PN 19 11 01 01

Obiective principale :

1. Realizarea unei instalatii experimentale versatila si flexibila pentru studiul permeatiei izotopilor hidrogenului.
2. Verificarea experimentala a modelelor teoretice pentru permeatia multi-isotop a hidrogenului prin metale.
3. Cercetari experimentale cu privire la permeatia tritiului prin membrane metalice.
4. Evaluarea barierelor antipermeatie obtinute prin dezvoltarea de acoperiri (ceramice) subtiri ale suprafetelor membranelor metalice.

Responsabil proiect: Dr. Fiz. Bidica Nicolae

Scop :

Investigarea teoretica si experimentala a permeatiei izotopilor hidrogenului, cu contributii la: intelegerea unor efecte (controversate inca) cu privire la influenta mutuala intre izotopii hidrogenului in cazul permeatiei multi-izotop (efecte izotopice sinergice); baza de date referitoare la parametrii de transport (prin permeatie) ai izotopilor hidrogenului (in special tritiul) in metale; minimizarea permeatiei tritiului prin metale.

Faze

FAZA 1 – Realizarea instalatiei experimentale pentru investigarea permeatiei izotopilor hidrogenului.

Termen de predare: 14 iunie 2019

Obiective faza : 

• Proiect executie instalatie experimentala
• Proiect executie celula de permeatie si elemente de etansare UHV
• Asamblarea elementelor componente ale instalatiei
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 2 – Testarea functionalitatii si a performantelor instalatiei experimentale de permeatie.

Termen de predare: 15 octombrie 2019

Obiective faza :

• Testare/calibrare individuala a dispozitivelor de control si masurare debit/presiune/temperatura din componenta instalatiei experimentale;
• Testarea elementelor active in realizarea vidului ultrainalt (trenuri de vid), impreuna cu dispozitivele de control debit/presiune si a elementelor de etansare;
• Testarea dispozitivelor de monitorizare/inregistrare date experimentale;
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 3 – Studiu metodologic privind minimizarea permeatiei tritiului prin diferite tipuri bariere antipermeatie.

Termen de predare: 15 noiembrie 2019

Obiective faza :

• Studiu bibliografic in domeniul straturilor cu rol de bariera impotriva permeatiei izotopilor hidrogenului;
• Recomandari privind directiile de dezvoltarea a barierelor antipermeatie pentru suprafele metalice;
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 4 – Adecvarea la scop si calibrarea metodelor de masurarea a speciilor izotopice ale hidrogenului prin spectrometrie de masa, in coditii specifice proceselor de permeatie.

Termen de predare:10 decembrie 2019

Obiective faza :

• Dezvoltare de metode si proceduri pentru rezolvarea interferentelor izobare in analiza izotopica a speciilor izotopice ale hidrogenului cu ajutorul QMS;
• Calibrarea in conditii statice a raspunsului QMS vs presiuni partiale;
• Dezvoltare de metode de simulare a conditiilor concrete de experimentare a permeatiei (fluxuri de permeatie extrem de mici, ~1E-12 mol m^-2 s^-1) in vederea calibrarii QMS vs fluxuri de permeatie
• Calibrarea in conditii dinamice a raspunsului QMS vs fluxuri de permeatie;
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 5 – Pregatirea campaniilor experimentale: Elaborarea modelelor si procedurilor experimentale, pentru diferite moduri de testare.

Termen de predare: 13 martie 2020

Obiective faza :

• Corelarea model-experimental/model-teoretic;
• Elaborarea procedurilor experimentale cu privire la reglarea/masurarea/inregistrarea parametrilor de operare (presiuni/debite/temperaturi/compozitie izotopica), pentru toate modurile de testare propuse:
• experimente mono-component, respectiv, multi-component, desfasurate in conditii statice, cu masurarea ratei de crestere a presiunii intr-un volum calibrat;
• experimente mono-component, respectiv, multi-component in co-curent, desfasurate in conditii dinamice, cu masurarea ratei de crestere a concentratiei intr-un debit bine controlot si masurat de gaz purtator (argon);
• experimente multi-component in contra-curent, desfasurate in conditii dinamice, cu masurarea ratei de crestere a concentratiei in debite bine controlote si masurate de o parte si de alta a membranei.
• Proceduri de pregatire a probelor de testat (membrane metalice);
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 6 – Experimente de permeatie a hidrogenului si deuteriului prin metale cu scopul determinarii coeficientilor de transport.

