Obieg pierwotny w reaktorach PWR

Diagram of three-circuit water-steam reactor

Wodne reaktory ciśnieniowe (PWR) są ogólnie zaprojektowane z myślą o trzecim obiegu wodnym, który jest uzupełnieniem dwóch innych obecnych w elektrowniach termalnych , np. reaktorach wrzącej wody (BWR) lub elektrowniach węglowych oraz geotermalnych). W tych tzw. obiegach pierwotnych,  woda pochłania ciepło generowane przez jądrowe rozszczepienie i transferuje je do obiegu wtórnego. Obieg pierwotny stanowi bufor bezpieczeństwa dla materiałów radioaktywnych, które się w nim kumulują, a tym samym zminimalizowana jest możliwość ich dalszego rozprzestrzeniania do obiegu wtórnego oraz potencjalnie dalej do środowiska.

Ten dodatkowy obieg wodny pociąga za sobą pewne specyficzne wymagania dotyczące analizy chemicznej oraz monitoringu.


Oznaczanie kwasu borowego...

Woda znajdująca się w obiegu pierwotnym reaktorów PWR zawiera rozpuszczony kwas borowy. Zadaniem kwasu borowego, a w szczególności zawartego w nim izotopu 10B  jest działanie na zasadzie moderatora: kwas borowy wychwytuje rozszczepiane neutrony, które podtrzymują reakcję łańcuchową, wpływając na reaktywność reaktora.  Z uwagi na fakt, że stężenie kwasu borowego odgrywa dosyć istotną rolę, konieczne jest oznaczanie jego stężenia w obiegu pierwotnym, w celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa oraz wydajności.

 ...w laboratorium...

Kwas borowy, będąc słabym kwasem o stałej dysocjacji na poziomie
Ka1 5.75·10-10,  jest trudny do miareczkowania.  W celu przeprowadzenia efektywnego miareczkowania, do kwasu borowego należy dodać polialkohole np. mannitol. Prowadzi to do utworzenia kompleksów charakteryzujących się większą stałą dysocjacji, które zachowują się jak kwas jednoprotonowy, który może być  powodzeniem miareczkowany
za pomocą roztworu NaOH. 

Jeśli oznaczenie kwasu borowego jest wykonywane ręcznie, pociąga to za sobą dużą ilość pracy wymagającej dokładnego pipetowania próbki, wody destylowanej oraz roztworu mannitolu w celu uzyskania dokładnych wyników. W tym przypadku automatyczne miareczkowanie stanowi godną rozważenia alternatywę.

Metrohm oferuje w pełni zautomatyzowany system dedykowany oznaczeniom kwasu borowego.

> Dowiedz się więcej na temat Robotic Acid Analyzer

... i na procesie.

Ogniwa paliwowe nie mogą być wymienione w trakcie pracy reaktorów PWR.  To sprawia, że konieczne jest posiadanie rezerwy paliwowej na początku cyklu operacyjnego. Ponadprogramowa aktywność reaktora związana bezpośrednia z rezerwą paliwową jest kontrolowana przez dobranie odpowiedniego stężenia kwasu borowego w reaktorze. Paliwo ulega ciągłemu spalaniu, więc stężenie kwasu borowego musi również zostać obniżone, aby zachować sprawność reaktora na odpowiednim poziomie.  Ustawienie prawidłowego stężenia kwasu borowego w obiegu pierwotnym jest kluczowe w kontekście bezpiecznej i wydajnej pracy reaktora PWR.

Powyższe zadanie może zostać zrealizowane przez ścisłe monitorowanie stężenia kwasu borowego. Analizatory ADI 2016 oraz ADI 2045TI produkowane przez Metrohm Process Analytics pozwalają na oznaczenie stężenia kwasu borowego przez quasi-ciągłe miareczkowanie potencjometryczne.

> Dowiedz się więcej na temat analizatora 2016.

> Dowiedz się więcej na temat analizatora 2045TI

Oznaczanie litu

Chromatogram of a lithium determination

Kwas borowy, który jest dodawany do obiegu pierwotnego, sprawia że wartość pH ulega obniżeniu, co zwiększa potencjał korozyjny. W celu neutralizacji właściwości korozyjnych kwasu borowego, do obwodu pierwotnego dodaje się czynnik alkaliczny, którym najczęściej jest wodorotlenek litu (7Li). Dlatego też należy monitorować stężenie litu.
Jest to realizowane za pomocą chromatografii jonowej sprzężonej
z techniką MiPT.

> Dowiedz się więcej na temat oznaczania litu chromatografią jonową.

> Dowiedz się więcej na temat chromatografii jonowej Metrohm.

Oznaczanie kationów metalicznych w obiegu pierwotnym

Stężenia niektórych kationów metalicznych zawartych w obiegu pierwotnym również muszą być poddawane regularnej kontroli.
Nikiel jest ważnym pierwiastkiem, który w stopie stali odpowiada za zwiększenie jej odporności na korozję. Jednakże, w formie jonowej (rozpuszczonej) nikiel sprzyja zachodzeniu zjawisk korozyjnych,
co sprawia że regularna kontrola jego stężenia jest niezbędna.

Zubożony cynk jest często dodawany w celu redukcji radioaktywności
na powierzchni komponentów oraz ograniczenia zjawisk korozyjnych
na powierzchni metali. Dlatego też, stężenie cynku również powinno być regularnie monitorowane.

Powyższe kationy mogą być również oznaczane na poziomie poniżej µg/L za pomocą chromatografii jonowej. Z uwagi na obecność kwasu borowego oraz wodorotlenku litu, oznaczenie to wymaga zastosowania specjalnych technik przygotowania próbki, tj. Wstępnego Zatężania Inline oraz Eliminacji Matrycy.

> Przeczytaj notę aplikacyjną.

> Dowiedz się więcej na temat chromatografii jonowej Metrohm.

Do pobrania

Pozostałe aplikacje oraz produkty

Detail of turbine

Oleje smarne oraz turbinowe

Oleje smarne oraz turbinowe są wystawione na działanie ekstremalnych warunków, jakie panują w elektrowniach.  Liczne normy międzynarodowe określają wymagania oraz standardowe procedury pomiarowe w celu konserwacji i utrzymania odpowiedniego stanu turbin.

Norma ASTM D 4378 podaje, że liczba kwasowa oraz zasadowa są oznaczane są przez miareczkowanie potencjometryczne, natomiast zawartość wody jest analizowana przez miareczkowanie Karla Fischer’a.

Miareczkowanie Metrohm Miareczkowanie Karla Fischer’a

Zastosowania analizatorów procesowych

W tej jednej publikacji zawarliśmy 40 lat naszego doświadczenia w analizach procesowych. Zawiera ona wszystkie aplikacje procesowe, które sprzedaliśmy do naszych klientów z różnych branż: chemicznej, petrochemicznej, półprzewodników, energetycznej, farmacji, samochodowej, lotniczej i innych.. 

Pobierz przegląd aplikacji [eng]