- Multidisciplinariedad: El diseño de cualquier simulador utilizado en aplicaciones industriales requiere trabajar con diferentes contenidos multidisciplinares (física, termohidráulica, programación computacional, estadística, etc.) integrados de manera eficaz para la simulación realista de los procesos. En esta asignatura se trabaja con un simulador de un reactor nuclear de agua a presión por lo que es necesario incluir los contenidos básicos sobre tecnología nuclear y física de reactores nucleares.
- Diseño y Validación: El alumno se enfrentará al diseño, creación y desarrollo de las distintas etapas de un simulador. Se trabajará en la validación de los sistemas de simulación, mediante comparación con experimentos (el alumno ha de familiarizarse con los experimentos integrales de criticidad, p.e. base de experimentos ICSBEP, o medidas de la propia central nuclear). Esto permitirá al alumno valorar la capacidad de la herramienta diseñada, y la destreza en su uso.
- Alcance del Simulador: Las especificaciones de funcionamiento serán las restricciones con las que el alumno trabajará en cualquier instalación industrial. En esta asignatura, el objetivo último es siempre la búsqueda de la máxima seguridad en la operación de la central nuclear. El alumno deberá identificar las limitaciones de los diferentes códigos utilizados, las restricciones de las bases de datos nucleares, etc. Los estudios de estas limitaciones permitirán definir el rango de alcance y validación de las simulaciones.
- Agencia de Energía Nuclear (NEA, Paris)
- Organismo Internacional de la Energía Atómica (OIEA, Viena)
- Departamento de Ingeniería Nuclear (códigos COBAYA y SIMULA), hoy integrado dentro del Departamento de Ingeniería Energética
El objetivo de la asignatura es lograr que el alumno sea capaz de conocer las diferentes etapas del diseño de un simulador. En esta asignatura lo aplicaremos a un reactor de una central nuclear de agua a presión, introduciendo al alumno en las características particulares de estos sistemas. Se trabajará por tanto desde las bases de datos nucleares a los programas de simulación del reactor. Aunque se desarrolla en el ámbito de la Tecnología Nuclear, tiene como objetivo familiarizar a los alumnos con las herramientas de simulación, y en particular, en el diseño de “simuladores” de plantas de generación de energía eléctrica y de otro tipo de procesos industriales.
Hoy en día, la simulación computacional de los procesos que tienen lugar en una instalación industrial permite el análisis de múltiples escenarios útiles para la operación y optimización de la planta, siendo además los simuladores las herramientas básicas utilizadas para la formación y entrenamiento de los operadores de instalaciones industriales, permitiendo transformar el conocimiento científico en un proyecto práctico y real.
Estas herramientas de simulación computacional deben pasar los procesos de Verificación (comprobación de que las ecuaciones están correctamente implementadas) y Validación (comprobación de la exactitud del modelo respecto a una aplicación real). Esto permitirá acotar el campo de predicción de los simuladores.
Además, las predicciones de cualquier simulador no son exactas, ya que hay fuentes de incertidumbre tanto en los datos de entrada como en los modelos matemáticos que aproximan el comportamiento físico del problema, así como en los métodos empleados para su resolución. Por lo tanto, la cuantificación de estas incertidumbres juega un papel esencial en la credibilidad de las predicciones realizadas por los simuladores computacionales.
Por lo tanto, es el diseño del propio simulador, su verificación, validación y estimación de la confianza en sus resultados, lo que da transversalidad a esta asignatura con respecto a las diferentes especialidades del MII, para lo cual se trabajará en varios aspectos:
El alumno podrá comparar las capacidades de este simulador con otras herramientas de simulación disponibles en el Organismo Internacional de la Energía Atómica (OIEA), empleándose herramientas de simulación, códigos de cálculo y bases de datos de:
Aunque la asignatura se centra en el desarrollo de un simulador para un reactor nuclear de agua a presión, la metodología y los conceptos utilizados (verificación, validación, incertidumbres, alcance, aplicabilidad, etc…) serán extensibles a cualquier otro simulador computacional desarrollado para otra actividad industrial.
COORDINADOR: Óscar Cabellos de Francisco (oscar.cabellos@upm.es)
