Способ определения концентрации йодосодержащих веществ, образующихся при переработке отработанного ядерного топлива, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к методам абсорбционной спектроскопии. В изобретении определение концентраций проводят путем одновременного или цикличного во времени измерения поглощения излучения анализируемым раствором на трех длинах волн λ₁, λ₂ и λ₃. Согласно изобретению λ₁ лежит в диапазоне длин волн от 390 до 410 нм, λ₂ - от 440 до 450 нм, λ₃ - от 500 до 700 нм. Технический результат - повышение точности. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Способ определения концентраций иодосодержащих веществ, образующихся при переработке отработанного ядерного топлива, заключающийся в измерении поглощения излучения на трех длинах волн, отличающийся тем, что анализируемый раствор прокачивают через аэрозольный фильтр очистки от нерастворенных частиц, задерживающий частицы до размера α, направляют его в измерительную ячейку, облучаемую излучением на трех длинах волн λ₁, λ₂, λ₃, при этом λ₁ поддерживают в диапазоне длин волн 390 - 410 нм, λ₂ 440 - 450 нм, λ₃ 500 - 700 нм, рассчитывают два коэффициента ξ_i(α) (i = 1, 2), являющиеся отношениями интенсивностей рассеянного излучения на длинах волн λ₁ и λ₂ к интенсивности рассеянного излучения на длине волны λ₃ при размере рассеивающих частиц α, измеряют интенсивности излучения J^*₀₁, J^*₀₂, J^*₀₃ перед вводом в измерительную ячейку на соответствующих длинах волн λ₁, λ₂, λ₃ при прокачке через нее чистого водного раствора азотной кислоты, одновременно измеряют интенсивности излучения J^*₁, J^*₂, J^*₃, прошедшего через измерительную ячейку, затем проводят процесс растворения отработанного ядерного топлива и измеряют интенсивности излучения J₀₁, J₀₂, J₀₃ перед вводом его в измерительную ячейку и интенсивности излучения J₁, J₂, J₃, прошедшего через измерительную ячейку с уже растворенным отработанным ядерным топливом на указанных выше трех длинах волн, рассчитывают концентрации I₂ и IO^-₃ по следующим формулам:

где [I₂] и [IO^-₃] - концентрации I₂ и IO^-₃ соответственно;

L - длина измерительной ячейки;

α_i, β_i(i = 1, 2) - сечения поглощения I₂ и IO^-₃ соответственно на двух указанных выше длинах волн λ₁ и λ₂;

J₀₁, J₀₂ - значения интенсивностей на двух указанных выше длинах волн λ₁ и λ₂, измеренные на входе измерительной ячейки,

J₁, J₂, - значения интенсивностей на двух указанных выше длинах волн λ₁ и λ₂, измеренные на выходе измерительной ячейки в процессе растворения ОЯТ;

k_i(i = 1, 2) - коэффициент, равный отношению интенсивностей J^*_i/J^*_oi, где J^*_i - интенсивность излучения на соответствующих длинах волн, прошедшего через измерительную ячейку, а J^*_oi - интенсивность излучения перед вводом его в измерительную ячейку при прокачке чистого водного раствора азотной кислоты;

J^расс_i (i = 1, 2) - интенсивности рассеяния излучения с длинами волн λ₁ и λ₂, определяемые по формуле

где J^расс₃ - интенсивность рассеяния излучения с длинной волны λ₃, равная разнице между значениями J^*₀₃ и J₀₃;

ξ_i(α) (i = 1, 2) - отношение интенсивностей рассеянного излучения на длинах волн λ₁ и λ₂ к интенсивности рассеянного излучения на длине волны λ₃ при размере рассеивающих частиц α.

2. Устройство для определения концентраций иодосодержащих веществ, состоящее из источника света, излучающего циклично во времени или одновременно на трех длинах волн λ₁, λ₂, λ₃, измерительной ячейки, модулятора излучения, установленного после источника света, синхронного детектора, двух измерителей интенсивности, связанных с синхронным детектором, измерителей температуры и скорости прокачки потока, вычислительного комплекса, связанного с синхронным детектором, измерителями температуры и скорости прокачки потока и первым измерителем интенсивности, частично отражающего зеркала, четырех диафрагм и двух линз, отличающееся тем, что источник света выбран таким, что λ₁ находится в диапазоне длине волн 390 - 410 нм, λ₂ 440 - 450 нм, λ₃ 500 - 700 нм, при этом в месте ввода жидкого раствора в измерительную ячейку установлен аэрозольный фильтр очистки от нерастворенных частиц для задержки частиц до размера α, измерительная ячейка окружена цилиндрическим светонепроницаемым экраном, на пути светового пучка после модулятора излучения установлены последовательно первая диафрагма, частично отражающее зеркало и первый измеритель интенсивности, на пути светового пучка, отраженного от частично отражающего зеркала, установлены последовательно первая линза, вторая диафрагма, измерительная ячейка, третья диафрагма, вторая линза, четвертая диафрагма и второй измеритель интенсивности, при этом вторая диафрагма установлена непосредственно перед измерительной ячейкой, а третья непосредственно за ней, фокальные плоскости первой и второй линз совпадают и расположены посередине измерительной ячейки, а второй измеритель интенсивности установлен в фокальной плоскости второй линзы, при этом все указанные диафрагмы имеют диаметр, равный диаметру светового пучка в данном месте.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в него дополнительно введены третья и четвертая линзы, пятая диафрагма и спектрограф, а в качестве источника света выбрана галогенная лампа, третья линза установлена на пути светового пучка между частично отражающим зеркалом и первым измерителем интенсивности таким образом, что первый измеритель интенсивности расположен в фокальной плоскости данной линзы, спектрограф установлен непосредственно за четвертой диафрагмой, а за спектрографом последовательно установлены пятая диафрагма, четвертая линза и второй измеритель интенсивности, при этом второй измеритель интенсивности находится в фокальной плоскости четвертой линзы, кроме того, управляющий селекцией вход спектрографа связан с вычислительным комплексом.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что источник света представляет собой три непрерывных лазера с длинами волн λ₁, λ₂, λ₃ соответственно, а в устройство дополнительно введены первый, второй и третий узкополосные интерференционные светофильтры с максимумом пропускания на длинах волн λ₁, λ₂ и λ₃ соответственно, пятая и шестая диафрагмы, второе и третье частично отражающие зеркала, третий, четвертый, пятый и шестой измерители интенсивности, связанные с синхронным детектором таким образом, что на пути световых пучков от первого, второго и третьего лазеров после модулятора излучения последовательно установлены соответственно первая, пятая и шестая диафрагмы с диаметрами, равными диаметру световых пучков от первого, второго и третьего лазеров в данном месте, первое, второе и третье частично отражающие зеркала, первый, третий и пятый измерители интенсивности, связанные с вычислительным комплексом, а на пути отражения световых пучков от указанных выше частично отражающих зеркал установлены последовательно первая линза, вторая диафрагма, измерительная ячейка, третья диафрагма, вторая линза, четвертая диафрагма и, соответственно, второй, четвертый и шестой измерители интенсивности, установленные в фокальной плоскости второй линзы, при этом вторая, третья и четвертая диафрагма изготовлены с тремя отверстиями с диаметрами, равными диаметру световых пучков от первого, второго и третьего лазеров в данном месте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20