{"id":3496,"date":"2021-11-10T11:26:53","date_gmt":"2021-11-10T10:26:53","guid":{"rendered":"https:\/\/fusioncat.es\/?p=3496"},"modified":"2022-03-10T16:51:12","modified_gmt":"2022-03-10T15:51:12","slug":"iqs2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/noticies\/iqs2\/","title":{"rendered":"[Tech] Desenvolupament de sensors electroqu\u00edmics per a la quantificaci\u00f3 de liti a les TBM basades en l\u2019eut\u00e8ctic Pb-Li"},"content":{"rendered":"

Un dels objectius que cal assolir en el desenvolupament dels reactors de fusi\u00f3 nuclear \u00e9s la generaci\u00f3 de triti a l\u2019interior del tokamak. Aquest proc\u00e9s es realitzar\u00e0 a l\u2019interior dels Tritium Breeding Modules<\/i> (TBM), on <\/span>6<\/sup><\/span>Li \u00e9s impactat per un neutr\u00f3 d\u2019alta energia per alliberar heli i triti. Una de les propostes per aquests m\u00f2duls \u00e9s fer \u00fas de l\u2019aliatge eut\u00e8ctic plom-liti (Figura 1).<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

\"Figura

Figura 1.<\/strong> Representaci\u00f3 del proc\u00e9s de generaci\u00f3 de triti a una breeding blanket d\u2019eut\u00e8ctic Pb-Li i la seva transformaci\u00f3 a l\u2019aliatge Pb-Li hipoeut\u00e8ctic.<\/small><\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

Durant aquest proc\u00e9s de generaci\u00f3, el liti es va consumint i, per tant, l\u2019aliatge que inicialment era eut\u00e8ctic, s\u2019acaba transformant en un aliatge hipoeut\u00e8ctic amb baix contingut en liti. Es per aquest motiu que \u00e9s necessari desenvolupar sensors que permetin quantificar-lo en continu. Un dels objectius de la participaci\u00f3 d\u2019IQS al projecte FusionCAT \u00e9s el desenvolupament de sensors electroqu\u00edmics de liti que permetin controlar-lo dins l\u2019aliatge de plom-liti fos. <\/span><\/p>\n

De forma similar als sensors d\u2019hidrogen que ja van ser explicats a la primera part d\u2019aquesta s\u00e8rie d\u2019articles, Contribuci\u00f3 del Laboratori de M\u00e8todes Electrom\u00e8trics d\u2019IQS al projecte FusionCAT: sensors d\u2019hidrogen<\/span><\/a>, els sensors electroqu\u00edmics de liti s\u00f3n sensors constru\u00efts mitjan\u00e7ant un electr\u00f2lit en estat s\u00f2lid. Aquests materials han de ser estables sota les condicions de les breeding blankets<\/i>. No obstant aix\u00f2, existeix una difer\u00e8ncia en el funcionament d\u2019aquests sensors. Mentre que els sensors d\u2019hidrogen que es van explicar pr\u00e8viament tenien un funcionament amperom\u00e8tric, els sensors que proposem per a dur a terme les mesures de liti s\u00f3n sensors potenciom\u00e8trics (veure Figura 2). <\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

\"Figura

Figura 2.<\/strong> Comparaci\u00f3 entre sensors: A) Amperom\u00e8trics i B) Potenciom\u00e8trics.<\/small><\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

Els sensors amperom\u00e8trics (Figura 2A) mesuren el corrent electroqu\u00edmic associat a l\u2019esp\u00e8cie d\u2019inter\u00e8s quan s\u2019aplica una difer\u00e8ncia de potencial entre els el\u00e8ctrodes del sensor. En aquests sensors, existeix un transport m\u00e0ssic entre un el\u00e8ctrode i l\u2019altre. En canvi, els potenciom\u00e8trics (Figura 2B) treballen comparant la mostra d\u2019inter\u00e8s amb una mostra de refer\u00e8ncia de concentraci\u00f3 en l\u2019esp\u00e8cie d\u2019inter\u00e8s coneguda. A causa de la difer\u00e8ncia de concentraci\u00f3 entre ambd\u00f3s el\u00e8ctrodes, es genera una difer\u00e8ncia de potencial electroqu\u00edmica, la qual es relaciona amb l\u2019equaci\u00f3 de Nernst (Equaci\u00f3 1).<\/span><\/p>\n

\"Eq.

