中国实现钠冷快堆冷却剂在线监测技术突破

中国原子能科学研究院(CIAE)报告了钠冷快堆冷却剂在线监测仪器研发的重大进展。该院专家研制出基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的装置原型。他们在全球范围内首次利用该技术对液态钠中关键受控杂质——氧和铁的痕量浓度进行了定量分析。这项成果发表于《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》。

钠冷快堆是中国第四代反应堆技术发展的优先方向之一。确保其安全有效运行的最重要任务之一，是对用作冷却剂的液态钠中的杂质含量进行快速且高精度的控制。

激光诱导发射光谱法无需对样品进行预处理即可进行分析，将取样和测量过程整合于单一系统中。因此，该技术在钠冷快堆冷却剂连续监测方面具有显著优势。

然而，对高温液态钠中的微量杂质进行定量分析是一项复杂的科学和技术任务。液态钠的高化学活性、钠气溶胶的形成以及熔体的飞溅会显著影响测量精度。

为解决这些问题，中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所的专家开发了基于LIBS方法的在线监测系统。该装置首次采用创新的定向气体吹扫方法，有效消除了钠气溶胶和熔体飞溅对测量结果的影响。

此外，利用中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可实验室的能力，研究人员独立解决了最困难的问题之一——开发出制备含微量杂质浓度的液态钠标准样品的技术。这使得首次能够利用激光诱导发射光谱法构建校准关系，用于测定液态钠中受控杂质的含量。

该项目的下一阶段将是创建并测试该装置的工程原型。预计这将为液态金属冷却快中子反应堆的冷却剂分析与控制系统的现代化提供重要支持，也将为有前景的新一代一体化钠冷快堆项目奠定必要的技术基础。