核电厂测量一回路冷却剂中硼酸浓度的不确定度评定

吕传君

【摘 要】一回路冷却剂中的硼酸浓度是压水堆核電厂化学控制中的一项重要参数。论文从化学实验室分析硼酸浓度的方法出发，构建了一个数学模型，讨论了影响不确定度的各个分量，最终对硼酸浓度分析的不确定度进行了评定。

【关键词】不确定度;硼酸;核电厂

【Keywords】uncertainty; boron acid; nuclear power plant

【中图分类号】TL353+.1                                             【文献标志码】A                                       【文章编号】1673-1069（2018）12-0194-03

1 引言

在压水反应堆核电机组的一回路冷却剂中，硼酸是一种最为主要的添加剂。硼酸中含有的B-10同位素是良好的中子吸收剂，而硼酸中B-10同位素的丰度可以认为是固定不变的常数，通过调整一回路中的硼酸浓度，即可以限制链式反应中的中子产额，从而达到控制反应堆反应性的目的。因此，准确地测量冷却剂中的硼酸浓度，是压水反应堆核电机组化学控制调节的一项核心任务。

由于压水反应堆核电机组的一回路冷却剂以除盐纯水为主体，其中除添加的硼酸外无其他酸性物质，因此，可以通过酸碱滴定的方法来简便快捷地测量硼酸浓度，测得的硼酸浓度通常会转化为硼元素的质量比浓度（以下简称为B浓度）来表示。

本文中的实验内容即使用自动滴定仪对样品溶液中B浓度进行测定，并对测定结果的不确定度进行了评定和计算。

2.2 实验原理及方法

硼酸是一种三元弱酸，通过向其中添加甘露醇，可以使其转化为一元中强酸，在使用NaOH作为滴定剂进行滴定时，B可以与NaOH以1：1的摩尔比进行反应。自动滴定仪的pH测量电极在滴定过程中连续测量溶液的pH，以等当量点作为滴定终点，通过滴定剂的消耗体积来计算样品中的B浓度。

实验时，首先使用已知B浓度的硼酸标准溶液对NaOH滴定剂进行标定，准确称量约5g硼酸标准溶液，加入约1g甘露醇，在自动滴定仪上使用NaOH滴定剂进行滴定，仪器自动判断滴定终点并记录滴定剂的消耗体积，计算滴定剂的相对浓度。然后再准确称量约5g样品，加入约1g甘露醇，重复以上的滴定过程，仪器记录滴定剂的消耗体积，再结合滴定剂的相对浓度，计算样品中的B浓度。

3 分析不确定度的评定

3.1 数学模型

由实验的方法可知，滴定剂的标定和样品测量的两个过程均对最终测量结果的不确定度有贡献，而由于两次使用的滴定剂完全相同，滴定剂的绝对浓度对不确定度没有贡献，综上，可得该实验过程的分析不确定度评定的数学模型如下：