Termen de predare: 15 septembrie 2020

Obiective faza :

• Determinarea coeficientilor de difuzie, solubilitate si permeabilitate pentru speciile pure H2 si D2 in oteluri utilizate ca materiale structurale in reactoarele de fuziune, prin experimente de permeatie mono-izotop in regim limitat de difuzie (DLR)
• Determinarea coeficientilor cinetici de suprafata (disociere si recombinare) pentru speciile pure H2 si D2 in oteluri utilizate ca materiale structurale in reactoarele de fuziune, prin experimente de permeatie mono-izotop in regim limitat de suprafata (SLR)
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 7 – Acoperiri ale suprafetelor membranelor cu bariere antipermeatie: Studii experimentale de acoperiri si caracterizarea microstructurala a acestora.

Termen de predare: 15 noiembrie 2020

Obiective faza :

• Testarea practica a metodelor de producere a acoperirilor cu rol de bariera antipermeatie pentru suprafele metalice, conform recomandarilor din faza nr. 3;
• Caracterizarea microstructurala a acoperirilor realizate;
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 8 – Experimente de permeatie unidirectionala (co-curent) a amestecurilor echilibrate si ne-echilibrate H2+D2, respectiv, H2+HD+D2.

Termen de predare: 10 decembrie 2020

Obiective faza :

• Evidentierea experimentala a efectelor izotopice sinergice (de influenta a unui izotop asupra permeatiei altui izotop) in cazul permeatiei in aceeasi directie;
• Compararea cu predictiile modelului teoretic: validarea modelului teoretic sau completarea / modificarea acestuia, daca este cazul
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 9 – Experimente de permeatie bidirectionala (contra-curent) pentru cazurile: H2 contra D2, H2+HD contra D2, respectiv, H2 contra D2+HD.

Termen de predare: 15 iunie 2021

Obiective faza :

• Evidentierea experimentala a efectelor izotopice sinergice (de influenta a unui izotop asupra permeatiei altui izotop) in cazul permeatiei din directii opuse;
• Compararea cu predictiile modelului teoretic: validarea modelului teoretic sau completarea / modificarea acestuia, daca este cazul
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 10 – Studiu metodologic privind masurarea tritiului in conditiile specifice experimentelor de permeatie. Stabilirea unei metode adecvate acestor conditii.

Termen de predare: 15 septembrie,2021

Obiective faza :

• Evaluarea metodologiilor de masurare a tritiului in conditiile specifice proceselor de permeatie (presiuni si debite extrem de scazute);
• Stabilirea unei metode adecvate conditiilor specifice permeatiei in regim nestationar;
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 11 – Pregatirea experimentelor de permeatie a tritiului: Testarea si calibrarea metodei de masurare a tritiului in conditiile experimentelor de permeatie; Elaborarea modelelor si procedurilor experimentale.

Termen de predare: 10 decembrie 2021

Obiective faza :

• Evaluarea inventarelor de tritiu necesare in experimente –> evaluarea riscurilor radiologice asociate si a masurilor de securitate radiologica necesare –> obtinerea autorizatiilor de lucru cu tritiu;
• Calibrarea metodei de masurare a tritiului in conditiile experimentelor de permeatie;
• Elaborarea procedurilor experimentale cu privire la reglarea/masurarea/inregistrarea parametrilor de operare (presiuni/debite/temperaturi/compozitie izotopica);
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 12 – Experimente de permeatie a tritiului prin membrane metalice fara acoperiri antipermeatie.

Termen de predare: 15 iunie 2022

Obiective faza :

• Masurarea experimentala a fluxurilor de permeatie a tritiului prin membrane metalice cu suprafete curate (fara oxizi si prelucrate la luciu metalic), pentru diferite conditii (presiuni, temperaturi si concentratii de tritiu);
• Determinarea experimentala a coeficientilor de transport (difuzie, solubilitate, permeabilitate, disociere si recombinare) ai tritiului prin unele oteluri utilizate ca materiale structurale in reactoarele de fuziune
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

FAZA 13 – Experimente de permeatie a tritiului prin membrane metalice cu acoperiri (bariera) antipermeatie.

Termen de predare: 9 decembrie2022

Obiective faza :

• Masurarea experimentala a fluxurilor de permeatie a tritiului prin membrane metalice cu suprafete acoperite cu bariere antipermeatie, pentru diferite conditii (presiuni, temperaturi si concentratii de tritiu);
• Evaluarea barierelor antipermeatie dezvoltate – Determinarea factorului de reducere al permeatiei;
• Diseminare rezultate;
• Raport de cercetare.

© 2019 I.C.S.I. Rm. Vâlcea