Fusión Nuclear y Minería del Litio - Escuela de Ingeniería de Minas

Fusión Nuclear y Minería del Litio
Fusión Nuclear y Minería (del Litio)
Luis Sedano
• Investigador Titular OPIS [CIEMAT/LNF]*
• Profesor Tecnología Nuclear de Fusión en varios Programas**
• Consultor: FUS_ALIANZ® Science, Engineering & Consulting
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo, 15 Abril 2013
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Intenciones
Presentar y cuantificar un panorama de demanda y
aprovisionamiento a corto/medio plazo de Li y de sus formas
isotópicas (6Li como combustible para Fusión/ 7Li‐puro para
nuevas baterías ion‐Li) para justificar…
.. que muy pronto el Li va a ser un material estratégico; tanto o
más, que el petróleo.
se plantea un panorama de enorme interés tecnológico a la
vista ligado al enriquecimiento a la producción de escala de Li y
de su enriquecimiento isotópico 6Li/7Li. (Mercado INDUCIENCIA
muy especial por regulaciones)
se revisan técnicas de extracción de Li y de enriquecimiento
de Li en 6Li
se presenta propuesta posibles actividades de I+D para la
extracción de Li de salmueras marinas y para el
enriquecimiento de Li en 6Li a escala.
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Oviedo
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo, 15 Abril 2013.
Fusión Nuclear y Minería del Litio
Progreso de Tecnología humana hacia fuentes energéticas más densas
– Evolución de las fuentes de energía: Aumento de “densidad” de energía Densidad = Energía liberada / Kg. materia
– Salto de ordenes de magnitud entre energía química y energía nuclear ≈ diferencias entre niveles energéticos puestos en juego
– Transición energética entre:
niveles atómicos ≈ eV
niveles nucleares ≈ MeV = 106 eV E liberada por Kg (kWh)
Carbón
9
Fisión 235U
24 ∙ 106
Fusión D + T
94 ∙ 106
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Generación de núcleos más ligados
• Todos los procesos que aumenten la energía de ligadura por nucleón serán exo‐energéticos
• Fusión: D + T
4He
B/A(D) = 1,12 MeV
B/A(T) = 2,75 MeV
B/A(4He) = 7,02 MeV
Q = B2 – B1
= 7,02∙4‐(1,12∙2 +2,75∙3)
= 17,59 MeV
Q/A= 3,5 MeV / uma
E  M ( A, Z )c 2  Z m p c 2  N mn c 2  B( A, Z )
Q  E  E1  E2  B2 ( A, Z )  B1 ( A, Z )
T
D
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Barrera de potencial y Efecto Túnel
•
•
•
El potencial Para “fusión” es inicialmente coulombiano
a distancias mayores que
cm
que es ≈ la suma de los radios
A distancias < rn la fuerza nuclear fuerte empieza a actuar imponiendo un
pozo de potencial U0 ≈ 30-40MeV
Con las ecuaciones anteriores la barrera de potencial Vb será:
≈ 370 KeV para la reacción D + T
   geom   
2
  
 geom   2  

 mr v 
 
  G  exp   G



1


   986.1Z 2 Z 2 mr MeV
1
2
 G
mp
Energía de Gamow
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Efecto túnel y secciones eficaces de fusión
•
Habitualmente los términos anteriores se agrupan como
  
con S () el llamado factor astrofísico
S ()
exp   G 
 () 

 

