Desarrollar cerámicas de Li con propiedades adecuadas para ser utilizadas en el manto reproductor de reactores de fusión. Estudiar el comportamiento de especies ligeras, en particular D, en cerámicas de Li en función de: Composición, Microestructura, Temperatura

Carella, Elisabetta

Gonzalez Arrabal, Raquel

González, María

Hernández, Mª Teresa

Zhao, Qiang

Archivo Digital UPM

Caracterización de especies ligeras en cerámicas de Li

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

2o Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
Caracterización de especies ligeras 
en cerámicas de Li 
PROGRAMA 
UNIÓN EUROPEA 
Fondo Social Europeo 
El Fondo Social Europeo Invierte en tu futuro 
M 
TECHNOFUSIÓN (S2009/ENE-1679): Programa de actividades I+D de Comunidad de Madrid 
Elisabetta Carella, CIEMAT 
Maria Gonzalez , CIEMAT 
M. Teresa Hernandez , CIEMAT 
Raquel Gonzalez Arrabal , IFN, UPM 
Qiang Zhao, KUL, Lovaina, Belgica 
UNIÓN EUROPEA 
Fondo Social Europeo 
El Fondo Social Europeo Invierte en tu futuro 
TECHNOFUSION (S2009/ENE 1679): Programa de actividades I+D de Comunidad de Madrid 
2o Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
Desarrollar cerámicas de Li con propiedades adecuadas para 
ser utilizadas en el manto reproductor de reactores de 
fusión. 
Estudiar el comportamiento de especies ligeras, en 
particular D, en cerámicas de Li en función de: 
Composición 
Microestructura 
Temperatura 
UNIÓN EUROPEA 
Fondo Social Europeo 
El Fondo Social Europeo Invierte en tu futuro TECHNOFUSION (S2009/ENE 1679): Programa de actividades I+D de Comunidad de Madrid 
2o Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
* Se analizan tres tipos de cerámicas: 
* Li2Ti03—> Comercial (Alfa Aiser) con una pureza del 99% 
* Li6Si05y L¡4Si04—> sinterizadas en el CIEMAT 
* Las muestras son implantadas con D 
* E= 100 KeV 
* 0= 3x1o17 iones/cm2 
* RT 
* Algunas de las muestras se someten a tratamientos 
térmicos 
* Vacío-1 o5 mbar 
* RT<T<150°C 
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El Fondo Social Europeo Invierte en tu futuro TECHNOFUSION (S2009/ENE 1679): Programa de actividades I+D de Comunidad de Madrid 
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* El comportamiento de las especies ligeras en el interior de 
un material va a depender entre otros factores de la 
microestructura de la muestra —• entender el comportamiento 
de las especies ligeras conlleva conocer la microestructura de la 
muestra. 
¿Qué tipo de estudios hemos realizado? 
XRD 
SEM 
Estudios de porosidad (pignometría de Hg) 
RNRA 
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P r o p i e d a d e s r e l e v a n t e s 
2o Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
Material 
Sinterization conditions 
(K/h) 
Theoretical Density (gr/cc) 
Experimental Density 
(gr/cc) 
Porosity 
Open porous diameter 
(um) 
Grain size ([Am) 
Li:Ti = 
1423/2 
3,43 
2,68 
22% 
1: 2 
600; 6; 0,07 
1,5 
Li:Si = 
1273/2 
2,24 
1,64 
27% 
2:1 
600;100;0,8 
2 
Li:Si = 3:1 
1273/2 
2,17 
2,05 
5,50% 
300 500; 0,25 
1 y 6 (bimodal) 
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CIEMAT 
MAü: lOODa 
LI-ZTIOJ 115VXZ 
HVlZG.G kV MIAU: J&M A HV: Z M fcV 
Las muestras son muy porosas 
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R N R 2° Workshop Prog » Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
* La caracterización de especies ligeras en profundidad se 
lleva a cabo mediante la técnica de RNRA utilizando la 
reacción D(3He, p)4He 
