【微型光譜儀應(yīng)用】微型光譜儀在核反應(yīng)堆冷卻劑中的應(yīng)用

一、背景

       在核反應(yīng)中，核燃料發(fā)生裂變產(chǎn)生大量的熱能，如果不及時(shí)冷卻，反應(yīng)堆溫度會(huì)不斷升高，最終導(dǎo)致反應(yīng)堆失控。因此，反應(yīng)堆冷卻劑的存在至關(guān)重要，它能夠吸收和帶走燃料產(chǎn)生的熱量，使反應(yīng)堆保持在可控范圍之內(nèi)。

二、應(yīng)用概述

       熔鹽堆是將核燃料融在用作冷卻劑的液態(tài)氟化鹽中的一種液態(tài)燃料堆。液態(tài)氟化鹽既用作冷卻劑，也用作核燃料的載體。當(dāng)冷卻劑流出反應(yīng)堆芯時(shí)，可以利用干法分離技術(shù)的在線分離，具有良好的放射性耐久性，同時(shí)可以作為核燃料載體易分解處理。

圖1

        上海某高校專注于核反應(yīng)堆熔鹽冷卻劑的研究，該機(jī)構(gòu)使用了海洋光學(xué)光譜儀對(duì)不同的熔鹽冷卻劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在500℃~600℃的高溫下，通過(guò)在熔鹽溶劑中添加不同元素的溶質(zhì)從而觀測(cè)熔鹽吸收光譜的變化情況，探索熔鹽隨不同元素溶質(zhì)的變化趨勢(shì)，從而獲得最佳的核反應(yīng)堆熔鹽冷卻劑。

       在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需將熔鹽放置在圖3實(shí)驗(yàn)裝置的比色皿中，通過(guò)高溫加熱一段時(shí)間，待熔鹽融化之后，添加不同元素的溶質(zhì)可立即從光譜儀軟件中顯示該熔鹽冷卻劑的吸收光譜圖，如圖2所示。使用海洋光學(xué)便攜式的微型光譜儀，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。

圖2：不同熔鹽冷卻劑吸收光譜圖

圖3：測(cè)試熔鹽冷卻劑實(shí)驗(yàn)裝置圖

三、實(shí)驗(yàn)裝置

       由于需要對(duì)高溫下熔鹽冷卻劑中微量的溶質(zhì)進(jìn)行分析，我們選配了低雜散光，熱穩(wěn)定性較高的適合用于溶液吸光度測(cè)試的OCEAN-HDX-UV-VIS光譜儀。

      典型配置如下：

四、結(jié)論

       通過(guò)吸收光譜測(cè)量方法可以很直觀地看到不同元素的溶質(zhì)樣品吸光度存在明顯的差異，通過(guò)吸收光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)等數(shù)據(jù)處理方法，還能分析出更多樣品的化學(xué)特性，從而獲得可以完美替代水冷卻和液態(tài)金屬冷卻的熔鹽堆冷卻劑。