Valores de secciones eficaces de fusión
Nota: Valores entre paréntesis = estimación teórica
Resto de valores = medición experimental
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Reactividades medias y Criterio de Lawson
•
He aquí las reactividades medias algunos “combustibles de fusión”
n E 
12k
1
T
E fus 1/ Q  f E / E fus  v (T )
Si queremos obtener un plasma estacionario de D-T con un factor de
amplificación Q determinado, es necesario que el producto ntE sea igual al va
exigido por esta función, únicamente dependiente de T (para un fa dada)
•
Curvas de nτE necesario para la reacción D -T en función de la
temperatura (con fα = 1) para: Q = 1 Break-even científico
–
–
•
Q = 2 Automantenimiento; Q = 14 Conexión a red eléctrica
Q = ∞ Ignición
El valor nτE necesario para mantener el plasma a T = 10 KeV en
régimen de automantenimiento es conocido como Criterio de
20 de
-3
E.T.S.
de nτ
Ingenieros
Minas
de
Lawson:
sm
E = 10
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Fusión por confinamiento magnético
E =15‐20keV
Núcleos D–T deben colisionar a alta velocidad
No es rentable mediante aceleradores.
Plasma con partículas a 15 keV:
Temperatura del plasma: 170.000.000 ºC
•
•
“Recipiente inmaterial”
Confinamiento magnético
Condiciones necesarias para balance energético positivo T ~ 10↔20 [keV] (T = E / k ~ 10 6 K)
– n τE ≥ 10 20 [m‐3 s] (criterio de Lawson)
Fusión por Confinamiento Inercial
•
1º “Iluminación” de un blanco esférico de D‐T, con ionización de la superficie (alto Z ) y creación de un plasma superficial (gran capacidad de absorcion de rayos X, luz láser de pulso corto,.. 2º Ablación de la supercie al exterior y difusión térmica
3º Efecto (cohete) inercial 4º Compresión isoentrópica de capas + frías interiores
Tiempo característico de expansión limitado por la inercia de la materia
τE ~ 10 ‐11 [s]
– Densidad a lograr n > 10 31 [m‐3] Mil veces la densidad del estado sólido
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Fusión por Confinamiento Inercial
NIF posee 192 láseres de Nd
de 1.8 MJ, emitiendo en una
longitud de onda de 0.35 mm
y con una duración de pulso
de unos 16 ns.
Utiliza el ataque indirecto.
Esto significa que focaliza los
192 haces láser en un
envoltorio de alto Z (llamado
holraum) que transforma, con
una eficiencia alta, la luz
láser en rayos X que
interaccionan fuertemente
con el blanco de deuteriotritio, y consiguen una gran
homogeneidad en la presión
ejercida sobre el mismo.
• Por laser
LMJ
• Por rayos X
Z-machine
1984, Velarde, Guillermo, et. al, (ed.). Nuclear Fusion by Inertial Confinement.
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Panorama de Proyectos Internacionales: ITER
Objetivos:
Socios:
Demostrar la viabilidad
científica de la fusión
Europa
Japón
EEUU
Rusia
China
Corea S
India
Q=Pfus/Pin> 10 durante
500 s, posible ignición
(Q>30)
Q> 5 durante 1500 s
Coste: 20000 M€
Construcción: 2010-2020
Operación: 2020-2030
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Panorama de Proyectos Internacionales: ITER
Central Solenoid
Cryostat
Nb3Sn, 6 modules
24 m high x 28 m dia.
Toroidal Field Coil
Nb3Sn, 18, wedged
Vacuum Vessel
9 sectors
Blanket
440 modules
Poloidal Field Coil
Nb-Ti, 6
Port Plug
heating/current
drive, test blankets
limiters/RH
diagnostics
Major plasma radius 6.2 m
Plasma Volume: 840 m3
Torus
Cryopumps, 8
Plasma Current: 15 MA
Typical Density: 1020 m-3
Divertor
Typical Temperature: 20 keV
54 cassettes
