Determination of Trace Nickel and Zinc in Borated Power Plant Waters Containing Lithium Hydroxide Using Nonsuppressed Conductivity Detection
Aplikace | 2014 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
V tlakovodních reaktorech jaderných elektráren hraje chemie primární chladicí vody klíčovou roli při prevenci koroze a minimalizaci radioaktivních polí. Stopové koncentrace niklu a zinku ovlivňují tvorbu aktivačních produktů a degradaci kovových komponent. Spolehlivé stanovení těchto kovů v prostředí s vysokým obsahem boru a lithia umožňuje optimalizovat protikorozní ošetření, snížit náklady na údržbu a omezit vystavení personálu radiaci.
Studie si klade za cíl navrhnout a ověřit jednoduchou, citlivou a robustní metodu pro stanovení nízkých μg/L hladin niklu a zinku ve vodách obsahujících 1000–2500 mg/L boru a 1,8–5 mg/L lithia. Metoda využívá kationtovou výměnnou chromatografii doplněnou o nenávysušovanou vodivostní detekci a předkoncentraci vzorku.
Metoda zahrnuje:
Metoda prokázala:
Navržená metoda eliminuje nutnost složitých postkolonových reagencií, zkracuje dobu analýzy i přípravy, snižuje náklady na spotřební materiál a zachovává vysokou citlivost a selektivitu pro rutinní monitoring jaderných vod.
Potenciální rozšíření zahrnují online/automatizované monitorování, miniaturizaci kolonek, další zlepšení detekčních limitů a úpravy pro speciační analýzu železa (Fe(II)/Fe(III)) nebo dalších kovů.
Metoda kationtové výměnné chromatografie s nenávysušovanou vodivostní detekcí prokázala vysokou citlivost, linearitu a robustnost v náročných matrikách jaderných vod. Je vhodná pro rutinní stanovení stopových koncentrací niklu a zinku a podporuje efektivní řízení chemie chladicího systému.
Iontová chromatografie
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
V tlakovodních reaktorech jaderných elektráren hraje chemie primární chladicí vody klíčovou roli při prevenci koroze a minimalizaci radioaktivních polí. Stopové koncentrace niklu a zinku ovlivňují tvorbu aktivačních produktů a degradaci kovových komponent. Spolehlivé stanovení těchto kovů v prostředí s vysokým obsahem boru a lithia umožňuje optimalizovat protikorozní ošetření, snížit náklady na údržbu a omezit vystavení personálu radiaci.
Cíle a přehled studie / článku
Studie si klade za cíl navrhnout a ověřit jednoduchou, citlivou a robustní metodu pro stanovení nízkých μg/L hladin niklu a zinku ve vodách obsahujících 1000–2500 mg/L boru a 1,8–5 mg/L lithia. Metoda využívá kationtovou výměnnou chromatografii doplněnou o nenávysušovanou vodivostní detekci a předkoncentraci vzorku.
Použitá metodika
Metoda zahrnuje:
- Kationtovou výměnnou chromatografii na analytické koloně IonPac SCS 1 (4 × 250 mm) se strážnou kolonou SCG 1 (4 × 50 mm).
- Eluent sestávající z 2,5 mM metansulfonové kyseliny, 1,2 mM kyseliny šťavelové a 2 mM kyseliny askorbové (pH ~2,6).
- Předkoncentraci 3 mL vzorku na trubicovém koncentrátoru TCC-ULP1 (5 × 23 mm).
- Průtok 1 mL/min, teplotu kolony 30 °C a objem vzorku 3 mL.
- Detekci vodivostním detektorem s nenávysušovanou modulací signálu a reverzní polaritou.
Použitá instrumentace
- Ion chromatografický systém Thermo Scientific Dionex ICS-3000 (DP čerpadlo, DC detektor, AS autosampler).
- Autosampler se stříkačkou 5 mL a jehlou 8,2 mL pro velké objemy.
- Dionex IonPac Mixer pro stabilizaci průtoku eluentu.
- Chromeleon 6.8 pro řízení systému a vyhodnocení chromatogramů.
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda prokázala:
- Limity detekce (LOD) 0,76 µg/L pro nikl a 0,43 µg/L pro zinek (S/N=3).
- Limity kvantifikace (LOQ) 2,5 µg/L pro nikl a 1,42 µg/L pro zinek (S/N=10).
- Lineární rozsah 2,5–25 µg/L pro oba prvky s r² > 0,999.
- Přesnost retence RSD 0,02–0,35 % a plochy 0,7–2,3 %.
- Přesnost stanovení ve vzorcích s 1000–2500 mg/L boru a 1,8–5 mg/L lithia: 94–102 % obnovení.
- Retenční časy mírně stoupají s vyšší koncentrací lithia, bez vlivu na přesnost kvantifikace.
Přínosy a praktické využití metody
Navržená metoda eliminuje nutnost složitých postkolonových reagencií, zkracuje dobu analýzy i přípravy, snižuje náklady na spotřební materiál a zachovává vysokou citlivost a selektivitu pro rutinní monitoring jaderných vod.
