CN104535510A - 一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法 - Google Patents

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曹林园
王辉
辛长胜
胡勇
海正银
田珏
杨启法
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Abstract

本发明属于反应堆工程水化学技术领域，公开了一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法。该方法是利用分光光度法对加入显色剂和缓冲剂前后冷却剂中锌的吸光度进行测量并得到其差值和锌浓度的工作曲线，进而得到冷却剂中锌含量。该法具有能够实现对压水堆一回路冷却剂中的锌进行在线测量且测量准确度高的优点。

Description

一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法
技术领域
本发明属于反应堆工程水化学技术领域，具体涉及一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法。
背景技术
腐蚀是威胁核反应堆安全和寿命的最大隐患之一。核反应堆一回路构件材料的腐蚀一方面威胁反应堆的安全性，另一方面腐蚀产物的活化和沉积也会造成停堆辐射剂量过高。为缓解压水堆结构材料的应力腐蚀及降低大修时操作人员所受辐射剂量，国际上通常采用向一回路冷却剂中加锌的水化学技术。这主要是由于锌能置换出一回路设备材料氧化膜内某些离子，降低辐射剂量率，使得一回路设备材料的氧化膜结构更加致密，耐腐蚀性能增强。
为使加锌达到最佳预期目标，快速而准确地测定冷却剂中的锌含量是要解决的首要问题。国内外报道的测试水样中锌含量技术有溶出伏安法、分光光度法、原子吸收法等，其中原子吸收法因其灵敏度高而倍受欢迎，国外已采用加锌的电站中大多也采用这种方法来满足核电站中不同部位锌浓度的监测需要。但是该方法需要预先取样然后对锌含量进行离线测量，使得操作人员频繁暴露于辐射场内，所受辐射剂量较大。另一方面，离线测量锌浓度不能实时掌握其在一回路冷却剂内的变化，不能满足及时调节和控制冷却剂中锌浓度的要求。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种测量准确度高、操作方便且能够对压水堆一回路冷却剂中锌含量进行在线测定的方法。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，该方法是利用分光光度法对锌含量进行测量，所用分光光度测量系统包括分光光度计、蠕动泵和导流管，该方法的步骤包括：
(1)配置锌标准溶液
配置锌盐、硼酸、氢氧化锂的混合标准溶液作为锌标准溶液，其中锌盐为一系列不同浓度的醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌或氯化锌，硼酸浓度为400～2400mg/L，氢氧化锂浓度为0.5～3.5mg/L；
(2)利用分光光度法测量锌浓度
ⅰ)测量锌标准溶液的吸光度
①采用分光光度法对锌标准溶液的吸光光度进行测量，吸光光度值为A1；
②在锌标准溶液中按照先后顺序加入显色剂亚甲基蓝、缓冲剂硫酸及显色剂亚铁氰化钾，然后对其吸光光度进行测量，吸光光度值为A2；
③利用A2与A1的差值计算得到吸光度ΔA，做出ΔA与锌标准溶液中锌浓度的标准工作曲线；
ⅱ)在线测量一回路冷却剂中的锌的吸光度
①从一回路冷却剂的取样点引出导流管，使冷却剂进入储液槽；利用管线连接储液槽和分光光度测量系统的蠕动泵，使冷却剂在蠕动泵的作用下进入分光光度计的吸收池进行吸光度测量，吸光光度值为A3；
②向吸收池内按照先后顺序加入显色剂亚甲基蓝、缓冲剂硫酸及显色剂亚铁氰化钾，然后对其吸光光度进行测量，吸光光度值为A4；
③计算A4与A3的差值，并将该差值代入到步骤ⅰ)得到的标准工作曲线，得到一回路冷却剂中锌的浓度值；
所述分光光度法所用的分光光度计的光源为LED冷光源，所用波长为620nm，所用检测器为大面积后端双光束检测器；所述亚甲基蓝的浓度为0.05～0.1mmol/L，硫酸的浓度为1～2mol/L，亚铁氰化钾的浓度为0.005～0.02mol/L。
优选地，所述利用分光光度法测量锌标准溶液吸光度之前先用高纯水清洗分光光度计的测量系统。