Fusion Power: 500 MW
Machine mass: 23350 t (cryostat + VV + magnets)
- shielding, divertor and manifolds: 7945 t + 1060 port plugs
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- magnet
systems: 10150 t; cryostat: 820 t
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Plan operación en ITER
2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
Joaquín Sánchez
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Análisis abastecimiento/necesidad
• Un reactor de fusión D(T,)n [17.62 MeV/at‐T] consume tritio a tasas de 55.8 kg/GWt‐a de energía de fusión.
• La producción en CANDU es 1‐2 Kg/GWt‐año con blancos específicos diseñados Li‐Al
• Extrapolaciones más optimistas de APT ~ 12 Kg/GWt‐a (blancos de espalación o blancos Li/Al convenientemente diseñados) • Tritio decae a tasas 4.57% por año.
Aprovis. máx. de tritio (HWR) para TF is
27 kg !
CANADA (20, 13 GW), INDIA (11+3),ARGENTINA(2+1),
RUMANIA (1+1, 650 MW), Pakistán (1), KOREA (4),
Japón (“1)
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Proyecciones sobre Disponibilidad de Tritio para TNF 1ª ½ del Siglo XXI
Inventario Tritio Ontario (kg)
30
5 años, 100 MW, 20% Disp., TBR 0.6
5 años, 120 MW, 30% Dispon., TBR 1.15
10 años, 150 MW, 30% Disp., TBR 1.3
25
20
HWR/CANDU.
sin Fusión
15
1000 MW Fusion,
10 % Disp. TBR 0.0
10
5
ITER
(inicio const. en 2010)
500 MW, 1.5 % Disp
• Tritio agotado por el 2025 si ITER operase a 1000 MW de potencia fusión a
10% disponibilidad
0
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
Año
• En TNF: externalidades al margen debemos generarnos nuestro propio Tritio.
• Tritio va a condicionar estrategia a DEMO.
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Oviedo
Fusión Nuclear y Minería del Litio
Concepto de reactor de fusión
Escudo biológico
1D
2
+ 1T3  2He4 (3.6 MeV) + 0n1 (14 MeV)
Manto
fertil
Primera pared
6
3Li
Li
T  32 He  e   v
DT
T
Lithio
Plasma
Deuterio
n
He
Helio
(cenizas no-radioactivas)
DT, He
Procesado del
combustible
In t
ercam b. calo r
Combustibles
básicos
 1/ 2  12.3 años
T
DT
Cámara
Vacío
Litio
+ 0n1  2He4 + 1T3 (+4.8 MeV)
4He 4He 4He 4He
Extracción
Energía
Linea de
Transmisión
Generador
de vapor
Turbina
Generator de
electricidad
• COMBUSTIBLE INAGOTABLE
• SEGURIDAD X PRINCIPIO FÍSICO
• PRODUCCIÓN DE RESIDUOS “MANEJABLE”
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Litio. Isotopos del Litio: “6Litio” y “7Litio”: caracteristicas termofisicas y aplicaciones
• Melting point: 180.54 °C • Boiling point: 1342 °C • Density of solid: 0, 535 g l‐1
• Hyperreactive (O/C/S/N/H)
• Huypercorrosive
• Water/explosive
6Li [6.5at%]
7Li
[93.5at%]
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Envoltura regeneradora: componente crítico
6Li
Envoltura Regeneradora
LiPb
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Desglose Potencia/Planta
P (20%)
Pfus
690 MW
Necesidad de Li
Pn (80%)
1D
2
+ 1T3  2He4 (3.6 MeV) + 0n1 (14 MeV)
2760 MW
3450 MW
6
3Li
~ < 1%(?) losses(3)
Pth (reactor)
40 MW
3951 MW
100 MW
3201 MW
M(1):1.16
PH&CD
H&CD (60%)
170 MW
P*BLK (81%)
(4)
P*DIV (19%)
531 MW
Pth (VV)
P*BLK (81%)
2229 MW
P*DIV (19%)
170 MW
3200 MW
~ 300 MW
751 MW
BLK (45%)
DIV (52%)
1440 MW
390 MW
PHEAT
~ 9 % (?) of Pfus
PHe: pump/comp
70 MW
Pelec (gross)
2000 MW
200 MW
PLM: pumps
130 MW
PAUX (SC, C)
130 MW
Pelec (net)
1500 MWe
GROSS (> 50%)
NET (> 44%)
+ 0n1  2He4 + 1T3 (+4.8 MeV)
Consumos x quemado 6Li/1,5GWe
/año en un futuro DEMO: 1
6
3450 10 
 19
1.6 10

