Китайский институт атомной энергии (CIAE) недавно объявил о значительном прогрессе в разработке устройства для онлайн-мониторинга теплоносителя натрий-охлаждаемого быстрого реактора. Научные сотрудники института, используя технологию лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS), создали прототип устройства и впервые в мире провели количественный анализ следовых концентраций ключевых контролируемых примесей — кислорода и железа — в жидком натрии. Это достижение является важным прорывом в области контроля качества теплоносителя натрий-охлаждаемых быстрых реакторов. Соответствующая статья опубликована в авторитетном международном журнале по спектроскопии Journal of Analytical Atomic Spectrometry.
Натрий-охлаждаемый быстрый реактор является одним из ключевых направлений развития технологии реакторов четвертого поколения в Китае. Одной из важнейших задач обеспечения его безопасной и эффективной эксплуатации является быстрый и высокоточный мониторинг содержания примесей в жидком натрии, используемом в качестве теплоносителя.
Технология лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии не требует предварительной подготовки образцов и позволяет выполнять процессы отбора проб и измерений в одной системе. Поэтому данная технология имеет значительные преимущества для непрерывного мониторинга теплоносителя натрий-охлаждаемых быстрых реакторов. Однако количественный анализ микропримесей в жидком натрии при высоких температурах представляет собой сложную научно-техническую задачу. Высокая химическая активность жидкого натрия, образование натриевого аэрозоля и разбрызгивание расплава оказывают существенное влияние на точность измерений.
Для решения этих проблем научные сотрудники Института реакторной инженерии Китайского института атомной энергии разработали систему онлайн-мониторинга на основе технологии LIBS. В конструкции устройства впервые был применен инновационный метод направленной газовой продувки, который эффективно устраняет влияние натриевого аэрозоля и разбрызгивания расплава на результаты измерений.
Кроме того, исследователи, используя ресурсы лаборатории, аккредитованной Китайским национальным комитетом по аккредитации (CNAS), самостоятельно решили одну из самых сложных задач — разработку технологии приготовления стандартных образцов жидкого натрия с микропримесями. Таким образом, впервые в мире была построена калибровочная кривая для определения содержания контролируемых примесей в жидком натрии методом лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии. На следующем этапе проекта планируется разработка и испытания инженерного прототипа устройства. Ожидается, что этот результат обеспечит важную поддержку для модернизации систем анализа и мониторинга теплоносителя жидкометаллических охлаждаемых быстрых реакторов, а также заложит необходимую техническую базу для будущих проектов, таких как новое поколение интегральных натрий-охлаждаемых быстрых реакторов.