优选地，亚甲基蓝的浓度为0.05mmol/L，硫酸的浓度为1.5mol/L，亚铁氰化钾的浓度为0.01mol/L。
优选地，所述锌盐为浓度为1～100μg/L的醋酸锌。
优选地，所述导流管的材质为不锈钢。
(三)有益效果
本发明是利用分光光度法对加入显色剂和缓冲剂前后冷却剂的吸光度进行测量并得到其差值和锌浓度的工作曲线，进而得到冷却剂中锌含量。该法能够实现对压水堆一回路冷却剂中的锌进行在线测量且测量准确度高，具体如下：
(1)实现了在线测量。本发明所用的分光光度计还包括蠕动泵和导流管，使冷却剂在蠕动泵的作用下从一回路冷却剂的取样点进入分光光度计的吸收池进行吸光度测量，改变了传统的离线测量方法，实现了对锌含量的在线测量，减少了操作人员所受的辐射剂量。
(2)测量准确度高。
ⅰ)由于冷却剂中需要加入硼酸和氢氧化锂分别用来吸收中子和调节pH值。本发明所用标准溶液为锌盐、硼酸、氢氧化锂的混合标准溶液，尽量接近压水堆一回路冷却剂的组成，提高了测量的准确度。
ⅱ)显色剂按照亚甲基蓝、亚铁氰化钾的加入顺序使显色剂的显色效果更好，改变此顺序将影响显色效果和测定结果。因为冷却剂中锌含量小，为微克每升级，显色效果不好将影响分光光度计测量的准确度和检测下限。
ⅲ)混合标准溶液选择醋酸锌具有不引入杂质及不影响冷却剂水质的优点。因为在一回路高温高压环境中，醋酸根易分解成二氧化碳气体和水，不会向冷却剂引入新杂质，而其它锌盐的阴离子在高温高压的冷却剂环境中稳定性较高，影响冷却剂水质。
ⅳ)缓冲剂为硫酸而非传统的共轭酸、强酸弱碱盐或强减弱酸盐，其作用除了为测量系统提供酸性环境外，还能避免其他离子的干扰，增强测试结果的灵敏度。
附图说明
图1是吸光光度差值ΔA与锌浓度的标准工作曲线图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，该方法是利用分光光度法对锌含量进行测量，所用分光光度测量系统包括分光光度计、蠕动泵和导流管，其步骤包括：
(1)配置锌标准溶液
配置锌盐、硼酸、氢氧化锂的混合标准溶液作为锌标准溶液，其中锌盐为浓度分别为1μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L、50μg/L及100μg/L的醋酸锌，硼酸浓度为1200mg/L，氢氧化锂浓度为2.2mg/L；
(2)利用分光光度法测量锌浓度
ⅰ)测量锌标准溶液的吸光度
①采用分光光度法对锌标准溶液的吸光光度进行测量，测试时标准溶液的流速为5ml/min，测试得到的吸光光度值为A1，其中分光光度计的光源为LED冷光源，波长为620nm，检测器为大面积后端双光束检测器；
②在锌标准溶液中按照先后顺序加入浓度为0.05mmol/L的显色剂亚甲基蓝、浓度为1mol/L的缓冲剂硫酸及浓度为0.005mol/L的显色剂亚铁氰化钾，然后对其吸光光度进行测量，吸光光度值为A2；
③利用A2与相应A1的差值计算得到吸光度ΔA，做出ΔA与锌标准溶液中锌浓度的标准工作曲线；如图1所示。
ⅱ)在线测量一回路冷却剂中的锌的吸光度
①从一回路冷却剂的取样点引出不锈钢导流管，使冷却剂进入储液槽；利用管线连接分光光度测量系统的蠕动泵和储液槽，使冷却剂在蠕动泵的作用下进入分光光度计的吸收池进行吸光度测量，吸光光度值为A3；
②向吸收池内按照先后顺序加入浓度为0.05mmol/L的显色剂亚甲基蓝、浓度为1mol/L的缓冲剂硫酸及浓度为0.005mol/L的显色剂亚铁氰化钾，然后对其吸光光度进行测量，吸光光度值为A4；
③计算A4与A3的差值，并将该差值代入到步骤ⅰ)得到的标准工作曲线，得到冷却剂中锌的浓度值；
利用该方法对压水堆一回路冷却剂中锌含量进行测定的准确度高、操作简单且实现了在线测量。
实施例2
与实施例1的方法、步骤相同，不同的是显色剂亚甲基蓝、缓冲剂硫酸及显色剂亚铁氰化钾的浓度分别为0.05mmol/L、1.5mol/L及0.01mol/L；硼混合标准溶液所用锌盐为硝酸锌，且利用分光光度法测量锌标准溶液的吸光度之前先用高纯水清洗；混合标准溶液所用硼酸浓度为800mg/L，氢氧化锂浓度为2mg/L。
实施例3
与实施例1的方法、步骤相同，不同的是混合标准溶液所用锌盐为氯化锌，混合标准溶液所用硼酸浓度为2400mg/L，氢氧化锂浓度为3.0mg/L。
实施例4
与实施例1的方法、步骤相同，不同的是混合标准溶液所用锌盐为硫酸锌，混合标准溶液所用硼酸浓度为650mg/L，氢氧化锂浓度为3.5mg/L。

