《Microchemical Journal》：Development and validation of a robust ion chromatographic method for phosphorus determination in nuclear structural steels
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•一种适用于广泛核级不锈钢磷测定的稳健IC方法。•有效去除基体并消除酸的干扰。•在12分钟内实现具有良好分辨率的磷酸盐峰的快速分析。•高硫酸盐耐受性（高达2200:1，w/w）。•宽线性动态范围（0.03–24 ppm），检出限为0.01 ppm。•经分光光度法和BCS认证标
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一种适用于广泛核级不锈钢磷测定的稳健IC方法。
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有效去除基体并消除酸的干扰。
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在12分钟内实现具有良好分辨率的磷酸盐峰的快速分析。
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高硫酸盐耐受性（高达2200:1，w/w）。
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宽线性动态范围（0.03–24 ppm），检出限为0.01 ppm。
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经分光光度法和BCS认证标准物质验证。
引言
在化石燃料资源日益枯竭的背景下，核反应堆被视为满足全球日益增长能源需求的高潜力解决方案，核能提供了一种清洁、高效、经济、安全和可靠的替代能源[1]、[2]、[3]。在核反应堆中，钢作为结构材料是其不可或缺的组成部分之一。不锈钢因其能够承受高温、高压、腐蚀性环境和强辐射场等极端条件，被广泛应用于容纳容器、管道系统、燃料组件、放射性废物储存罐以及其他结构部件等关键组件中。不锈钢在机械强度、抗辐射性、耐腐蚀性和热稳定性方面的卓越组合，使其成为确保核设施长期安全性和可靠性不可或缺的材料[4]、[5]。
根据反应堆设计和运行条件，不同类型的钢被用于核反应堆中。奥氏体不锈钢（304、304L、316、316L）因其优异的高温水环境耐腐蚀性，被广泛用于燃料包壳支撑件、一次回路管道和热交换器[6]、[7]、[8]、[9]、[10]。
核电站的运行不可避免地会引起核燃料和结构材料的变化。由于极端运行条件，包括高温、中子辐照、机械应力和腐蚀性环境，核反应堆中使用的钢材会发生显著的微观组织和力学性能变化。此外，反应堆钢通常含有富铬相、稳定氧化物和被动化表面层，这使得其溶解在分析上颇具挑战性[11]、[12]、[13]。
磷是钢中的一种重要合金元素，可增强强度、硬度、加工性和耐腐蚀性[14]、[15]。然而，磷倾向于在晶界处偏聚，导致脆化和韧性降低，从而不利影响其断裂韧性[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]、[25]。因此，国际标准化组织对钢中的磷含量进行了规定[26]、[27]，使其准确、精密的测定至关重要。
尽管磷在不同基体中的测定已得到广泛综述[28]、[29]、[30]，其通过各种分析方法如电化学方法[31]、荧光法[32]、[33]、色谱法[34]、[35]、ICP-MS[36]、NMR[37]、XRF[38]、比色法[38]、[39]、[40]、拉曼光谱法[41]、ICP-OES[42]和LIBS[43]的测定也已有报道，但关于钢中磷测定的文献仅限于ICP-AES[44]、LIBS[45]、[46]、流动注入法[47]、中子活化分析[48]和分光光度法[49]、[50]。传统方法基于磷钒钼酸盐的形成，随后将其还原为钼蓝络合物进行分光光度法测定[51]、[52]。然而，这些已报道的方法因钢的复杂基体产生干扰而受限。原子光谱技术受光谱干扰的影响，比色法易受共存物种和基体效应的干扰。特别是钢中存在的阳离子会形成竞争性络合物，从而影响磷测定的准确性。因此，开发了一种离子色谱法用于不锈钢材料中磷的测定。虽然离子色谱法已广泛应用于环境基体和非金属基体中磷的测定，但其用于复杂钢基体的应用鲜有报道，主要由于基体干扰和样品制备方面的挑战[53]、[54]。本研究解决了这些局限性，并展示了核级不锈钢中磷测定的适用性。
章节摘要
仪器
本研究使用一台商用离子色谱系统（Dionex，DX-500）进行所有色谱图的获取，该系统由IP20等度泵、外循环模式的阴离子自再生抑制器（ASR5）用于抑制流动相背景电导率，以及带有电导池和DS3稳定器的ED40电导检测器组成。样品通过装有Rheodyne进样器的100 μl环路注入色谱柱。分离在分析分离柱上完成。
不同类别钢的溶解研究
钢是一种复杂的多元合金，包含Fe、C、Mn、S、P、Cr、Ni、Cu、B、Si、Mo等元素，不同牌号和类别的成分各不相同。在本研究中，对来自核反应堆中不同结构部件和不同部位的核级不锈钢样品（SS321、SS316和SS304）进行了完全溶解的探究。系统地评估了一种适用于这些多种钢类型的通用溶解程序。使用了各种酸和酸的……
结论
成功开发了一种稳健、可靠且灵敏的离子色谱法用于核级不锈钢中磷的测定。该方法在不同钢牌（SS321、SS316和SS304）以及不同核反应堆中不同结构部件上展现了出色的适用性。所开发的方法具有新颖性和重要性，因为它成功地将离子色谱法应用于具有挑战性的钢冶金基体，并有效解决了关键……
作者贡献声明
Poonam Verma：可视化、验证、项目管理、方法论、调查、形式化分析、概念化。U.K. Thakur：调查、形式化分析。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的相互竞争的财务利益或个人关系可能会影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢V. V. Raut女士提供BCS认证标准和阳离子交换柱。作者感谢P. S. Ramanjaneyulu博士在稿件方面提供的建议，感谢BARC前放射化学部主任S. Jeyakumar博士、BARC放射分析化学部主任P. J. Jaison博士以及RC&IG副局长S. C. Parida博士的支持。
Poonam Verma | U.K. Thakur
