核電廠測量一回路冷卻劑中硼酸濃度的不確定度評定

呂傳君

【摘 要】一回路冷卻劑中的硼酸濃度是壓水堆核電廠化學控制中的一項重要參數(shù)。論文從化學實驗室分析硼酸濃度的方法出發(fā)，構(gòu)建了一個數(shù)學模型，討論了影響不確定度的各個分量，最終對硼酸濃度分析的不確定度進行了評定。

【關(guān)鍵詞】不確定度;硼酸;核電廠

【Keywords】uncertainty; boron acid; nuclear power plant

【中圖分類號】TL353+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2018）12-0194-03

1 引言

在壓水反應(yīng)堆核電機組的一回路冷卻劑中，硼酸是一種最為主要的添加劑。硼酸中含有的B-10同位素是良好的中子吸收劑，而硼酸中B-10同位素的豐度可以認為是固定不變的常數(shù)，通過調(diào)整一回路中的硼酸濃度，即可以限制鏈式反應(yīng)中的中子產(chǎn)額，從而達到控制反應(yīng)堆反應(yīng)性的目的。因此，準確地測量冷卻劑中的硼酸濃度，是壓水反應(yīng)堆核電機組化學控制調(diào)節(jié)的一項核心任務(wù)。

由于壓水反應(yīng)堆核電機組的一回路冷卻劑以除鹽純水為主體，其中除添加的硼酸外無其他酸性物質(zhì)，因此，可以通過酸堿滴定的方法來簡便快捷地測量硼酸濃度，測得的硼酸濃度通常會轉(zhuǎn)化為硼元素的質(zhì)量比濃度（以下簡稱為B濃度）來表示。

本文中的實驗內(nèi)容即使用自動滴定儀對樣品溶液中B濃度進行測定，并對測定結(jié)果的不確定度進行了評定和計算。

2.2 實驗原理及方法

硼酸是一種三元弱酸，通過向其中添加甘露醇，可以使其轉(zhuǎn)化為一元中強酸，在使用NaOH作為滴定劑進行滴定時，B可以與NaOH以1：1的摩爾比進行反應(yīng)。自動滴定儀的pH測量電極在滴定過程中連續(xù)測量溶液的pH，以等當量點作為滴定終點，通過滴定劑的消耗體積來計算樣品中的B濃度。

實驗時，首先使用已知B濃度的硼酸標準溶液對NaOH滴定劑進行標定，準確稱量約5g硼酸標準溶液，加入約1g甘露醇，在自動滴定儀上使用NaOH滴定劑進行滴定，儀器自動判斷滴定終點并記錄滴定劑的消耗體積，計算滴定劑的相對濃度。然后再準確稱量約5g樣品，加入約1g甘露醇，重復(fù)以上的滴定過程，儀器記錄滴定劑的消耗體積，再結(jié)合滴定劑的相對濃度，計算樣品中的B濃度。

3 分析不確定度的評定

3.1 數(shù)學模型

由實驗的方法可知，滴定劑的標定和樣品測量的兩個過程均對最終測量結(jié)果的不確定度有貢獻，而由于兩次使用的滴定劑完全相同，滴定劑的絕對濃度對不確定度沒有貢獻，綜上，可得該實驗過程的分析不確定度評定的數(shù)學模型如下：