Debido al aumento de la demanda energética mundial en los últimos años, y a la perspectiva que crezca en el futuro, existen, desde hace años, múltiples vías de investigación centradas en mejorar y aumentar la generación de energía. La energía de fusión está llamada a jugar un papel importante en el panorama energético del futuro, con diversos proyectos destinados al desarrollo de esta tecnología, como es el proyecto ITER – International Termonuclear Experimental Reactor, un proyecto internacional muy ambicioso. Los dos isótopos de hidrógeno que se utilizarán como combustible son deuterio y tritio: mientras que el deuterio se puede obtener del agua de mar, el inventario global de tritio es limitado. Por tanto, una de las características necesarias de los reactores de fusión es que sean autosuficientes en tritio.
Desarrollo de sensores electroquímicos para su aplicación en fusión
Una de las formas de obtención de tritio es a partir de 6Li disuelto en plomo fundido (LLE – Lithium Lead Euthectic), que será el sistema de producción en las TBM – Tritium Breeding Blankets, uno de los elementos fundamentales de los reactores de fusión. La monitorización del litio es esencial en esta producción, debido a que se va consumiendo en la aleación eutéctica, siendo fundamental su control. Por esto, se requieren sensores rápidos y fiables, tanto para la gestión del tritio en el ciclo del combustible, como en sus sistemas de procesamiento, así como de herramientas de medida en línea para determinar la concentración de litio en el LLE y facilitar así su re-dosificación durante el funcionamiento.
Los investigadores del laboratorio de Electroquímica, del grupo EQBA – Electroquímica y Bioanálisis de IQS School of Engineering, trabajan desde el 2009 en el área de investigación de los sensores electroquímicos para ser utilizados en el contexto de la energía de fusión. Ahora, en el marco del proyecto ECSENFUS, trabajan en el desarrollo de sensores electroquímicos de litio y tritio para su aplicación en LLE fundido, basados en el uso de electrolitos sólidos conductores iónicos de ion litio y protón respectivamente. Liderados por el Dr. Jordi Abellà Iglesias y el Dr. Sergi Colominas Fuster, este grupo de investigadores ya tiene amplia experiencia en el desarrollo de este tipo de sensores, con resultados previos que indican que se trata de unos sensores que presentan una sensibilidad y velocidad de respuesta adecuadas a los requerimientos necesarios (tesis doctorales Dr. Eduard Juhera y Dr. Marc Nel·lo).
El proyecto ECSENFUS se engloba en la Prioridad Temática 5 – Clima, Energía y movilidad, del Plan Estatal de Investigación Científica y de Innovación (PEICTI) 2021- 2023, en la línea estratégica Cambio climático y descarbonización.
Los objetivos generales del proyecto son el desarrollo de tecnologías necesarias para la energía de fusión, en concreto de herramientas para la medida de tritio en los Breeding Blankets, de herramientas para determinar y medir en línea la concentración en el LLE en el regenerador líquido, y facilitar así la re-dosificación de litio durante el funcionamiento, y de herramientas para la determinación de impurezas en el litio fundido.
Estos objetivos generales se desarrollarán en los objetivos específicos siguientes:
- Aplicación de sistemas de discriminación isotópica de hidrógeno en electrolitos cerámicos.
- Evaluación de la influencia isotópica en la respuesta de conductores iónicos de protón.
- Desarrollo de sistemas de fabricación de elementos cerámicos para sensores.
- Desarrollo de prototipos de sensores de hidrógeno para circuitos experimentales.
- Desarrollo de prototipos de sensores de litio para circuitos experimentales.
- Determinación de impurezas en litio, hidrógeno y oxígeno.
Este proyecto recibe financiación de la Agencia Estatal de Investigación – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (PID2022-140347OB-I00).
