Sensores ópticos de distancia de largo alcance para la detección de la superficie libre de metal líquido
Autores: Brenneis, Björn
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Sensores ópticos de distancia de largo alcance para la detección de la superficie libre de metal líquido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Tecnología de plantas de energía de fusión
Materiales dedicados a DEMO
Fuente de neutrones orientada a IFMIF/DEMO
Flujo de litio líquido
Estructuras de ondas estables
Sensores ópticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Para la demostración de la tecnología de plantas de energía de fusión, son necesarios materiales dedicados a DEMO para hacer frente al duro entorno de los neutrones de alta energía. Con este propósito, se planea construir la instalación internacional de irradiación de neutrones para materiales de fusión IFMIF/DEMO Oriented Neutron Source (DONES) en Granada, España. En la instalación DONES, un haz de deuterones que impacta en el objetivo de litio produce un flujo de neutrones de alta energía. Debido a la alta densidad de potencia, el objetivo sin ventana es un flujo de litio líquido en una ducto con una placa trasera cóncava. Para mantener el calor liberado por el haz dentro del litio líquido y evitar su intrusión en la placa trasera, es crucial una configuración estable del flujo de superficie libre con un grosor de capa de 25 +/- 1 mm. En particular, las estructuras de onda estables, llamadas estelas, que ocurren por impurezas acumuladas en el borde de la boquilla, pueden causar una disminución crítica local en el grosor de la capa de más de 1 mm. Por lo tanto, es necesario comprender mejor la naturaleza de estas estelas y poder monitorear el perfil de la superficie para apagar el haz en caso de una pérdida crítica de grosor, pero evitar apagados no intencionados. En el contexto de este trabajo, se probaron sensores ópticos actualmente disponibles en su capacidad para detectar una superficie de metal líquido especular a distancias de medición de varios metros. Después de una selección inicial, se consideraron dos sensores ópticos. Se realizaron experimentos con la aleación de metal líquido GaInSn y simulaciones con el software Blender de los sensores ópticos seleccionados para su capacidad de medir distancias de metal líquido. Los resultados mostraron una dependencia significativa de los resultados de medición en la ondulación de la superficie del metal líquido. Sin embargo, fue posible resolver la superficie de metal líquido ondulada con una resolución suficiente para detectar estructuras de estela críticas.
Descripción
Para la demostración de la tecnología de plantas de energía de fusión, son necesarios materiales dedicados a DEMO para hacer frente al duro entorno de los neutrones de alta energía. Con este propósito, se planea construir la instalación internacional de irradiación de neutrones para materiales de fusión IFMIF/DEMO Oriented Neutron Source (DONES) en Granada, España. En la instalación DONES, un haz de deuterones que impacta en el objetivo de litio produce un flujo de neutrones de alta energía. Debido a la alta densidad de potencia, el objetivo sin ventana es un flujo de litio líquido en una ducto con una placa trasera cóncava. Para mantener el calor liberado por el haz dentro del litio líquido y evitar su intrusión en la placa trasera, es crucial una configuración estable del flujo de superficie libre con un grosor de capa de 25 +/- 1 mm. En particular, las estructuras de onda estables, llamadas estelas, que ocurren por impurezas acumuladas en el borde de la boquilla, pueden causar una disminución crítica local en el grosor de la capa de más de 1 mm. Por lo tanto, es necesario comprender mejor la naturaleza de estas estelas y poder monitorear el perfil de la superficie para apagar el haz en caso de una pérdida crítica de grosor, pero evitar apagados no intencionados. En el contexto de este trabajo, se probaron sensores ópticos actualmente disponibles en su capacidad para detectar una superficie de metal líquido especular a distancias de medición de varios metros. Después de una selección inicial, se consideraron dos sensores ópticos. Se realizaron experimentos con la aleación de metal líquido GaInSn y simulaciones con el software Blender de los sensores ópticos seleccionados para su capacidad de medir distancias de metal líquido. Los resultados mostraron una dependencia significativa de los resultados de medición en la ondulación de la superficie del metal líquido. Sin embargo, fue posible resolver la superficie de metal líquido ondulada con una resolución suficiente para detectar estructuras de estela críticas.