核電是戰略高科技產業，是清潔能源產業的重要組成部分。中國是目前世界商用核電發展速度Z快的國家。截至2021年8月，中國大陸投入商用運行的核電機組共50臺，主力堆型為壓水堆（PWR）。發展大型先進PWR核電站是優化我國電力結構、緩解能源和環境壓力的重要途徑，是中國穩步推進“碳中和”戰略，實現能源轉型發展的重 點方向。以下為PWR原理示意圖：

圖 1 壓水反應堆原理示意圖（來自網絡）

PWR以普通水作為冷卻劑，系統由兩個回路組成。

1 一回路具有很高壓力（約150個大氣壓），使得一回路水加熱至300℃以上而不沸騰。

2 一回路水將反應堆的熱能傳遞到二回路，在二回路產生高溫蒸汽，Z 終由汽輪機推動渦輪發動機運轉產生電能。

在高溫高壓下，水中低至μg/L濃度的氯化物和硫酸鹽等雜質離子，就可以造成核電廠的不銹鋼組件，例如蒸汽發生器，鍋爐管、冷凝器管和渦輪葉片，受應力引起腐蝕開裂。

因此存在水中的離子雜質，是核電水化學監控的重 點。

由于硼是一種很好的中子吸收劑，壓水反應堆(PWR)通常使用硼酸溶液作為一回路冷卻劑以控制核反應。測量硼酸水中的陰離子污染物是監測腐蝕的重要組成部分，由此需要一種可靠的方法來測定硼酸水中痕量陰離子污染。

離子色譜(IC)是電廠水中痕量離子雜質測定必不可少的技術。

在初始燃料周期，硼酸的濃度可高達2500mg/L，為解決高硼酸基體對雜質離子測定干擾的問題，IC較早的方法采用四硼酸鈉淋洗條件。但是這種方法會存在很多問題，比如需要手動配制淋洗液，難以保證淋洗液的一致性；當使用四硼酸鈉梯度淋洗時，會存在顯著的基線漂移，導致檢出限升高，干擾某些離子的積分、定量，如下圖：

圖 2 手配四硼酸鈉梯度淋洗譜圖

賽默飛開創了一種自動在線電解制備四硼酸鹽淋洗液的方法

該方法巧妙地將淋洗液發生器（EG）與硼酸淋洗液相結合，實現了在線電解制備四硼酸鹽淋洗液。

方法中保持硼酸濃度的恒定，通過改變KOH發生濃度，自由實現梯度淋洗。由于淋洗液發生器可電解產生不含碳酸鹽污染的KOH溶液，有助于保持背景電導的一致性，提供穩定的色譜峰響應。淋洗液經抑 制后，硼酸濃度可維持恒定，從而顯著降低梯度過程基線漂移，獲得更可靠的峰積分。

此外，使用2mm微孔色譜柱，配合大體積進樣技術，具有卓 越的靈敏度，可實現5000mg/L高硼酸基體中低于1μg/L常見陰離子的檢測，完全滿足核電硼酸水的監測需要。

圖 3 在線電解制備四硼酸鹽-系統流路圖

圖 5 在線電解制備四硼酸鹽-分析譜圖

在PWR高溫高壓下，高濃度的硼酸會凝結，沉積在燃料棒的金屬氧化物表面。為防止結垢以及弱酸溶液對金屬材質的腐蝕，需要加入一定量的堿液調控pH值。通常加入LiOH，將pH300℃提高到6.9或更高。對應硼酸濃度，Li+濃度通常在1.8～4mg/L范圍內，然而，mg/L的Li+對μg/L的雜質陰離子亦會產生影響。

應對措施

為了解決這一問題，在樣品流路中，采用了淋洗液發生器組件中可以實時消除陽離子雜質污染的CR-CTC（連續再生陽離子捕獲柱），如圖7，有效去除鋰離子，減少潛在干擾。此方案下，氟離子、氯離子、硫酸根的方法檢出限分別低至0.02、0.02、0.28μg/L。

圖 7 含鋰硼酸水分析-系統流路圖

除了含鋰硼酸水分析，離子色譜在核電超純水分析、化學添加劑（多種胺，如嗎啉、乙醇胺、2-二乙基乙醇胺、環乙胺等）的分析、氧清除劑的分析等方面具有廣泛的應用。

解決方案

應對核電水質分析的苛刻挑戰，賽默飛提供完備的解決方案：全流路溫控、高效穩定的Dionex ICS6000離子色譜系統，應對痕量分析的大體積進樣器Dionex AS-HV，連續產生新鮮高純水的Dionex IC Pure水純化系統，應對過程分析的連續流體在線監測系統Dionex Integral。賽默飛愿助力核電企業共成長。

圖 8 Dionex ICS6000離子色譜系統