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刘燃
核电是战略高科技产业，是清洁能源产业的重要组成部分。中国是目前世界商用核电发展速度最快的国家。截至2021年8月，中国大陆投入商用运行的核电机组共50台，主力堆型为压水堆（PWR）。发展大型先进PWR核电站是优化我国电力结构、缓解能源和环境压力的重要途径，是中国稳步推进“碳中和”战略，实现能源转型发展的重点方向。以下为PWR原理示意图：
图 1 压水反应堆原理示意图（来自网络）
PWR以普通水作为冷却剂，系统由两个回路组成。
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一回路具有很高压力（约150个大气压），使得一回路水加热至300℃以上而不沸腾。
2
一回路水将反应堆的热能传递到二回路，在二回路产生高温蒸汽，最终由汽轮机推动涡轮发动机运转产生电能。
在高温高压下，水中低至µg/L浓度的氯化物和硫酸盐等杂质离子，就可以造成核电厂的不锈钢组件，例如蒸汽发生器，锅炉管、冷凝器管和涡轮叶片，受应力引起腐蚀开裂。
因此存在水中的离子杂质，
是核电水化学监控的重点。
由于硼是一种很好的中子吸收剂，压水反应堆(PWR)通常使用硼酸溶液作为一回路冷却剂以控制核反应。测量硼酸水中的阴离子污染物是监测腐蚀的重要组成部分，由此需要一种可靠的方法来测定硼酸水中痕量阴离子污染。
离子色谱(IC)是电厂水中
痕量离子杂质测定必不可少的技术。
在初始燃料周期，硼酸的浓度可高达2500mg/L，为解决高硼酸基体对杂质离子测定干扰的问题，IC较早的方法采用四硼酸钠淋洗条件。但是这种方法会存在很多问题，比如需要手动配制淋洗液，难以保证淋洗液的一致性；当使用四硼酸钠梯度淋洗时，会存在显著的基线漂移，导致检出限升高，干扰某些离子的积分、定量，如下图：
图 2 手配四硼酸钠梯度淋洗谱图
（点击查看大图）
赛默飞开创了一种
自动在线电解制备四硼酸盐淋洗液的方法
该方法巧妙地将淋洗液发生器（EG）与硼酸淋洗液相结合，实现了在线电解制备四硼酸盐淋洗液。
方法中保持硼酸浓度的恒定，通过改变KOH发生浓度，自由实现梯度淋洗。由于淋洗液发生器可电解产生不含碳酸盐污染的KOH溶液，有助于保持背景电导的一致性，提供稳定的色谱峰响应。淋洗液经抑制后，硼酸浓度可维持恒定，从而显著降低梯度过程基线漂移，获得更可靠的峰积分。
此外，使用2mm微孔色谱柱，配合大体积进样技术，具有卓越的灵敏度，可实现5000mg/L高硼酸基体中低于1µg/L常见阴离子的检测，完全满足核电硼酸水的监测需要。
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在PWR高温高压下，高浓度的硼酸会凝结，沉积在燃料棒的金属氧化物表面。为防止结垢以及弱酸溶液对金属材质的腐蚀，需要加入一定量的碱液调控pH值。通常加入LiOH，将pH300℃提高到6.9或更高。对应硼酸浓度，Li+浓度通常在1.8～4mg/L范围内，然而，mg/L的Li+对µg/L的杂质阴离子亦会产生影响。
应 对 措 施
为了解决这一问题，在样品流路中，采用了淋洗液发生器组件中可以实时消除阳离子杂质污染的CR-CTC（连续再生阳离子捕获柱），如图7，有效去除锂离子，减少潜在干扰。此方案下，氟离子、氯离子、硫酸根的方法检出限分别低至0.02、0.02、0.28µg/L。
图 7 含锂硼酸水分析-系统流路图
（点击查看大图）
除了含锂硼酸水分析，离子色谱在核电超纯水分析、化学添加剂（多种胺，如吗啉、乙醇胺、2-二乙基乙醇胺、环乙胺等）的分析、氧清除剂的分析等方面具有广泛的应用。
解决方案
应对核电水质分析的苛刻挑战，赛默飞提供完备的解决方案：全流路温控、高效稳定的Dionex ICS6000离子色谱系统，应对痕量分析的大体积进样器Dionex AS-HV，连续产生新鲜高纯水的Dionex IC Pure水纯化系统，应对过程分析的连续流体在线监测系统Dionex Integral。赛默飞愿助力核电企业共成长。
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