Development of li sensors for its application in fusion technology
- Autores: Marc Nel lo Pascual
- Directores de la Tesis: Jordi Abellà (dir. tes.), Sergi Colominas (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Ramon Llull ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Santi Nonell Marrugat (presid.), Lluís Batet (secret.), David Rapisarda Socorro (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química e Ingeniería Química por la Universidad Ramón Llull
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Uno de los retos a probar en los futuros reactores de fusión es la generación de tritio mediante la reacción nuclear del litio-6 con neutrones de alta energía. Esta producción de tritio se realizará en los Tritium Breeding Modules (TBM) de los futuros reactores de fusión. De los diferentes diseños de regeneración de tritio que se están considerando, algunos de ellos utilizarán la aleación eutéctica fundida Plomo-Litio (Tm = 235 °C). Sin embargo, dado que el litio se consumirá, las propiedades físicas y químicas de esta aleación variarán a medida que cambie su composición. Por lo tanto, la concentración de litio es un parámetro clave que debe monitorizarse en tiempo real. Para ello, los sensores electroquímicos basados ??en electrolitos sólidos son dispositivos que podrían permitir monitorizar en tiempo real la concentración de Li a altas temperaturas en medios altamente reactivos.
En esta Tesis Doctoral se han desarrollado sensores electroquímicos basados ??en electrolitos sólidos conductores de iones de litio. Para ello se seleccionaron los electrolitos Li6BaLa2Ta2O12 (LBLTO) y Li6La3Ta1.5Y0.5O12 (LLTYO) ya que presentan características como estabilidad a altas temperaturas, y baja reactividad en contacto con Li metálico, humedad y aire, así como alta conductividad iónica. Los electrolitos seleccionados han sido sintetizados y sinterizados satisfactoriamente, evaluando tanto su microestructura como las fases cristalinas formadas en el proceso.
Se ha determinado la conductividad iónica de electrolitos sinterizados. Para ello se ha diseñado y construido un montaje experimental para medidas de impedancia a altas temperaturas. Las conductividades iónicas de los electrolitos se midieron hasta 200-300 °C. A partir de los resultados se ha observado que los electrolitos presentaron conductividades iónicas suficientemente altas para ser utilizados en sensores electroquímicos. Además, se obtuvieron conductividades similares a las descritas en la bibliografía, demostrando que habían sido producidos con una calidad excelente.
Para la construcción de los sensores electroquímicos, los electrolitos sinterizados en forma de disco se han unido a un tubo de alúmina. A partir de estos sensores se han realizado medidas potenciométricas a altas temperaturas (400-600 °C) en diferentes aleaciones de Pb-Li. Los resultados obtenidos se han comparado con valores y relaciones teóricas. Durante este proceso se ha estudiado el sistema de referencia, el rango lineal y la precisión del sensor, así como su repetibilidad, reproducibilidad y precisión intermedia. Después de su evaluación, los sensores basados ??en electrolitos LBLTO y LLTYO han mostrado excelentes resultados. Además, los sensores han determinado con éxito la concentración nominal de litio en muestras preparadas de Pb-Li. Por estos motivos, se concluyó que se han desarrollado instrumentos analíticos capaces de monitorizar la concentración de litio en aleaciones de Pb-Li fundidas.
