Cinética de los isótopos del hidrógeno en materiales de interés para la tecnología de los reactores de fusión

Abstract

La caracterización de la cinética de transporte de los isótopos del hidrógeno en materiales de interés para la tecnología de los reactores de fusión es necesaria para la realización de un diseño de cualquier futuro reactor de fusión conforme con una gestión del combustible tritio eficiente. Se han utilizado las técnicas experimentales de evolución de gas de Desorción Isovolumétrica y de Permeación del Centro Común de Investigaciones (JRC-Ispra) para analizar diferentes materiales aplicados en distintos ámbitos de la planta de fusión; abarcando desde el material estructural clásico de la envoltura regeneradora (acero martensítico OPTIFER-IVb), pasando por el material usado en el sistema divertor con componentes de alto flujo (tungsteno) y un material estructural aislante eléctrico avanzado (composite cerámico SiCf/SiC tridimensional), para finalmente ensayar un material de aplicación en el generador de vapor externo (aleación FeCrNi INCOLOY 800). En el estudio de estos materiales se han obtenido los parámetros de transporte de los isótopos de hidrógeno, tanto los correspondientes a un régimen de transporte difusivo (difusividad, solubilidad/constante de Sieverts, permeabilidad, constantes de "trapping"), como a uno superficial (constantes de adsorción y recombinación). Se presentan sendos estudios teóricos que intentan resolver incertidumbres asociadas a efectos isotópicos y a la posibilidad de nucleación de burbujas de helio en el metal líquido tritigénico. A través de los parámetros experimentales anteriores se realiza un cálculo de aplicación de la gestión del tritio en diferentes componentes del reactor, como son dos opciones de envultura tritigénica (A-DC y TAURO), blanco vertical de un divertor y un generador de vapor/DEMO.