1
6

7 3600 24 365
23
 449.512
17.59 10 6.02 10  1000
Necesidades 6Li/1,5GWe en un futuro DEMO: VLiPb (:: 1000 m3) x LiPb : 9.4 Tn/m3 = = 9400 Tn [Pb‐15.7(2)6Li ] ~ 0.64 w% (de Li en eutéctico)
~ 60 Tn de Li
a 90 % enriquecimiento en 6Li
Tn de 6Li puro por
1.5 GWe
= 47
‐ ENSAYOS EN ITER ‐ DEMANDAS ESPECIFICAS DE 6Li
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
TBMs in ITER & Interfaces
► 3 ITER equatorial ports (opening of 1.75 x 2.2 m2) devoted to TBM testing
► TBMs installed within a water-cooled steel frame (thk. 20 cm), typically half-port size
T
B
M
TBMs
tests
need a
whole
TBM
system
P
O
R
T
S
TBM
Shield
plug
Frame
The TBMs first wall
is recessed 50 mm
and protected with a
Be layer
vertical
horizontal
Sample
TBM (RF)
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
North
Vacuum Vessel
(2 of 9sectors)
Equatorial
Port Duct
Port Extension
Port Bellows
Test Blanket
System (TBS)
Equatorial
Port n°16
Port Cell Door
Blanket Modules
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
Tokamak Building
Equatorial level
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
“Liquid” TBMs Proposals (1/2)
Main Design Features for Lithium-Lead (LL) TBMs (~DEMO values)
► Structures: RAF/M Steel ► Multiplier/Breeder: Eutectic Pb-16Li
► Coolant: He at 8 MPa, 300/500°C (only) or with LiPb at ~460-480°C/650-700°C
HeliumCooled
½ V port
size (EU)
DualFunctional
½ V port
size (China)
DualCoolant
½ V port
size (US)
Joaquín Sánchez
► Eurofer He-cooled steel box,
poloido- & toroido-radial HC stiff.,
radial He-cooling plates
► T steel: 350°C/550°C
► T interface (steel) < 520°C
► LiPb velocity < 1 mm/s
► Possible test of T-perm.
barriers, 6Li 90%
► CLAFM He-cooled steel box,
pol-rad- & pol-tor HC stiffeners
► Initially HC, can evolve to DC
because of SiC/SiC FCI
► T steel: 350°C/550°C
► T interface (SiC/SiC) < 700°C
► LiPb velocity up to 10 cm/s
► 6Li 90%
► F82H He-cooled steel box, polrad- & pol-tor HC stiffeners
► Use of SiC/SiC Flow Channel
Inserts as el./th. insulators
► T steel<550°C
► T interface (SiC/SiC) < 700°C
► LiPb velocity up to 10 cm/s
► 6Li 90%
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
“Solid” TBMs for day_one (1/2)
Main Design Features for Helium-Cooled Ceramic Breeder TBMs (~DEMO values)
Common
Features
► Structures:
F/M Steel
► Multiplier: Be
► Breeder:
ceramic
pebbles
► Coolant:
He (8 MPa
300/500°C
► Purge gas: He
1/4 V port size
(China)
► CLAFM He-cooled steel box, vertical
HC stiffeners (parallel to FW)
► vertical rows of cooling tubes,
vertical rows of Be and of Li4SiO4
pebbles beds
► T steel: 350°C/550°C
► Be pebble beds, T< 600°C
► T Li4SiO4 < 900°C
► 6Li : 30% - 60%
½ H port size (EU)
Submodule
size
(US)
► based on EU box design
► test of different bed
orientations and thickness
(attempts to minimize Be)
► Eurofer He-cooled steel
box, poloido- & toroido-radial
HC stiff., radial He-cooling
plates
► Radial horizontal layers
► T steel: 350°C/550°C
► Be pebble beds,
T< 600°C
► Li4SiO4 or Li2TiO3 pebbles
► T ceramic < 900°C
► 6Li : 30% - 60%
Sub-module size (Korea)
► based on
Jap. design
► use of a
graphite
pebble bed
reflector to
minimize Be
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
PM#16
HCLL
HCPB
PM#2
WCCB
HCCB(KO)*
DCLL(*)
PM#18
HCCB
LLCB(IN)
‐ Plan de Aprovisionamientos de 6Li para (eutéctico 6LiPb: 155 kg de 6Li 90%, 62,1 kg de 6Li 90%, 6LiSiO4) en la UE para ITER desde Fusion for Energy (Barcelona); i.e.: varios M€ !
‐ Planes de Aprovisionamientos similar en otros socios ITER ‐ Para un total de aprox. 1Ton de Li6 para ITER
‐ 6Li MERCADO REGULADO (SALVAGUARDIAS NUCLEARES); MATERIAL DE DOBLE USO
‐ SPIN‐OFFS; NO INFO SOBRE STOCKS; … Precio nominal orientativo 50 k€/100 gr.
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Litio. Isotopos del Litio: “6Litio” y “7Litio”: caracteristicas termofisicas y aplicaciones
• Melting point: 180.54 °C • Boiling point: 1342 °C • Density of solid: 0, 535 g l‐1
• Hipereactive (O/C/S/N/H)
• Hipercorrosive
• Water/explosive
6Li [6.5at%]
7Li
[93.5at%]
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Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
