Estudio microscópico de las propiedades del tritio en forma molecular en la aleación líquida Li-Pb utilizando potenciales basados en redes neuronales

Abstract

El objetivo principal de este trabajo de fin de grado es estudiar el coeficiente de difusión del trito molecular en la aleación líquida Li-Pb, en un rango de temperaturas y densidades para su aplicación en la breeding blanket de los reactores de fusión nuclear. Este objetivo es crucial dada la minuciosa elección que se debe tener a la hora de elegir estos materiales, ya que al ubicarse en las proximidades del plasma, estarán expuestos a condiciones extremas. La aportación de cara al futuro, dadas las grandes ventajas de la fusión frente a la fisión, es importante. Las simulaciones realizadas se han hecho empleando un potencial interatómico construido con redes neuronales, entrenadas a partir de datos obtenidos mediante simulaciones cuánticas basadas en la Teoría del Funcional de la Densidad. Finalmente, se obtiene una expresión general para el coeficiente de difusión de tipo Arrhenius, que depende simultáneamente de la densidad y de la temperatura.

The central objective of this Final Degree Project is to study the diffusion coefficient of molecular tritium in the Li-Pb liquid alloy, in a range of temperatures and densities for its application in the breeding blanket of nuclear fusion reactors. This is crucial given the meticulous choice that must be made when selecting these materials, as they are located in the vicinity of the plasma and will be exposed to extreme conditions. Moreover, this contribution is of great relevance for the future, given the significant advantages of fusion over fission. The molecular dynamics simulations have been carried out using an interatomic potential, constructed with trained neural networks from data obtained from quantum simulations based on Density Functional Theory. A general Arrhenius-type expression for the diffusion coefficient, dependent on both density and temperature, has been obtained as a final result.