Eq. 1<\/strong><\/small><\/p><\/div>\n

On \u0394E \u00e9s la difer\u00e8ncia de potencial (V), R \u00e9s la constant dels gasos ideals (8.314 J\u00b7mol<\/span>-1<\/sup><\/span>\u00b7K<\/span>-1<\/sup><\/span>), T \u00e9s la temperatura (en K), n \u00e9s el nombre d\u2019electrons involucrats a la reacci\u00f3 electroqu\u00edmica, F \u00e9s la constant de Faraday (96485.34 C\u00b7mol<\/span>-1<\/sup><\/span>) i i s\u00f3n l\u2019activitat de liti a l\u2019el\u00e8ctrode de treball i de refer\u00e8ncia, respectivament.<\/span><\/p>\n

Els sensors potenciom\u00e8trics s\u00f3n una bona opci\u00f3 per a la mesura de liti en sistemes met\u00e0l\u00b7lics, ja que la seva resposta no \u00e9s dependent de l\u2019\u00e0rea, la qual cosa permet l\u2019\u00fas de sensors de petites dimensions. A la Figura 3 es mostra un esquema dels sensors desenvolupats per a la mesura de liti.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

\"Figura

Figura 3<\/strong>. Representaci\u00f3 del sensor electroqu\u00edmic de liti.<\/small><\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

Els sensors estan formats per un disc cer\u00e0mic conductor de liti, com Li<\/span>6.35<\/sub><\/span>Ga<\/span>0.25<\/sub><\/span>La<\/span>2.9<\/sub><\/span>Sr<\/span>0.1<\/sub><\/span>Zr<\/span>2<\/sub><\/span>O<\/span>12<\/sub><\/span>, el qual est\u00e0 unit a un tub d\u2019al\u00famina mitjan\u00e7ant un ciment vitri. L\u2019el\u00e8ctrode de refer\u00e8ncia \u00e9s un aliatge Pb-Li de concentraci\u00f3 en liti coneguda a la part interna del sensor. L\u2019el\u00e8ctrode de treball \u00e9s l\u2019aliatge de Pb-Li de concentraci\u00f3 en liti a determinar. Finalment, els dos el\u00e8ctrodes es connecten a un volt\u00edmetre d\u2019alta imped\u00e0ncia per realitzar les mesures. <\/span><\/p>\n

Els experiments es realitzen a l\u2019interior d\u2019una caixa de guants amb una atmosfera inert que mantingui concentracions d\u2019oxigen i humitat inferiors a 1 ppm, per tal d\u2019evitar que els aliatges fosos s\u2019oxidin durant les mesures (Figura 4). <\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

\"Figura

Figura 4.<\/strong> A) Caixa de guants on es porten a terme les mesures electroqu\u00edmiques amb els sensors de liti per metalls fosos<\/small><\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

\"Figura

Figura 4.<\/strong> B) muntatge per a realitzar les mesures.<\/small><\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

La mostra de Pb-Li, la qual es troba en un gresol d\u2019al\u00famina, s\u2019introdueix a l\u2019interior d\u2019un recipient d\u2019acer inoxidable que servir\u00e0 per escalfar. El control de temperatura est\u00e0 format per un termoparell, una resist\u00e8ncia calefactora i un controlador de temperatura PID. El sensor de liti se submergeix a l\u2019interior de la mostra de Pb-Li fosa. Finalment, el sensor es connecta a un volt\u00edmetre d\u2019alta imped\u00e0ncia per tal de registrar la difer\u00e8ncia de potencial. <\/span><\/p>\n

Actualment, el desenvolupament d\u2019aquests sensors es troba a la fase de s\u00edntesi i sinteritzat de diferents materials cer\u00e0mics. Simult\u00e0niament, s\u2019estan realitzant els assajos amb els primers prototips utilitzant aliatges de plom-liti reals. <\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Un dels objectius que cal assolir en el desenvolupament dels reactors de fusi\u00f3 nuclear […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3470,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[44],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3496"}],"collection":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3496"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3496\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3780,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3496\/revisions\/3780"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3470"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3496"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3496"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3496"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}