L'Institut chinois de l'énergie atomique (CIAE) a récemment annoncé une avancée majeure dans le développement d'un dispositif de surveillance en ligne du caloporteur des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium. Les chercheurs de l'institut, s'appuyant sur la technologie de spectroscopie de claquage induit par laser (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS), ont mis au point un prototype de principe et ont, pour la première fois dans le monde, réalisé une analyse quantitative des concentrations à l'état de traces de l'oxygène et du fer, impuretés de contrôle clés dans le sodium liquide. Ce résultat constitue une avancée importante dans le domaine du contrôle qualité du caloporteur des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium. L'article correspondant a été publié dans la revue internationale de référence en spectroscopie, le Journal of Analytical Atomic Spectrometry.
Le réacteur à neutrons rapides refroidis au sodium est l'une des orientations de développement prioritaires de la technologie des réacteurs de quatrième génération en Chine. L'une des tâches clés pour garantir son fonctionnement sûr et efficace est la surveillance rapide et de haute précision de la teneur en impuretés dans le sodium liquide utilisé comme caloporteur.
La technologie de spectroscopie de claquage induit par laser ne nécessite aucun prétraitement de l'échantillon et permet de réaliser les processus d'échantillonnage et de mesure dans un même système. Par conséquent, cette technologie présente des avantages significatifs pour la surveillance continue du caloporteur des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium. Cependant, l'analyse quantitative des impuretés à l'état de traces dans le sodium liquide à haute température est un défi scientifique et technique complexe. La haute réactivité chimique du sodium liquide, la génération d'aérosols de sodium et les projections du bain de fusion sont autant de facteurs qui affectent considérablement la précision des mesures.
Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs de l'Institut d'ingénierie des réacteurs du CIAE ont développé un système de surveillance en ligne basé sur la technologie LIBS. La conception du dispositif a, pour la première fois, adopté une méthode innovante de balayage directionnel par gaz, éliminant efficacement l'impact des aérosols de sodium et des projections du bain de fusion sur les résultats de mesure.
De plus, les chercheurs ont utilisé les ressources de laboratoire accréditées par le Service national d'accréditation de la Chine (CNAS) pour surmonter de manière autonome l'un des défis les plus difficiles : la technologie de préparation d'échantillons standards de sodium liquide contenant des impuretés à l'état de traces. Ainsi, pour la première fois dans le monde, une courbe d'étalonnage pour la détermination de la teneur en impuretés de contrôle dans le sodium liquide par spectroscopie de claquage induit par laser a été établie. La prochaine phase du projet consistera à développer et à tester un prototype technique. Il est prévu que ces résultats fournissent un soutien important pour la mise à niveau des systèmes d'analyse et de surveillance du caloporteur des réacteurs à neutrons rapides refroidis par métal liquide, et qu'ils constituent une base technique nécessaire pour de futurs projets tels que la nouvelle génération de réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium intégrés.