El Litio. Isotopos del Litio: “6Litio” y “7Litio”: caracteristicas termofisicas y aplicaciones
‐ CO3Li (baterías recargables, esmaltes, cerámicas, vidrios, ‐ Li OH grasas lubricantes, ‐ Li metálico, ‐ isótopo 6Li (fusión), ‐ absorbente de CO2 en vehículos espaciales y submarinos, ‐ baterias ‐BrLi (control de humedad de gases, acondicionamiento del aire, aplicaciones fotográficas y farmacéuticas);
‐LiF (aleaciones y soldaduras especiales, metalurgia del aluminio); ‐ClLi cloruro de litio (aleaciones, soldaduras especiales y otros fundentes
‐ ClOLi: esterilización del agua de piscinas); ‐ LiO: peróxido de litio; ‐ Br HLi: fabricación de O2 e H2
‐ HLi: producción de H);
‐ DLi: militares (bombas) “LiApps”
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Litio para el mañana: D/Li marino
En el agua del mar se miden concentraciones medias de Li de 0.17 g m‐3, lo cual
supondría recursos de 240000 Mt. La tecnología electroquímica para la
recuperación de Li del agua marina esta ultimada. (ver POSCO, )
Litio en corteza terrestre
El Li es abundante en la corteza terrestre, en pegmatitas y depósitos salinos (Carolina del Norte: 3Mt, Zaire: 2.3 Mt, Urales: 0.4 Mt, Chile y Bolivia : ~ 7 Mt), 2 Mt (reservas) y recursos (14 Mt)
Salar de
Atacama
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
El Litio como mineral/energetico estrategico en proxima(s) decadas. El mercado mundial del Li. Reservas inventariadas/ultimadas en el mundo. Productores comerciales. Mina Feli, en La Fregeneda (Salamanca),
propiedad de Minera del Duero, SA (100% grupo SAMCA)
8kt (0,5 % Li2O)
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
•
Producción de Litio desde formas minerales
+ de 145 minerales contienen Li pero sólo algunos en cantidades comerciales: espodumena, lepidolita, ambligonita, trifilita, petalita, zinnwaldita y eucryptita; Petalita [LiAl(Si2O5)2 ]; Pegmatita.
1100°C Espodumeno, LiAl(SiO3)2 (a)  LiAl(SiO3)2 (b) 2 HCl
2Li
H2SO4
Li2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + Li2CO3 (solid) 2LiCl + CO2 +H2O Extracción de Litio desde agua marina
E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo, 15 Abril 2013.
Fusión Nuclear y Minería del Litio
El Litio como mineral/energetico estrategico en proxima(s) decadas. El mercado mundial del Li. Reservas inventariadas/ultimadas en el mundo. Productores comerciales. New World Resource Corp. (CA), anunció que había adquirido con 62 % de la salmuera de Pastos Grandes, en Bolivia. Channel Resources Ltd (CA) salmuera de litio en Fox Creek (Alberta), muestreos
‐ Nordic Mining ASA depósito de Li en Lanta (FND), para produccir 4 kt/año de CO3Li
En China, Galaxy Resources Ltd.: planta de producción de carbonato de litio en Jiangsu, con reservas de AUS (Mount Cattlin). KO (POSCO) tecnología necesaria para conseguir extraer Li del agua de mar, y planta piloto para la producción comercial de litio del agua de mar, (2014).
Bolivia: acuerdos con KO y JP de explotación de recursos La Sociedad Química y Minera de Chile S.A. (SQM), con capacidad para producir 43,5 kt/a de CO3Li y 6 kt/a de LiOH. Argentina, FMC Lithium Corp. (USA), explota el Salar de Hombre Muerto, E.T.S. de Ingenieros de Minas de
Oviedo
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo, 15 Abril 2013.
Fusión Nuclear y Minería del Litio
Extracción de Deuterio Marino
DHOv + H2Ol  H2Ov + DHOl
DH + H2Ov  H2 + DHOv
Fresh water
DEUTERIUM
Marine water
Desalinization
Rev. Osmosis
DH
DH
El Deuterio es “muy abundante” en el agua del mar ( 33 g m‐3 esto es: 46 Tt
DHO
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Oviedo
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo, 15 Abril 2013.
Fusión Nuclear y Minería del Litio
Uso mundial de Energía: 1860-2100
40 TW * 2.3% /año
[2050]
‐ 40 TW = 27 000 DEMO 1,5GWe Fusión debe contribuir al mix de substitución
‐ Substitucion nuclear en mix [10% de 15 TW = 1,5 TW] => 1000 [email protected]
‐ 1000 [email protected] a 60 Tn(Li): Necesidades de aprovisionamiento 60000Tn
‐ 1000 [email protected] a 0.5 Tn(Li): Nesidadades de consumo: 5000 Tn
