O Instituto de Pesquisa de Energia Atômica da China (CIAE) anunciou recentemente um importante progresso no desenvolvimento de um dispositivo de monitoramento online para o refrigerante de reatores rápidos resfriados a sódio. Pesquisadores do instituto desenvolveram um protótipo baseado na tecnologia de Espectroscopia de Ruptura Induzida por Laser (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) e, pela primeira vez no mundo, realizaram análises quantitativas das concentrações traço de oxigênio e ferro — impurezas críticas de controle no sódio líquido. Este resultado representa um avanço significativo no controle de qualidade do refrigerante de reatores rápidos resfriados a sódio, e o artigo relacionado foi publicado no periódico internacional de referência em espectroscopia Journal of Analytical Atomic Spectrometry.
O reator rápido resfriado a sódio é uma das principais direções de desenvolvimento da tecnologia de reatores de quarta geração na China. Uma das tarefas essenciais para garantir sua operação segura e eficiente é o monitoramento rápido e de alta precisão do teor de impurezas no sódio líquido utilizado como refrigerante.
A tecnologia de Espectroscopia de Ruptura Induzida por Laser não requer pré-tratamento da amostra, permitindo que os processos de amostragem e medição sejam realizados no mesmo sistema. Portanto, essa tecnologia apresenta vantagens significativas para o monitoramento contínuo do refrigerante de reatores rápidos resfriados a sódio. No entanto, a análise quantitativa de impurezas traço em sódio líquido de alta temperatura é um desafio científico e técnico complexo. Fatores como a alta reatividade química do sódio líquido, a geração de aerossóis de sódio e os respingos do fundido afetam significativamente a precisão das medições.
Para resolver esses problemas, pesquisadores do Instituto de Engenharia de Reatores do CIAE desenvolveram um sistema de monitoramento online baseado na tecnologia LIBS. No projeto do dispositivo, foi adotado pela primeira vez um método inovador de purga direcional com gás, eliminando efetivamente os efeitos dos aerossóis de sódio e dos respingos do fundido nos resultados das medições.
Além disso, utilizando recursos laboratoriais acreditados pelo Comitê Nacional de Credenciamento da China (CNAS), os pesquisadores superaram de forma independente um dos desafios mais difíceis — a técnica de preparação de amostras padrão de sódio líquido contendo impurezas traço. Com isso, estabeleceram pela primeira vez no mundo uma curva de calibração para a determinação do teor de impurezas de controle em sódio líquido utilizando a espectroscopia de ruptura induzida por laser. A próxima fase do projeto envolverá o desenvolvimento e os testes de um protótipo de engenharia. Espera-se que este resultado forneça um suporte importante para a atualização dos sistemas de análise e monitoramento de refrigerantes de reatores rápidos resfriados a metal líquido, além de acumular a base técnica necessária para futuros projetos, como a nova geração de reatores rápidos resfriados a sódio integrados.