Китайский институт атомной энергии (CIAE) сообщил о значительном прогрессе в разработке приборов для онлайн-мониторинга теплоносителя натриевых быстрых реакторов. Специалисты института создали опытный образец прибора, основанного на методе лазерно-индуцированной эмиссионной спектроскопии (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS), и впервые в мировой практике выполнили количественный анализ следовых концентраций кислорода и железа — ключевых контролируемых примесей в жидком натрии — с использованием этой технологии. Разработка стала важным достижением в области контроля качества теплоносителя натриевых быстрых реакторов и опубликована в одном из ведущих международных научных журналов по спектроскопии Journal of Analytical Atomic Spectrometry.
Натриевые быстрые реакторы являются одним из приоритетных направлений развития реакторных технологий IV поколения в Китае. Одной из важнейших задач обеспечения их безопасной и эффективной эксплуатации является оперативный и высокоточный контроль содержания примесей в жидком натрии, используемом в качестве теплоносителя.
Метод лазерно-индуцированной эмиссионной спектроскопии позволяет проводить анализ без предварительной подготовки образцов, совмещая процессы отбора пробы и измерения в единой системе. Благодаря этому технология обладает существенными преимуществами для непрерывного мониторинга теплоносителя натриевых быстрых реакторов.
Вместе с тем проведение количественного анализа микропримесей в высокотемпературном жидком натрии представляет собой сложную научно-техническую задачу. На точность измерений существенно влияют высокая химическая активность жидкого натрия, образование натриевых аэрозолей и разбрызгивание расплава.
Для решения этих проблем специалисты Института реакторной инженерии Китайского института атомной энергии разработали систему онлайн-мониторинга на базе метода LIBS. В конструкции установки впервые применен инновационный метод направленной газовой продувки, который эффективно устраняет влияние натриевых аэрозолей и брызг расплава на результаты измерений.
Кроме того, используя возможности аккредитованной лаборатории Китайской национальной службы аккредитации по оценке соответствия (CNAS), исследователи самостоятельно решили одну из наиболее сложных задач — разработку технологии изготовления стандартных образцов жидкого натрия с микроконцентрациями примесей. Это позволило впервые в мировой практике построить калибровочные зависимости для определения содержания контролируемых примесей в жидком натрии методом лазерно-индуцированной эмиссионной спектроскопии.
Следующим этапом проекта станет создание и испытания инженерного опытного образца прибора. Ожидается, что разработка окажет существенную поддержку модернизации систем анализа и контроля теплоносителя реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем, а также сформирует необходимый технологический задел для перспективных проектов интегральных натриевых быстрых реакторов нового поколения.
