Recuperación de desorden y daños en óxido de litio irradiado

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Ingeniería Nuclear
• Física de Plasmas

Sus antecedentes:

• El óxido de litio (Li2O) es un material candidato líder para los mantos reproductores de tritio en reactores nucleares de fusión.
• El bombardeo de neutrones en entornos de fusión puede inducir un desorden estructural significativo en Li2O, lo que podría afectar su rendimiento y longevidad.

Objetivo del estudio:

• Cuantificar el desorden creado en el óxido de litio por el bombardeo de neutrones de alta energía.
• Comprender la evolución de este daño a lo largo del tiempo y su dependencia de la temperatura.
• Estimar las capacidades de autocuración del óxido de litio dañado por neutrones en diversas condiciones térmicas.

Principales métodos:

• Utilización de parámetros de orden de Steinhardt para caracterizar los entornos atómicos locales y distinguir entre sitios intersticiales y de red en la estructura dañada de Li2O.
• Análisis de la evolución temporal de la acumulación y recuperación de daños.
• Modelado del proceso de curación en un rango de temperaturas para determinar el tiempo necesario para la recuperación estructural.

Principales resultados:

• Los parámetros de orden de Steinhardt diferencian eficazmente los sitios de iones de Li en la red de Li2O dañada por neutrones.
• La evolución del desorden estructural se rastreó con éxito a lo largo del tiempo.
• Los tiempos de curación estimados indican un mínimo a temperaturas relevantes para las condiciones de funcionamiento de los mantos reproductores de fusión.

Conclusiones:

• El bombardeo de neutrones induce un desorden medible en el óxido de litio, caracterizado por cambios en los entornos de los iones de Li.
• El proceso de autocuración en el óxido de litio depende de la temperatura, y se observan tasas de recuperación óptimas cerca de las temperaturas operativas típicas de los mantos reproductores.
• Estos hallazgos respaldan la viabilidad del óxido de litio como material reproductor de tritio en reactores de fusión, siempre que se consideren los mecanismos de curación.