ADI 2045TI vous permettre de déterminer la concentration d'acide borique quasi - continuellement par titration potentiométrique.

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Détermination du lithium

Chromatogram of a lithium determination

L'acide borique qui est ajouté au circuit primaire du PWR abaisse la valeur du pH et augmente ainsi le potentiel de corrosion. Pour contrer cet effet, un agent alcalinisant, dans la plupart des cas le lithium hydroxyde (7Li), est ajouté au circuit primaire. La concentration en lithium doit donc également être surveillés. Cela peut être fait avec la chromatographie ionique, en liaison avec l'injection en boucle partielle intelligente (MiPT).

> En savoir plus sur la détermination de lithium avec la chromatographie ionique

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Détermination des cations métalliques dans le circuit primaire

Des cations métalliques doivent aussi être surveillées dans le circuit primaire d'un PWR. Le nickel est un métal d'alliage important qui augmente la résistance à la corrosion de l'acier. Cependant, sous forme ionique dissous, le nickel favorise la corrosion, effectuer des contrôles réguliers de la concentration de nickel nécessaire.

Du Zinc appauvri est souvent ajouté pour réduire la radioactivité sur les surfaces des composants et pour réduire la corrosion des surfaces métalliques. Ce cation, doit aussi, être surveillé régulièrement.

Ces cations peuvent également être déterminés jusqu'àu µg/L en utilisant la chromatographie ionique. En raison de la présence de l'acide borique et l'hydroxyde de lithium, la détermination de ces cations nécessite un combiné en ligne de préconcentration et d’élimination de la matrice.

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La norme ASTM D 4378 précise que les indices d'acide et de base doivent être déterminés par titrage potentiométrique et que la teneur en eau doit être déterminée par titrage Karl Fischer.

Metrohm titration Karl Fischer titration

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