Библиотеки для проекта MSR Off-Gas Stream - Хантер Эндрюс @ ORNL MSRW 2021

Доклад Хантера Эндрюса «Внедрение датчика лазерно-индуцированной спектроскопии пробоя для анализа отходящих газов реактора на расплавленных солях» был представлен на семинаре по реакторам на расплавленных солях в Национальной лаборатории Ок-Ридж 13 октября 2021 года. Исследование Хантера Эндрюса: К. Майре, Джоанна Макфарлейн, Шей Чапел, Н. Дианна Эзелл. https://msrworkshop.ornl.gov/wp-conte... Разработка технологии анализа отходящих газов для обеспечения возможности внедрения реакторов на расплавленных солях (MSR): зачем использовать лазерно-индуцированную спектроскопию пробоя (LIBS)? Преимущества элементного анализа методом оптической эмиссионной спектроскопии плазмы, индуцированной лазером: – Минимальная или нулевая подготовка образцов; – Подходит для анализа твердых тел, жидкостей и газов; – Типичная чувствительность в ppm; – Квазинесценционно-неразрушающий метод (нанограммы на импульс); – Может быть полностью основан на волоконно-оптической технологии. Проблемы проектирования: • Создание имитации аэрозольного потока; • Разработка измерительной ячейки. Для генерации аэрозольного потока для анализа был выбран коллизионный небулайзер. Размер частиц аэрозоля варьируется от ~1 до 10 мкм в диаметре. Для удержания аэрозольного потока во время измерения использовался метод газовой оболочки. Система газовой оболочки успешно удержала аэрозольный поток. Была изготовлена ​​полная прототипная система измерения аэрозоля. Для системы мониторинга водного аэрозоля были выбраны три репрезентативных элемента: Gd, Nd и Sm: – Все они действуют как нейтронные поглотители в реакторе, поэтому их концентрации представляют интерес для операторов. – Концентрации в жидком резервуаре варьировались от 0 до 2000 ppm – 2000 ppm в резервуаре ≈5 ppb в аэрозольном потоке Были разработаны регрессионные модели с использованием набора калибровочных образцов. Прогнозируемые концентрации валидационных образцов совпали с измерениями ICP-OES. Проведена демонстрация возможностей измерительной системы для мониторинга в реальном времени. Первоначальные прогнозы концентраций оставляли место для улучшения. Для уточнения выбора признаков PLS использовался генетический алгоритм. Модели, отфильтрованные генетическим алгоритмом, показали значительно улучшенные результаты. Криптон и ксенон показали сильные спектральные отклики. Аналиты в тестовых образцах были спрогнозированы с использованием построенных моделей. Концентрация Kr была успешно спрогнозирована в реальном времени. В заключение, мы продемонстрировали возможности LIBS для мониторинга аэрозолей и газов. • Наша система измерения с защитной оболочкой из газа позволяет эффективно измерять поток образца, защищая при этом оптические компоненты. • В двух рассматриваемых исследованиях одновременно количественно определялось несколько элементов. • Для уточнения количественной модели использовался генетический алгоритм. • Мониторинг газов и аэрозолей осуществлялся в режиме реального времени. В дальнейшем планируется завершение создания испытательного стенда для аэрозолей в расплавленной соли и интеграция датчиков LIBS с системами очистки отходящих газов. Плейлист ORNL MSRW 2021:    • ORNL MSRW 2021