리튬 이온 선택성 막 document_id A220623067296

가압 수형 원자로에서, 원자로의 노심(core)은 핵분열 에너지를 자유롭게 할 수 있는 중성자 흐름(neutron flow)을 받는 핵분열 물질로 농축된 작은 알(pellet)을 가지는 봉 조립체(rod assembly)로 구성된다. 원자로의 방사능(activity)을 제어하기 위하여, 중성자 흐름을 조절하는 1차 회로의 유체에 사용된 붕산이 소개되었는 바, 그 붕산 분자의 붕소 원자의 동위원소 10은, 실제로, "중성자 독(neutron poison)"으로서 중성자를 흡수하는 특성을 갖는다. 붕소 10 원자 농도는 또한 원자로의 연료 고갈(fuel depletion)과 전력 변화(power variation)에 의존한다. 그러나, 붕산의 사용은 부식으로 인한 방사성 원소의 생성과 같은 많은 일반화된 부식 현상(corrosion phenomena)을 일으키고, 그것은 1차 회로의 유일 구역 (singular zone)으로 이동한다. 실제로, 원자로의 운전 조건(평균 303℃의 온도)하에서, 1차 유체의 pH는, 중성자 흐름 하에 원자로의 노심을 통과함으로써 활성화된 부식 생성물의 방출과 수송에 의해 특징지워지는, 접촉 물질(특히, 오스테나이트 강(austenitic steels))의 일반화된 부식이 일어나는 범위 안에 있다. 이 활성화된 생성물들,γ 및 β방사선의 방사체들은 특히, 섹션 종료시에 유지/보수 작업이 수행되는 동안에, 작업인원(personnel)이 받는 대부분의 방사선량의 원인이 된다. 더욱이, 어떤 특별한 운전 상황에서, 중성자 흐름의 분포에 있어서 교란(disturbance)이 발생할 수 있고, 그러므로, 핵연료 성능에 있어서의 교란, 부식 생성물의 존재와 관련된 1차 회로의 유압 흐름의 교란이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 1차 회로의 pH는 "최소 부식"이라고 일컬어지는 기준값, 즉, 300℃의 온도에 대하여, 국제 권장사항에 따라 7.2와 7.4 사이에 있는 기대되는 pH값으로 유지되어야 한다. 희망하는 기준 값으로 pH를 유지하기 위하여, 부분적으로 붕소를 중화시킴으로써, pH를 고정하기 위한 염기(base)가 1차 냉각 회로에 도입된다. 그 염기는 lithine이나 LiOH(lithium hydroxide)이다. 그 염기는 그 자체로 부식 문제를 거의 수반하지 않는다. pH를 설정값으로 유지하기 위하여, lithine을 감소시키는 것에 관한 명세서 이름(specification name)으로 잘 알려진 lithine과 붕소 농도의 변화의 법칙을 고려할 필요가 있다. 그렇게 하기 위하여, 1차 냉각 회로에서의 리튬 농도의 측정이 이루어져야 한다. 그러므로, 문서 EP-A-0,094,884에 명백하게 설명된 바와 같이, 물 샘플이 1차 회로에서 채취되고, 리튬 농도가 원자 분광법(atomic spectrometry)에 의해 측정된다. 리튬 농도가 만족스럽지 못한 경우, 특히, 1차 유체가 전력 변화로 붕소화(borication)와 희석(dilution)을 필요로 했다면, 후자는 1차 회로에서 lithine의 추가나 초과 리튬의 제거 형태로 조정된다. 그리고나서 제어 측정이 반복된다. 그러나 이런 모든 작업들은 비교적 번거롭다. 왜냐하면, 원자 분광법에 의한 측정에 사용하기 위해 필요한 장비를 수용하기 위하여 이용할 수 있는 연구실을 가질 필요가 있기 때문이다. 그에 더하여, 이 장비는 비교적 고가이고, 특히 값비싼 소모품(가스, 조정(calibration))들을 필요로 하며, 측정을 맡고 있는 조작자(operator) 측에서는 승인된 기술적 숙련과 긴 응용 시간을 필요로 한다. 따라서, 일반적으로 그러한 측정은 기껏해야 하루에 두 번만 수행되며, 농도의 조정은 충분한 정밀도로 일어나지 않는다. 문서 EP-A-0,294,283은 또한 가압 수형 원자로의 1차 냉각 회로에서의 리튬 농도의 측정 방법을 기술한다. 여기에서, 측정된 온도 t에서 리튬 농도를 결정하기 위하여, 동일한 냉각수의 전체 전기 전도도가 다음 식에 따라, 측정된다. β는 특히, 1차 회로의 냉각수 내의 가능한 불순물들의 존재를 고려한 보정 항을 나타내고, β항은 원자 분광법에 의한 리튬 농도의 주기적인 보조 측정에 의해 결정된다. 따라서, 이 방법 및 이 방법의 사용을 위한 장치는 원자 분광법을 완전히 배제하는 것은 불가능하고, 그러므로, 여전히 그대로 필요한 장비의 존재를 필요로 한다. 또한, 주로 생물학적 분석에 사용되는 리튬 이온 선택성 막이 구비된 전위차 전극이 알려져 있다. 따라서, 문서 EP 0,551,769는 특히 생물학적 매체에서 분석용으로 사용할 수 있는 리튬 이온 선택성 전극을 기술한다. 이 전극은 이온 투과 담체(ionophore)로서 6,6-dibenzyl-14-crown-4 ether, 고분자 운반체로서 전체 구성의 40 중량% 이상의 비율로 PVC(polyvinyl chloride), 가소제(plasticizer)로서 다해서 60%보다 높은 비율로 트리 옥틸 인산염(trioctyl phosphate)과 결합된 니트로페닐 옥틸 에테르(nitrophenyl octyl ether), 1% 이하의 비율로 potassium tetrakis(p-chlorophenyl) borate을 함유하는 리튬 이온 선택성 막을 가진다. 문서 US 6,508,921은 6,6-dibenzyl-14-crown-4 ether(2%), PVC(30~40%)와, 트리 옥틸 인산염(trioctyl phosphate)(5~15%)와 결합된 니트로페닐 옥틸 에테르(nitrophenyl octyl ether)(40~60%), potassium tetrakis(p-chlorophenyl) borate(0.1%)를 함유하는 리튬 이온 선택성 막이 구비된 전극을 기술한다. 문서 WO 93/09427은 특히, PVC 고분자(33%)로서 리튬 이온 투과 담체인 6,6-dibenzyl-14-crown-4 ether(0.66%), 도전제(0.044%)로서 potassium tetrakis(p-chlorophenyl) borate, 전체 구성의 대략 66 중량%를 나타내는 아디핀산염이 되는 가소제를 함유하는 양이온 선택성 막을 포함하는 양이온 선택성 전극을 기술한다.