A causa de l’augment de la demanda energètica mundial durant els últims anys i a la perspectiva que aquesta creixi al futur, existeixen, des de fa anys, múltiples vies de recerca centrades a millorar i augmentar la generació d’energia. L’energia de fusió està cridada a jugar un paper important al panorama energètic del futur, amb diversos projectes destinats al desenvolupament d’aquesta tecnologia, com és el projecte ITER – International Termonuclear Experimental Reactor, un projecte internacional molt ambiciós. Els dos isòtops d’hidrogen que s’utilitzaran com a combustible són deuteri i triti: mentre que el deuteri es pot obtenir de l’aigua de mar, l’inventari global de triti és limitat. Per tant, una de les característiques necessàries dels reactors de fusió és que siguin autosuficients en triti.
Desenvolupament de sensors electroquímics per a la seva aplicació en fusió
Una de les formes d’obtenció de triti és a partir de 6Li dissolt en plom fos (LLE – Lithium Lead Euthectic), que serà el sistema de producció a les TBM – Tritium Breeding Blankets, un dels elements fonamentals dels reactors de fusió. El monitoratge del liti és essencial en aquesta producció, a causa del fet que es va consumint en l’aliatge eutèctic i és fonamental el seu control. Per això, es requereixen sensors ràpids i fiables tant per a la gestió de triti en el cicle del combustible com en els seus sistemes de processament, així com d’eines de mesura en línia per determinar la concentració de liti al LLE i facilitar així la seva re-dosificació durant el funcionament.
Els investigadors del laboratori d’Electroquímica, del grup EQBA – Electroquímica i Bioanàlisi d’IQS School of Engineering, treballen des del 2009 en l’àrea de recerca dels sensors electroquímics per a ser utilitzats en el context de l’energia de fusió. Ara, en el marc del projecte ECSENFUS, treballen en el desenvolupament de sensors electroquímics de liti i triti per a la seva aplicació en LLE fos, basats en l’ús d’electròlits sòlids conductors iònics d’ió liti i protó respectivament. Liderats pels Dr. Jordi Abellà Iglesias i Sergi Colominas Fuster, aquest grup d’investigadors ja tenen àmplia experiència en el desenvolupament d’aquest tipus de sensors, amb resultats previs que indiquen que es tracta d’uns sensors que presenten una sensibilitat i velocitat de resposta adients als requisits necessaris (tesis doctorals Dr. Eduard Juhera i Dr. Marc Nel·lo).
El projecte ECSENFUS s’engloba a la Prioritat Temàtica 5 – Clima, Energia i mobilitat del Pla Estatal de Recerca Científica, Tècnica i d’Innovació (PEICTI) 2021-2023, en la línia estratègica Canvi climàtic i descarbonització.
Els objectius generals del projecte són el desenvolupament de tecnologies necessàries per a l’energia de fusió, en concret d’eines per a la mesura de triti als Breeding Blankets, d’eines per determinar i mesurar en línia la concentració de liti al LLE al regenerador líquid, i facilitar així la re-dosificació de liti durant el funcionament, i d’eines per a la determinació d’impureses en liti fos.
Aquests objectius generals es desenvoluparan en els objectius específics següents:
- Aplicació de sistemes de discriminació isotòpica d’hidrogen a electròlits ceràmics.
- Avaluació de la influència isotòpica en la resposta de conductors iònics de protó.
- Desenvolupament de sistemes de fabricació d’elements ceràmics per a sensors.
- Desenvolupament de prototips de sensors d’hidrogen per a circuits experimentals.
- Desenvolupament de prototips de sensors de liti per a circuits experimentals.
- Determinació d’impureses en liti: hidrogen i oxigen.
Aquest projecte rep finançament de l’Agència Estatal d’Investigació – Ministerio de Ciencia, Innovacion y Universidades (PID2022-140347OB-I00).
