Mediciones elementales e isotópicas en tiempo real de sistemas de sales fundidas mediante espectroscopia de...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería nuclear
• Química analítica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los reactores de sales fundidas (MSR) utilizan sales fundidas como fluido de trabajo, lo que presenta desafíos analíticos únicos debido a la naturaleza compleja, móvil y corrosiva del fluido.
• El seguimiento en tiempo real de la composición elemental y de las especies isotópicas es fundamental para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de las RMS.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la aplicación de la espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS) para el análisis elemental e isotópico en tiempo real de los sistemas de sales fundidas.
• Investigar la capacidad de LIBS para comprender las interacciones sal-gas y las reacciones químicas dentro de un entorno de sal fundida.

Principales métodos:

• Se utilizó un sistema modular de espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS) para controlar la composición elemental y los cambios isotópicos de hidrógeno en una sal eutectica NaNO3-KNO3.
• La sal fundida fue saturada con gases de protío y deuterio, y la corriente de aerosoles de efluentes fue analizada utilizando LIBS con detección simultánea multiespectrométrica.
• LIBS proporcionó datos de desplazamiento isotópico de alta resolución y una amplia cobertura elemental para un análisis exhaustivo.

Principales resultados:

• LIBS monitoreó con éxito los desplazamientos isotópicos de hidrógeno (protio y deuterio) en tiempo real dentro del aerosol de sal fundida.
• La técnica proporcionó cobertura elemental de banda ancha, permitiendo el monitoreo simultáneo de elementos como el hidrógeno y el oxígeno para inferir reacciones químicas, como la formación de vapor de agua.
• Los resultados demostraron la capacidad de LIBS para dilucidar las interacciones químicas y físicas entre gas y sal, incluidos los procesos de difusión.

Conclusiones:

• La espectroscopia de descomposición inducida por láser es una poderosa herramienta analítica para el monitoreo en tiempo real de la composición elemental y los isótopos en entornos difíciles de sales fundidas.
• LIBS ofrece un potencial significativo para mejorar la seguridad operativa y la comprensión de los conceptos avanzados de reactores nucleares como los reactores de sales fundidas.
• El estudio destaca la versatilidad de LIBS para el análisis in situ de las reacciones químicas y las interacciones físicas dentro de los sistemas de sales fundidas.