Trace-level determination of anions in the primary circuit of a PWR-type nuclear power plant using ion chromatography after inline sample preparation
Postery | | MetrohmInstrumentace
Analýza aniontů v primárním okruhu tlakovodních reaktorů (PWR) je klíčová pro zajištění bezpečného provozu jaderné elektrárny. Stopy chloridů, nitrátů, síranů i organických kyselin mohou indikovat korozi materiálů nebo degradaci ionexů a ovlivnit účinnost řízení reaktoru. Přítomnost vysokých koncentrací borové kyseliny a přechodových kovů však komplikuje přesnou kvantifikaci ultrastopových hladin aniontů, což vyžaduje pokročilé techniky přípravy vzorku a citlivou detekci.
Cílem popsané práce je vyvinout a validovat metodu pro stopovou determinaci aniontů (inorganických i organických degradačních produktů) v silně borátovaném vodném roztoku primárního okruhu PWR. Metoda kombinuje inline přípravu vzorku (eliminace matice, kationtovou výměnu, prekoncentraci a kalibraci) s iontově chromatografickou separací a detekcí.
Postup zahrnuje následující kroky:
Metoda umožnila kvantifikaci deseti aniontů v rozsahu jednotek až stovek ppb s vynikající linearitou korelačních koeficientů nad 0,9999. Relativní standardní odchylky byly typicky pod 1 % (výjimkou pouze organické kyseliny glykolát s RSD 0,07 % a fluorid 0,29 %). Inline kalibrace z jediného standardu prokázala konzistentní výsledky napříč různými objemy vzorku. Eliminace boru i kovů proběhla bez ovlivnění separace a detekce aniontů. Robustnost systému potvrzuje stabilita výsledků v náročných provozních podmínkách turbínové haly.
Metoda přináší tyto výhody:
Rozšíření metody do online sledování kvality vody v reálném čase a její integrace do řídicích systémů jaderných elektráren představuje perspektivní směr dalšího vývoje. Další možnosti spočívají ve spojení s hmotnostní spektrometrií pro zpřesnění identifikace organických produktů a ve využití miniaturizovaných kapilárních systémů pro mobilní monitoring.
Inline příprava vzorku spojená s iontově chromatografickou separací poskytuje spolehlivou, přesnou a robustní metodu pro stopovou analýzu aniontů v náročných podmínkách primárního okruhu PWR. Díky vysoké citlivosti, linearitě a automatizaci je metoda vhodná pro pravidelné monitorování kvality vody a prevenci korozních procesů.
Iontová chromatografie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceMetrohm
Souhrn
Význam tématu
Analýza aniontů v primárním okruhu tlakovodních reaktorů (PWR) je klíčová pro zajištění bezpečného provozu jaderné elektrárny. Stopy chloridů, nitrátů, síranů i organických kyselin mohou indikovat korozi materiálů nebo degradaci ionexů a ovlivnit účinnost řízení reaktoru. Přítomnost vysokých koncentrací borové kyseliny a přechodových kovů však komplikuje přesnou kvantifikaci ultrastopových hladin aniontů, což vyžaduje pokročilé techniky přípravy vzorku a citlivou detekci.
Cíle a přehled studie
Cílem popsané práce je vyvinout a validovat metodu pro stopovou determinaci aniontů (inorganických i organických degradačních produktů) v silně borátovaném vodném roztoku primárního okruhu PWR. Metoda kombinuje inline přípravu vzorku (eliminace matice, kationtovou výměnu, prekoncentraci a kalibraci) s iontově chromatografickou separací a detekcí.
