CIEMAT experimental proposal on lithium ignition in support of DONES licensing (LiFIRE facility)

Abstract

El lazo de litio de IFMIF-DONES contendrá unos 14 m3 de litio líquido a una temperatura media superior a 300 °C. El litio puede dar lugar a reacciones exotérmicas con varios medios, generando productos de reacción corrosivos y tóxicos y con el riesgo potencial de movilizar radionucleidos en pequeñas cantidades. Se trata por lo tanto de un material peligroso que debe manipularse con seguridad en condiciones normales de funcionamiento y, especialmente, en condiciones de accidente potencial que impliquen derrames de litio y emisiones radiactivas. Aunque el comportamiento de combustión del litio se ha estudiado durante varias décadas, todavía existe una gran dispersión de datos sobre su temperatura real de ignición. En general, la medida de la temperatura de ignición espontánea o inducida de una fuga de litio fundido, de tipo charco/pulverización, dependen de varios factores, como la pureza del metal, la composición de la atmósfera gaseosa y la humedad relativa, el tamaño de la muestra o los aspectos geométricos, e incluso los diferentes tratamientos, aparatos y técnicas utilizados. La instalación experimental «LiFIRE», presentada en este artículo, pretende dar respuesta a la necesidad de proporcionar información fiable que permita definir y respaldar cuantitativamente los criterios de seguridad de operación de IFMIF-DONES. En este artículo se realiza una revisión bibliográfica exhaustiva de los datos disponibles sobre la ignición de litio líquido para llega a la conclusión de que nos son suficientes para definir los parámetros de operación seguros. A partir de aquí se determina su necesidad, describe los objetivos de la instalación y el programa experimental necesario para dar respuesta a la necesidad de información sobre ignición de litio y proporciona la información básica para su diseño y construcción.