中国原子能科学研究院(CIAE)近日宣布在钠冷快堆冷却剂在线监测装置研制方面取得重要进展。该院科研人员基于激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)技术，研制出原理样机，并在全球范围内首次利用该技术对液态钠中关键控制杂质——氧和铁的痕量浓度进行了定量分析。这项成果是钠冷快堆冷却剂质量控制领域的一项重要突破，相关论文已发表于国际光谱学领域权威期刊《分析原子光谱学杂志》(Journal of Analytical Atomic Spectrometry)。

钠冷快堆是中国第四代反应堆技术的重点发展方向之一。确保其安全高效运行的关键任务之一，是对用作冷却剂的液态钠中的杂质含量进行快速、高精度的监测。

激光诱导击穿光谱技术无需对样品进行预处理，可在同一系统中完成取样和测量过程。因此，该技术在钠冷快堆冷却剂的连续监测方面具有显著优势。然而，对高温液态钠中微量杂质进行定量分析是一项复杂的科学技术难题。液态钠的高化学活性、钠气溶胶的生成以及熔体的飞溅等因素，都会对测量精度产生显著影响。

为解决这些问题，中国原子能科学研究院反应堆工程研究所的科研人员研发了基于LIBS技术的在线监测系统。装置设计中首次采用了创新性的定向气体吹扫方法，有效消除了钠气溶胶和熔体飞溅对测量结果的影响。

此外，研究人员利用中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的实验室资源，自主攻克了其中一项最具挑战性的难题——含微量杂质的液态钠标准样品制备技术。由此，在全球范围内首次建立了利用激光诱导击穿光谱法测定液态钠中控制杂质含量的校准曲线。该项目下一阶段将开展工程样机的研制与测试工作。预计该成果将为液态金属冷却快中子反应堆冷却剂分析与监测系统的升级提供重要支撑，并为新一代一体化钠冷快堆等未来项目储备必要的技术基础。