Použitá metodika a instrumentace
Postup zahrnuje následující kroky:
- Inline kationtová výměna k odstranění interferujících kovových iontů
- Eliminace borové matice prostým proplachem sorbentu vodou po prekoncentraci
- Inline prekoncentrace na předkoloně (PCC) s objemem vzorku až 2000 µL
- Isokratická chromatografie na kolóně Metrosep A Supp 7 – 250
- Inline kalibrace využívající jedinou zředěnou standardní směs
- Chemická suppressní technika pro zvýšení citlivosti detekce
Použitá instrumentace
- Professional IC 850 Anion – MCS – Prep 2
- Professional Sample Processor 858 – Pump – Injector
- 833 Advanced IC Liquid Sample Preparation Unit
- Dosing Unit 10 mL a 800 Dosino
- Metrohm inline prekoncentrační kolona Metrosep A PCC 1HC
- Separanční kolona Metrosep A Supp 7 – 250 se strážní kolónou Metrosep RP Guard
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda umožnila kvantifikaci deseti aniontů v rozsahu jednotek až stovek ppb s vynikající linearitou korelačních koeficientů nad 0,9999. Relativní standardní odchylky byly typicky pod 1 % (výjimkou pouze organické kyseliny glykolát s RSD 0,07 % a fluorid 0,29 %). Inline kalibrace z jediného standardu prokázala konzistentní výsledky napříč různými objemy vzorku. Eliminace boru i kovů proběhla bez ovlivnění separace a detekce aniontů. Robustnost systému potvrzuje stabilita výsledků v náročných provozních podmínkách turbínové haly.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda přináší tyto výhody:
- Minimální zásah obsluhy díky plně automatizované inline přípravě
- Možnost prevence koroze v primárním okruhu včasným detekováním stopových kontaminantů
- Vyšší spolehlivost měření v silně borátovaných vodách
- Rychlá a přesná multiiontová analýza v jedné isokratické separaci
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozšíření metody do online sledování kvality vody v reálném čase a její integrace do řídicích systémů jaderných elektráren představuje perspektivní směr dalšího vývoje. Další možnosti spočívají ve spojení s hmotnostní spektrometrií pro zpřesnění identifikace organických produktů a ve využití miniaturizovaných kapilárních systémů pro mobilní monitoring.
Závěr
Inline příprava vzorku spojená s iontově chromatografickou separací poskytuje spolehlivou, přesnou a robustní metodu pro stopovou analýzu aniontů v náročných podmínkách primárního okruhu PWR. Díky vysoké citlivosti, linearitě a automatizaci je metoda vhodná pro pravidelné monitorování kvality vody a prevenci korozních procesů.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Determination of Trace Organic Acids and Inorganic Anions in Boric Acid-Treated Power Plant Waters Using an Automated Reagent-Free Ion Chromatography System
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 185 Determination of Trace Organic Acids and Inorganic Anions in Boric Acid-Treated Power Plant Waters Using an Automated Reagent-Free Ion Chromatography System Introduction Nuclear power plants produce nearly 20% of the electrical energy used in the U.S and…
Klíčová slova
boric, boricanions, anionsinorganic, inorganicanion, aniontreated, treatedacid, acidperistaltic, peristaltictrace, tracehydroxide, hydroxidewater, watergotoposition, gotopositionconcentrations, concentrationspower, powerdetermination, determinationstock
Determination of Trace Organic Acids and Inorganic Anions in Boric Acid-Treated Power Plant Waters Using an Automated Reagent-Free Ion Chromatography System
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 185 Determination of Trace Organic Acids and Inorganic Anions in Boric Acid-Treated Power Plant Waters Using an Automated Reagent-Free Ion Chromatography System Introduction Nuclear power plants produce nearly 20% of the electrical energy used in the U.S and…
Klíčová slova
boric, boricanions, anionsinorganic, inorganicanion, aniontreated, treatedacid, acidperistaltic, peristaltictrace, tracehydroxide, hydroxidewater, waterconcentrations, concentrationsgotoposition, gotopositionpower, powerdetermination, determinationstock
Metrosep A Supp 7 (Column manual)
2016|Metrohm|Manuály
Column manual Metrosep A Supp 7 (6.1006.6X0) Manual 8.107.8046EN / 2016-08-30 Metrohm AG CH-9100 Herisau Switzerland Phone +41 71 353 85 85 Fax +41 71 353 89 01 [email protected] www.metrohm.com Column manual Metrosep A Supp 7 (6.1006.6X0) Manual 8.107.8046EN /…
Klíčová slova
mcs, mcsmsm, msmcolumn, columnsequential, sequentialbromide, bromideconductivity, conductivityguard, guardeluent, eluentsuppression, suppressionseparation, separationnitrite, nitritefluoride, fluoridenitrate, nitratephosphate, phosphatesulfate
Measuring organic acids and inorganic anions with ion chromatography mass spectrometry
2023|Agilent Technologies|Technické články
WHITE PAPER Measuring organic acids and inorganic anions with ion chromatography mass spectrometry Two robust and sensitive analytical techniques – ion chromatography (IC) and mass spectrometry (MS) – can be combined, forming a more powerful technique: IC-MS. Superior to other…
Klíčová slova
acids, acidsanions, anionsorganic, organicinorganic, inorganicconductivity, conductivitymisp, mispdrinks, drinkseven, evenmatrices, matricesbistriflimide, bistriflimideoxyhalides, oxyhalidesbromide, bromidetriflate, triflatetechnique, techniquesoft