* 640 KeV ^Ebeam < 2500 KeV 
* Dosis= 5|iC 
6DJ 
V.Kh. Alimov et al. Nucl. Instr. and Meth. in 
Phys. Res. B 234 (2005) 169–175 
,p) He nuclear reaction 
e= 135D 
• Thls work, experimental data 
Móller/Besenbacher [1960) 
• * • • •+-•< 
-+—• 
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El Fondo Social Europeo Invierte en tu futuro 
3 4 5 
He energy [MeV] 
TECHNOFUSIÓN (S2000/ENE-1670): Programa de actividades I+D de Comunidad de Madrid 
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tras posibles reacciones nucleares 
16-
14-
a 12-
•¡ 10-
O 
o 
( He,p) nuclear reactions, 0 = 135a 
-B-D^He-pfHe. Ü=1B.3&2MeV 
^ ü ^ 1 ^C(3He.^)1 S N, O = 10jfifi MeV 
-0-2%i(aHe,pnj ]DP. O = E.357 MeV 
V.Kh. Alimov et al. Nucl. Instr. and Meth. in 
Phys. Res. B 234 (2005) 169–175 
5 
He energy [MeV] 
Los protones que estamos no solapan en energía con 
protones generados en otras previsibles reacciones 
nucleares. 
No obstante, para eliminar el fondo, se realizan medidas de 
RNRA a profundidades de la muestra en las que no se ha 
implantado D. 
UNIÓN EUROPEA • 
Fondo Social Europeo 
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¿Que esperamos? 
2.6 
2.4 
2.2 
2.0 
1.8 
1.6 
1.4 
1.2 
1.0 
0.8 
0.6 
0.4 
0.2 
0.0 
i • r 
0 300 600 
r 
900 1200 
Depth (nm) 
1500 1800 2100 
El D se difunde incluso a RT 
Aumentar la T favorece la difusión del D hacia el exterior 
Calentar la muestra a150ºC hace que todo el D comprendido 
en la muestra salga al exterior. 
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Fondo Social Europeo 
El Fondo Social Europeo Invierte en tu futuro TECHNOFUSION (S2009/ENE 1679): Programa de actividades I+D de Comunidad de Madrid 
2o Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
¿Que esperamos? 
2.2 
2.0 
1.8 
1.6 
1.4 
1.2 
1.0 
0.8 
0.6 
0.4 
0.2 
0.0 
1 ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I 
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 
Depth (nm) 
El D se difunde incluso a RT 
Aumentar la T favorece la difusión del D hacia el exterior 
Calentar la muestra a150ºC hace que todo el D comprendido 
en la muestra salga al exterior. 
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2o Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
200 400 600 
i • 1 • 1 • 1 • 1 • r 
800 1000 1200 1400 1600 1800 
* El D se difunde incluso a RT DePth (nm) 
* Aumentar la T favorece la difusión del D haca el exterior 
* Calentar la muestra a150ºC hace que todo el D comprendido 
en la muestra salga al exterior. 
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Comparamos las muestras 
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3,0 -1 
2,5 -
2,0 
1,5 
1,0 -
0,5 -
0,0 
293K 373K 473K 293K 373K 423K 293K 373K 423K 
LLTi0o 
2 3 
Li SiO, 
4 4 
Li SiOc 
6 5 
Annealing Temperature [K] 
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2º Workshop Programa TechnoFusión. Madrid, 18 y 19 junio 2012 
* El D se difunde a RT 
* Aumentar T favorece la difusión de D. 
* Para T>150ºC todo el D se ha escapado de las muestras 
La muestra Li2TiO3 es la que almacena una mayor concentración de D 
La concentración de D en las muestras Li4SiO4 y Li6SiO5 es muy 
similar 
El comportamiento del D en función de la T para estas muestras es 
igual dentro de los márgenes de error de la medida. 
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http://oa.upm.es/19688/1/INVE_MEM_2012_130329.pdf

Caracterización de especies ligeras en cerámicas de Li

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