Claims (5)

1.一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，该方法是利用分光光度法对锌含量进行测量，其特征在于，该方法所用分光光度测量系统包括分光光度计、蠕动泵和导流管，该方法的步骤包括：
(1)配置锌标准溶液
配置锌盐、硼酸、氢氧化锂的混合标准溶液作为锌标准溶液，其中锌盐为一系列不同浓度的醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌或氯化锌，硼酸浓度为400～2400mg/L，氢氧化锂浓度为0.5～3.5mg/L；
(2)利用分光光度法测量锌浓度
ⅰ)测量锌标准溶液的吸光度
①采用分光光度法对锌标准溶液的吸光光度进行测量，吸光光度值为A1；
②在锌标准溶液中按照先后顺序加入显色剂亚甲基蓝、缓冲剂硫酸及显色剂亚铁氰化钾，然后对其吸光光度进行测量，吸光光度值为A2；
③利用A2与A1的差值计算得到吸光度ΔA，做出ΔA与锌标准溶液中锌浓度的标准工作曲线；
ⅱ)在线测量一回路冷却剂中的锌的吸光度
①从一回路冷却剂的取样点引出导流管，使冷却剂进入储液槽；利用管线连接储液槽和分光光度测量系统的蠕动泵，使冷却剂在蠕动泵的作用下进入分光光度计的吸收池进行吸光度测量，吸光光度值为A3；
②向吸收池内按照先后顺序加入显色剂亚甲基蓝、缓冲剂硫酸及显色剂亚铁氰化钾，然后对其吸光光度进行测量，吸光光度值为A4；
③计算A4与A3的差值，并将该差值代入到步骤ⅰ)得到的标准工作曲线，得到一回路冷却剂中锌的浓度值；
所述分光光度法所用的分光光度计的光源为LED冷光源，所用波长为620nm，所用检测器为大面积后端双光束检测器；所述亚甲基蓝的浓度为0.05～0.1mmol/L，硫酸的浓度为1～2mol/L，亚铁氰化钾的浓度为0.005～0.02mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，其特征在于，所述利用分光光度法测量锌标准溶液吸光度之前先用高纯水清洗分光光度计的测量系统。
3.根据权利要求1所述的一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，其特征在于，所述亚甲基蓝的浓度为0.05mmol/L，硫酸的浓度为1.5mol/L，亚铁氰化钾的浓度为0.01mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，其特征在于，所述锌盐为浓度为1～100μg/L的醋酸锌。
5.根据权利要求1所述的一种在线测定压水堆一回路冷却剂中锌含量的方法，其特征在于，所述导流管为不锈钢材质。
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