Budoucí trendy a možnosti využití
Potenciální rozšíření zahrnují online/automatizované monitorování, miniaturizaci kolonek, další zlepšení detekčních limitů a úpravy pro speciační analýzu železa (Fe(II)/Fe(III)) nebo dalších kovů.
Závěr
Metoda kationtové výměnné chromatografie s nenávysušovanou vodivostní detekcí prokázala vysokou citlivost, linearitu a robustnost v náročných matrikách jaderných vod. Je vhodná pro rutinní stanovení stopových koncentrací niklu a zinku a podporuje efektivní řízení chemie chladicího systému.
Reference
- Nuclear Energy Institute. Key Issues – Electricity Supply, Washington, DC, 2009.
- World Nuclear Association. Nuclear Power Reactors, London, UK, 2009.
- Millet P.J., Wood C.J. Recent Advances in Water Chemistry Control at US PWRs. Proceedings of 58th International Water Conference, 1997.
- Electric Power Research Institute. Pressurized Water Reactor Materials Reliability Program, Palo Alto, CA, 2009.
- International Atomic Energy Agency. Assessment and Management of Ageing of Major Nuclear Power Plant Components Important to Safety, IAEA-TECDOC-1361, 2003.
- Pastina B., Isabey J., Hickel B. The Influence of Water Chemistry on the Radiolysis of the Primary Coolant Water in Pressurized Water Reactors. J. Nucl. Mater., 1999.
- Nordmann F. Aspects on Chemistry in French Nuclear Power Plants. Proceedings of International Conference on the Properties of Water and Steam, Kyoto, 2004.
- Piippo J., Saario T. Influence of Zinc on Oxide Layer Growth in Simulated Primary Coolant. British Nuclear Energy Society Conference, 1996.
- Underwood J.W. Brown’s Ferry Unit 1 Recovery Dose and Source Term Reduction Initiatives, 2005.
- Marchetti L. et al. Corrosion Mechanisms of Ni-Base Alloys in PWR Primary Conditions. Mater. Sci. Forum, 2008.
- Dionex Corporation. Application Note 131: Determination of Transition Metals at ppt Levels in High-Purity Water, 1998.
- Dionex Corporation. Application Note 158: Determination of Trace Sodium and Transition Metals by IC with Nonsuppressed Conductivity, 2004.
- Nováková L., Solich P., Solichová D. HPLC Methods for Simultaneous Determination of Ascorbic and Dehydroascorbic Acids. Trends Anal. Chem., 2008.
- Electric Power Research Institute. PWR Primary Water Zinc Application Guidelines, 2006.
- Keypour H. et al. Studies on the Reactions of Ferric Iron with Ascorbic Acid. Inorg. Chim. Acta, 1986.
- Weiss J. Ion Chromatography, VCH, New York, 1995.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Determination of Trace Copper, Nickel, and Zinc in Boiling Water Reactors Using Nonsuppressed Conductivity Detection
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 286 Now sold under the Thermo Scientific brand Determination of Trace Copper, Nickel, and Zinc in Boiling Water Reactors Using Nonsuppressed Conductivity Detection INTRODUCTION Currently, more than 440 commercial nuclear power plants operate worldwide in 30 countries, providing…
Klíčová slova
nonsuppressed, nonsuppressedconductivity, conductivityzinc, zincbwr, bwrmetals, metalsdionex, dionexnickel, nickelconcentrations, concentrationssub, subcorrosion, corrosiondetection, detectionplants, plantstransition, transitiondetermining, determiningnuclear
Fast and Sensitive Determination of Transition Metals in Power Industry Waters Using Ion Chromatography
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 277 Fast and Sensitive Determination of Transition Metals in Power Industry Waters Using Ion Chromatography INTRODUCTION Successful operation of a nuclear power plant (NPP) demands careful control of water chemistry as coolant systems, steam generator tubes, fuel cladding,…
Klíčová slova
metals, metalstransition, transitionzinc, zincsurrogate, surrogatepwr, pwrpostcolumn, postcolumnbwr, bwrwater, waterlod, lodnickel, nickelconcentrations, concentrationsiron, ironlithium, lithiumnonsuppressed, nonsuppressedboric
Determination of Trace Sodium and Transition Metals in Power Industry Samples by Ion Chromatography with Nonsuppressed Conductivity Detection
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 158 Determination of Trace Sodium and Transition Metals in Power Industry Samples by Ion Chromatography with Nonsuppressed Conductivity Detection INTRODUCTION It is critical for power plants to continuously monitor corrosive ionic impurities in various plant water streams, such…
Klíčová slova
nonsuppressed, nonsuppressedconductivity, conductivitysodium, sodiummetals, metalstransition, transitiondetection, detectionethanolamine, ethanolaminesuppressed, suppressedtrace, tracepower, powerzinc, zinccopper, copperppb, ppbdetermination, determinationconcentrator
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