【微型光谱仪应用】微型光谱仪在核反应堆冷却剂中的应用

一、背景

       在核反应中，核燃料发生裂变产生大量的热能，如果不及时冷却，反应堆温度会不断升高，最终导致反应堆失控。因此，反应堆冷却剂的存在至关重要，它能够吸收和带走燃料产生的热量，使反应堆保持在可控范围之内。

二、应用概述

       熔盐堆是将核燃料融在用作冷却剂的液态氟化盐中的一种液态燃料堆。液态氟化盐既用作冷却剂，也用作核燃料的载体。当冷却剂流出反应堆芯时，可以利用干法分离技术的在线分离，具有良好的放射性耐久性，同时可以作为核燃料载体易分解处理。

图1

        上海某高校专注于核反应堆熔盐冷却剂的研究，该机构使用了海洋光学光谱仪对不同的熔盐冷却剂进行了实验。在实验过程中，在500℃~600℃的高温下，通过在熔盐溶剂中添加不同元素的溶质从而观测熔盐吸收光谱的变化情况，探索熔盐随不同元素溶质的变化趋势，从而获得最佳的核反应堆熔盐冷却剂。

       在实验过程中只需将熔盐放置在图3实验装置的比色皿中，通过高温加热一段时间，待熔盐融化之后，添加不同元素的溶质可立即从光谱仪软件中显示该熔盐冷却剂的吸收光谱图，如图2所示。使用海洋光学便携式的微型光谱仪，大大提高了实验效率。

图2：不同熔盐冷却剂吸收光谱图

图3：测试熔盐冷却剂实验装置图

三、实验装置

       由于需要对高温下熔盐冷却剂中微量的溶质进行分析，我们选配了低杂散光，热稳定性较高的适合用于溶液吸光度测试的OCEAN-HDX-UV-VIS光谱仪。

      典型配置如下：

四、结论

       通过吸收光谱测量方法可以很直观地看到不同元素的溶质样品吸光度存在明显的差异，通过吸收光谱结合化学计量学等数据处理方法，还能分析出更多样品的化学特性，从而获得可以完美替代水冷却和液态金属冷却的熔盐堆冷却剂。