La legislación de protección contra radiaciones ionizantes establece límites muy rigurosos sobre la liberación de sustancias radiactivas al medio ambiente. Por este motivo, las plantas que operan con tritio incorporan sistemas específicos de destritiación, cuya función principal es minimizar las emisiones y garantizar tanto la seguridad ambiental como la protección de los trabajadores.
El reto de controlar la permeación de tritio
Uno de los principales desafíos asociados al tritio es su elevada capacidad de difusión a través de numerosos materiales metálicos y estructuras industriales. Este fenómeno, conocido como permeación, puede provocar fugas difíciles de detectar y comprometer la eficiencia y seguridad de los sistemas de procesamiento. Por lo que, resulta fundamental desarrollar modelos capaces de predecir con precisión el comportamiento de tritio y cuantificar las pérdidas asociadas a este fenómeno.
Este artículo se centra en el estudio de la permeación de tritio en un sistema de tratamiento de gases radiactivos y en la evaluación de posibles estrategias de mitigación. El objetivo principal consiste en analizar la cantidad de tritio que se difunde a través de las paredes de tuberías y equipos industriales, así como proponer soluciones que permitan reducir significativamente estas pérdidas.
Para ello, se han desarrollado dos modelos diferentes mediante el software de simulación EcosimPro. El primero de los modelos representa el sistema de referencia a estudiar, mientras que el segundo incorpora un revestimiento interno de alúmina (Al2O3) de 1 µm de espesor en tuberías y componentes críticos, para mitigar la permeación.
La alúmina como barrera para reducir las pérdidas de tritio
La elección de la alúmina como barrera de permeación se debe principalmente a la baja solubilidad que presentan los isótopos de hidrógeno en este material. Además, este recubrimiento posee propiedades mecánicas compatibles con los metales utilizados en las instalaciones, lo que reduce la aparición de tensiones localizadas, lo que a su vez reduce el riesgo de grietas y delaminaciones.
Ambas configuraciones se analizaron bajo las mismas condiciones de operación con el fin de evaluar el efecto del revestimiento sobre la permeación de tritio y cuantificar la reducción obtenida mediante el Factor de Reducción de Permeación (Permeation Reduction Factor, PRF), definido como la relación entre la permeación del sistema sin revestimiento y la permeación del sistema recubierto.
Los resultados obtenidos muestran que la incorporación del revestimiento de alúmina reduce de forma muy significativa la permeación de tritio. El valor calculado de PRF, 9.46ˣ107, evidencia una elevada eficacia de la barrera de alúmina como método de mitigación.
Asimismo, el estudio permitió identificar algunos de los factores más relevantes que afectan al fenómeno de permeación, destacando especialmente la influencia de la temperatura. También se destacó la necesidad de implementar sistemas de recirculación en el circuito para cumplir con los límites de emisión establecidos. En conjunto, los resultados obtenidos confirman que los recubrimientos de Al2O3 constituyen una solución prometedora para mejorar la seguridad y eficiencia de futuras instalaciones de fusión nuclear y sistemas de procesamiento de tritio.
