AbstractDuring operation of the liquid metal blanket, lithium depletion may occur from the Pb–17Li alloy. It is thus necessary to have a reliable and accurate method for the monitoring of the Li content and for its adjustment. Continuous methods are the most attractive. In the frame of this work, three methods available for the on-line determination of the Li content of Pb–Li alloys (electrochemical sensor, electrical resistivity meter and plugging indicator) have been assessed in a liquid metal loop system. Although the tested electrochemical sensors were susceptible to thermal shock, the results obtained under static conditions show that the concept is satisfying: the sensor is specific to lithium, simple to use and it can detect a composition change of ±0.15 at% Li. The solid electrolyte (β-alumina) is the key element but no difficulty is expected to get material with improved mechanical properties taking into account recent developments in this field. The resistivity meter is robust and very sensitive to composition change, the minimum detectable limit being ±0.15 at% Li. It is easy to handle but its replacement in a loop could be slightly more complicated than the electrochemical sensor. The plugging indicator does not need calibration and it is very robust. However, changes in the composition of the liquid alloy must be higher than 1 at% Li to be detected. The plugging temperature is well related to the liquidus temperature of the alloy but a good knowledge of the Li–Pb phase diagram is necessary to deduce the Li concentration. Therefore, it is thought that the monitors with greatest potential for continuous monitoring of the Li content in the liquid metal blanket are the electrochemical sensor and the resistivity meter.
液体金属ブランケットの運転中、Pb–17Li合金からリチウムが枯渇する可能性がある。したがって、Li含有量の監視と調整のための信頼性が高く正確な方法が必要である。連続的な方法が最も魅力的である。本研究では、液体金属ループシステムにおいて、Pb–Li合金のLi含有量をオンラインで測定するための3つの方法（電気化学センサー、電気抵抗率計、プラギングインジケータ）を評価した。試験した電気化学センサーは熱衝撃の影響を受けやすいものの、静的条件下で得られた結果は、このコンセプトが満足できるものであることを示している：センサーはリチウムに対して特異的であり、使用が簡便で、±0.15 at% Liの組成変化を検出できる。固体電解質（β-アルミナ）が重要な要素であるが、この分野の最近の進展を考慮すると、改良された機械的特性を備えた材料を得ることは困難ではないと予想される。抵抗率計は堅牢であり、組成変化に対して非常に敏感で、最小検出限界は±0.15 at% Liである。取り扱いは容易であるが、ループ内での交換は電気化学センサーよりもやや複雑になる可能性がある。プラギングインジケータは校正を必要とせず、非常に堅牢である。しかし、液体合金の組成変化を検出するには、1 at% Li以上の変化が必要である。プラギング温度は合金の液相線温度とよく対応しているが、Li濃度を推定するにはLi–Pb状態図の十分な知識が必要である。したがって、液体金属ブランケット内のLi含有量の連続監視に最も有望なモニターは、電気化学センサーと抵抗率計であると考えられる。