Development of Li sensors for its application in fusion technolog
Un dels reptes a provar en els futurs reactors de fusió és la generació de triti mitjançant la reacció nuclear del liti-6 amb neutrons d'alta energia. Aquesta producció de triti es realitzarà als Tritium Breeding Modules (TBM) dels futurs reactors de fusió. Dels diferents dissenys de regeneraci...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/676028 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/676028 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Sensor de liti Metalls fosos Pb-Li eutèctic Electròlits sòlids Ciències naturals, químiques, físiques i matemàtiques 543 |
| Sumario: | Un dels reptes a provar en els futurs reactors de fusió és la generació de triti mitjançant la reacció nuclear del liti-6 amb neutrons d'alta energia. Aquesta producció de triti es realitzarà als Tritium Breeding Modules (TBM) dels futurs reactors de fusió. Dels diferents dissenys de regeneració de triti que s'estan considerant, alguns d’ells utilitzaran l'aliatge eutèctic fos Plom-Liti (Tm = 235 °C). No obstant això, atès que el liti es consumirà, les propietats físiques i químiques d'aquest aliatge variaran a mesura que canviï la seva composició. Per tant, la concentració de liti és un paràmetre clau que cal monitoritzar en temps real. Per a això, els sensors electroquímics basats en electròlits sòlids són dispositius que podrien permetre monitoritzar en temps real la concentració de Li a altes temperatures en mitjans altament reactius. En aquesta Tesi Doctoral s'han desenvolupat sensors electroquímics basats en electròlits sòlids conductors d'ions de liti. Per això es van seleccionar els electròlits Li6BaLa2Ta2O12 (LBLTO) i Li6La3Ta1.5Y0.5O12 (LLTYO), ja que presenten característiques com estabilitat a altes temperatures, i baixa reactivitat en contacte amb Li metàl·lic, humitat i aire, així com alta conductivitat iònica. Els electròlits seleccionats han estat sintetitzats i sinteritzats satisfactòriament, avaluant tant la seva microestructura com les fases cristal·lines formades en el procés. S'ha determinat la conductivitat iònica dels electròlits sinteritzats. Per a això s'ha dissenyat i construït un muntatge experimental per a mesures d'impedància a altes temperatures. Les conductivitats iòniques dels electròlits es van mesurar fins a 200-300 °C. A partir dels resultats s'ha observat que els electròlits van presentar conductivitats iòniques prou altes com per a ser utilitzats en sensors electroquímics. A més, es van obtenir conductivitats similars a les descrites en la bibliografia, demostrant que havien estat produïts amb una qualitat excel·lent. Per a la construcció dels sensors electroquímics, els electròlits sinteritzats en forma de disc s'han unit a un tub d'alúmina. A partir d'aquests sensors s'han realitzat mesures potenciomètriques a altes temperatures (400-600 °C) en diferents aliatges de Pb-Li. Els resultats obtinguts s'han comparat amb valors i relacions teòriques. Durant aquest procés s'ha estudiat el sistema de referència, el rang lineal i la precisió del sensor, així com la seva repetibilitat, reproductibilitat i precisió intermèdia. Després de la seva avaluació, els sensors basats en electròlits LBLTO i LLTYO han mostrat excel·lents resultats. A més, els sensors han determinat amb èxit la concentració nominal de liti en mostres preparades de Pb-Li. Per aquests motius, es va concloure que s'han desenvolupat instruments analítics capaços de monitoritzar la concentració de liti en aliatges de Pb-Li fosos. |
|---|