ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Desenvolvimento de método potenciométrico para a determinação de boro em um sistema de refrigeração da Usina Nuclear de Angra 2
AUTORES: MENEZES, M.F. (ELETRONUCLEA) ; LIMA, R. DA S. (ELETRONUCLEA)
RESUMO: A determinação potenciométrica de boro em sistema de refrigeração do sistema primário, constituído por uma solução de hidrazina (HZ), será um método alternativo para indicar o vazamento do sistema primário(radioativo) para esse sistema. O objetivo deste trabalho é desenvolver um método, avaliando a interferência da HZ, para a determinação potenciométrica de boro. Foram aplicadas técnicas de diluição(D), de adição padrão(AD), de destruição de HZ(DHZ), de D+AD e de AD+DHZ em amostras de concentrações de 5 a 200mg/L de HZ para concentrações fixas de 10mg/L de boro formando seis séries de diferentes proporções. A avaliação foi feita com base nos resultados de desvio padrão e erro percentual. As séries de DHZ e AD+DHZ foram as mais estáveis. A próxima etapa será a validação dos métodos.
PALAVRAS CHAVES: potenciometria, boro, hidrazina
INTRODUÇÃO: A Usina Nuclear de Angra 2 utiliza o boro no líquido refrigerante do reator nuclear (sistema primário) como moderador de nêutrons para monitorar a reatividade do núcleo do reator nuclear através da sua queima conforme a reação: 10B(n,alfa)7Li(1). O líquido refrigerante do núcleo do reator nuclear é constituído basicamente por uma solução de ácido bórico(1).
O sistema primário é refrigerado por um sistema fechado, constituído por uma solução de hidrazina (HZ) responsável pelo seqüestro de qualquer oxigênio presente no líquido do refrigerante mitigando ou evitando a corrosão(1).
Atualmente, a identificação de vazamento do sistema primário para o sistema de refrigeração é feita por análise radioquímica. A determinação potenciométrica(2) de boro no sistema que refrigera o sistema primário será um método alternativo para indicar o vazamento do sistema primário (radioativo) para esse sistema.
As Usinas Nucleares de Angra 1 e 2 possuem como uma das filosofias e diretrizes garantir a segurança dos trabalhadores da Central Nuclear. Dessa forma, qualquer vazamento de líquido radioativo para outro sistema fechado, por mínimo que seja, obriga a Usina Nuclear a tomar medidas imediatas para identificar e reparar a origem do vazamento.
Normalmente, as usinas nucleares utilizam a titulação potenciométrica de boro mediante o emprego de manitol para transformar o ácido bórico em ácido forte e assim poder titular com solução de hidróxido de sódio, ou seja, titulação ácido-base forte(1). Foi identificado que a HZ apresenta interferência na titulação potenciométrica de boro. Assim sendo, este trabalho tem por objetivo desenvolver um método potenciométrico para a determinação de boro, avaliando a interferência da HZ, em amostras do principal sistema de refrigeração do sistema primário.
MATERIAL E MÉTODOS: Foi utilizado titulador automático Mettler, modelo DL-70.
Balança analítica de 4 casa decimais.
Soluções com concentrações de 5 a 200mg/L de HZ para uma concentração fixa de 10mg/L de boro formando seis séries.
As técnicas aplicadas foram: diluição(D); adição padrão (AD) fixa de 10mg/L; destruição de HZ(DHZ); D + AD e AD + DHZ.
As análises foram em triplicatas, menos as séries A, C e D que foram duplicatas.
A série A consistiu da análise direta nas proporções 0,5:1; 1:1; 2:1; 5:1; 8:1; 10:1 e 20:1; a série B da análise com diluição de duas vezes a amostra, nas proporções 0,5:1; 1:1; 2:1; 5:1 e 10:1; a série C da análise com diluição de cinco vezes nas proporções 5:1 e 10:1; a série D da análise com diluição de cinco vezes e AD nas proporções 5:1 e 10:1; a série E da análise com destruição de HZ nas proporções 5:1; 10:1 e 20:1; e a série F da análise com destruição de HZ e AD. A Tabela 1 apresenta os resultados encontrados na forma de erro percentual em relação ao valor esperado de 10mg/L.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O critério de aceitação adotado foi de erro percentual < 10% e estabilidade do desvio padrão. A observação dos gráficos potenciométricos obtidos e a proporcionalidade entre a HZ e o boro também fizeram parte da avaliação.
A série A apresentou flutuações para as proporções acima da 1:1, embora as proporções de 8:1 e 10:1 tenham atendido ao critério de aceitação. A série B apresentou flutuações para as proporções 5:1 e 10:1. Os resultados das proporções 0,5:1, 1:1 e 2:1 podem ser reavaliados pois os desvios foram satisfatórios. A série C e D apresentaram resultados com flutuação seja no desvio padrão ou no erro percentual.
Os resultados indicaram que a HZ não influenciou: as análises diretas até a proporção de 1:1; as análises com diluição em duas vezes até a proporção de 2:1; e a todas as análises com destruição de HZ e AD. Entretanto, as séries E e F, DHZ e DHZ+AD respectivamente, apresentaram maior estabilidade.
CONCLUSÕES: As técnicas de destruição de hidrazina(DHZ) e destruição de hidrazina + adição padrão (DHZ+AD) nas proporções investigadas apresentaram boa repetibilidade.
Outras técnicas, em algumas proporções, também atenderam o critério de aceitação de <10%, entretanto não apresentaram boa repetibilidade.
As técnicas de destruição de hidrazina(DHZ) e de destruição de hidrazina + adição padrão (DHZ+AD) por apresentarem os melhores resultados serão validadas para depois serem aplicadas na Usina Nuclear de Angra 2.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1 – ELETROBRÁS TERMONUCLEAR S.A. – ELETRONUCLEAR, Chemisty Manual – Reactor Coolant System, vol.1, 1998, 92.
2 – SKOOG, D.A. Principies of Instrumental Analysis, 3a Edição, Editora Saunders, cap.20, 1984, 600-640.
