2026-05-05T19:49:36Zhttps://uvadoc.uva.es/oai/requestoai:uvadoc.uva.es:10324/790862025-10-27T20:06:02Zcom_10324_38col_10324_787
2025-10-27T18:57:53Z
urn:hdl:10324/79086
Simulación de la aleación Li-Sn para reactores de fusión con redes neuronales
Ruiz Bengoa, Ekaitz
González Del Rio, Beatriz
Universidad de Valladolid. Facultad de Ciencias
El presente Trabajo de Fin de Máster aborda la simulación atomística de la aleación
eutéctica Li20Sn80 como material candidato para componentes de primera pared en
reactores de fusión nuclear. Se ha desarrollado un potencial interatómico basado en redes
neuronales, entrenado con datos de referencia obtenidos mediante cálculos de primeros
principios (DFT). Este potencial ha sido empleado en simulaciones de dinámica molecular
y simulaciones híbridas Monte Carlo-Dinámica Molecular para reproducir, de forma
controlada, la segregación superficial del litio, con el objetivo de habilitar un entorno
representativo para el estudio de procesos de transporte y retención de isótopos ligeros.
Se ha analizado cuantitativamente la difusión del deuterio, tritio y helio, extrayendo
coeficientes de difusión y energías de activación que muestran un buen acuerdo con datos
experimentales disponibles en sistemas análogos. Además, se ha caracterizado la
formación y evolución de agregados gaseosos en fase líquida, observándose formación de
burbujas en el caso del helio y clústeres mixtos He–T con retención parcial del tritio, incluso
en condiciones diluidas. Estos fenómenos tienen implicaciones directas en el diseño de
sistemas de extracción y reciclado de combustible en futuros dispositivos de fusión.
This Master’s Thesis focuses on the atomistic simulation of the eutectic alloy Li20Sn80 as a
candidate material for first wall components in nuclear fusion reactors. An interatomic
potential based on neural networks was developed and trained using reference data from
first-principles calculations (DFT). This potential was applied in molecular dynamics and
hybrid MC–MD simulations to deliberately induce surface segregation of lithium, thus
enabling a representative environment for studying the transport and retention behavior of
light isotopes.
The diffusion of deuterium, tritium, and helium was quantitatively analyzed, yielding
diffusion coefficients and activation energies that agree well with available experimental
data from related systems. Furthermore, the formation and evolution of gaseous aggregates
in the liquid phase has been characterized, revealing bubble formation in the case of helium
and mixed He–T clusters with partial tritium retention, even under dilute conditions. These
phenomena have direct implications for the design of fuel extraction and recycling systems
in future fusion devices.
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