‐ Los 16 Mt inventariados de recursos terrestres para 3200 años ‐ Con todos los recursos posibles en Li : FUSION COMO FUENTE UNICA (PROXIMOS SIGLOS) Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo, 15 Abril 2013
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
El Litio como mineral/energetico estrategico en proxima(s) decadas. El mercado mundial del Li. Reservas inventariadas/ultimadas en el mundo. Productores comerciales. E.T.S. de Ingenieros de Minas de
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Fusión Nuclear y Minería del Litio
Litio. Isotopos del Litio: “6Litio” y “7Litio”: caracteristicas termofisicas y aplicaciones
La Industria de la Baterías ion‐Li está interesán‐dose en compuestos ion‐7Li puro: 1) mayor EMF/u.m.): 2) mayor velocidad de recarga a igual EMF, 3) mayor vida‐util y recargabilidad. Es de gran interés industrial la optimización económica de la producción de 7Li [JP, KO, USA]. E.T.S. de Ingenieros de Minas de
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Técnicas de separación
6Li
7.42 %
7Li
92.58 %
[1] Centrifugacion en gas,
ESCALABLE
[2] Electroforesis en membranas
superconductor ionicas,
DUDAS
[3] intercambio ionico en amalgamas (COLEX),
NO
[4] Separacion en haz (“ in beam);
NO
[5] Separacion laser (AVLIS).
NO
[6] Destilacion alta temperatura;
ESCALABLE
[7] Metodos
¿ ESCALABLE ?
combinados*
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Tecnologias (conocidas y no probadas) para la separacion isotopica del Litio. Rapido estado‐
del‐arte y discusión
[1] Centrifugacion en gas,
Depleted Lithium
Liquid Lithium
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del‐arte y discusión
[2] Electroforesis membranas superconductor ionicas, E.T.S. de Ingenieros de Minas de
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Tecnologias (conocidas y no probadas) para la separacion isotopica del Litio. Rapido estado‐
del‐arte y discusión
[2] Electroforesis membranas superconductor ionicas 100 packed cells
batches 1.06
47 Tn of
6Li
With demonstrated
ionic conductivities
in the range 10-2
S/cm and reference
cell membranes
dimensions
prospected
production per line
would be around 15
kg of 6Li per year.
1000 parallel lines feeding lines of about 14.7 tones
of molten LiI natural enriched LiI.
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Tecnologias (conocidas y no probadas) para la separacion isotopica del Litio. Rapido estado‐
del‐arte y discusión
[6] Destilacion alta temperatura; E.T.S. de Ingenieros de Minas de
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del‐arte y discusión
[8] Nuevas ideas combinados
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A modo de conclusiones
• Muy pronto el Li va a ser un material estratégico; tanto o más, que el petróleo.
• Los desarrollos en esta década y las venideras en Fusión Nuclear en el camino hacia su demostración como
opción energía futura (ej.: Proyecto ITER, Proyecto DEMO) van a requerir solucionar un problema clave de
abastecimiento de combustible cual es el de la disponibilidad de tritio por autoregeneración en el reactor a
partir de 6Li enriquecido isotópicamente a altas tasas en 6Li.
• Se plantea un panorama de enorme interés tecnológico a la vista ligado al enriquecimiento 6Li/7Li con
sinergias en la Industria de la Baterías ion‐Li
• Mercado de 6Li: MERCADO MUY ESPECIAL. Mercado estrictamente regulado por Salvaguardias
Nucleares/No‐Proliferación (material en NPT) y enorme demanda civil sinérgica al margen.
•
“Mercado INDUCIENCIA” (Mercado de Grandes Proyectos Científicos) con interesantes oportunidades
tecnológicas e Industriales´; en el aprovisionamiento de materiales base de diseño de dispositivos y grandes
instalaciones en desarrollo.  MERCADO LOCAL
Propuestas de I+D/Industrial
1. Optimización energética de procesos de extracción de D2 de agua marina y
demostración en mini‐planta piloto para escalabilidad
2. Nuevas membranas de superconductividad iónica para electroforesis de Li
(compatibilidad medio acuoso)
3. Demostración en prototipo de una técnica hibrida centrifugador/destilador para
separación isotópica 6Li/7Li
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