Análisis de la permeación de tritio en un sistema de tratamiento de gases radioactivos

Abstract

El tritio es un isótopo del hidrógeno radiactivo. Al ser radiactivo, su regulación se rige por la legislación de protección contra radiaciones ionizantes, la cual establece límites estrictos de la propagación de partículas radiactivas al exterior. Por esto, en toda planta en la que se superen estos límites se debe implementar un sistema de tratamiento de gases radiactivos.

Además, el tritio plantea importantes problemas en la seguridad por su capacidad para difundirse a través de diversos materiales y estructuras. El objetivo principal de este proyecto es comprender e investigar la permeación de tritio en sistemas de destritiación. Se busca evaluar la cantidad de tritio que se escapa del sistema y se propone una medida para mitigar esta pérdida.

Se han realizado dos modelos del sistema: un modelo original y un modelo con un revestimiento de alúmina de 1μm en tuberías y equipos. Se ha utilizado este revestimiento por la muy baja solubilidad que presentan los isótopos del hidrógeno en este material. Para realizar las simulaciones del sistema se ha utilizado la herramienta EcosimPro, los modelos en ambos casos tienen las mismas características y condiciones de contorno, introduciendo en el modelo con revestimiento la característica del recubrimiento.

Para evaluar la eficiencia de la barrera que se está estudiando, se ha calculado el factor de reducción de permeación (PRF), el cual ha resultado ser 9,46e7, con este valor se puede concluir que la barrera es altamente eficaz.

Con los modelos terminados, se ha creado una interfaz Excel para poder simular y definir las condiciones de contorno y características de los sistemas sin necesidad de tener instalado el programa de simulación.

Tritium is a radioactive isotope of hydrogen. Given its radioactivity, it is regulated by the ionizing radiation protection legislation, which sets strict limits on the release of radioactive particles into the environment. Therefore, any facility handling tritium must implement a radioactive gas treatment system.

In addition, tritium poses significant safety concerns due to its ability to diffuse through various materials and structures. The main objective of this project is to understand and investigate the permeation of tritium in detritiation systems. This study seeks to evaluate the amount of tritium that escapes from the system and proposes a measure to mitigate this loss.

Two models of the system were created: an original model and a model with a 1μm alumina coating on pipes and equipment. This coating was selected because of the very low solubility of hydrogen isotopes in this material. The EcosimPro tool was used to perform the system simulations. Both models have the same characteristics and boundary conditions, introducing the improvement of the alumina in the model with coating.

To evaluate the efficiency of the barrier under study, the permeation reduction factor (PRF) was calculated, which has been found to be 9,46e7, with this value it can be concluded that the barrier is highly efficient.

With the finished models, an Excel interface was created to be able to simulate and define the boundary conditions and characteristics of the system without the need of having the simulation program installed.