Una alianza de investigación entre la Unión Europea y Estados Unidos mejora la seguridad nuclear
Las vibraciones inducidas por flujo (FIV, por sus siglas en inglés) tienen una gran importancia en la seguridad y el rendimiento de las centrales nucleares. Se originan en el núcleo del reactor, donde las barras de combustible pueden vibrar, y en los generadores de vapor, donde los tubos separan el agua radiactiva del agua limpia. El deterioro de estas estructuras podría dar lugar a fugas radiactivas. Prevenir estas averías por FIV constituye el objetivo principal del proyecto financiado con fondos europeos GO-VIKING(se abrirá en una nueva ventana). «El proyecto busca mejorar el conocimiento y el análisis de la FIV», explica Angel Papukchiev, coordinador del proyecto en GRS(se abrirá en una nueva ventana) (Alemania). «Nuestro objetivo es predecir mejor este fenómeno para así poder reducir los riesgos asociados».
Compartir fortalezas para promover la innovación
GO-VIKING se concibió como una iniciativa colaborativa. Los equipos europeos llevaron a cabo experimentos y desarrollaron códigos avanzados para simular el comportamiento de las vibraciones, mientras que socios estadounidenses aportaron capacidades complementarias, como el acceso a la computación de alto rendimiento en Oak Ridge National Laboratory(se abrirá en una nueva ventana) y conocimientos especializados sobre la interacción fluido-estructura. La combinación de la excelencia investigadora de la UE y los EE. UU. contribuye a mejorar la seguridad a ambos lados del Atlántico. El consorcio aunó universidades, institutos de investigación, socios industriales y organismos de seguridad técnica, garantizando que los resultados se ajustaran a las necesidades operativas y a los marcos reglamentarios. Papukchiev destaca la importancia de la participación estadounidense: «Nuestros socios estadounidenses tienen acceso a algunos de los superordenadores más potentes del mundo. Con ellos pueden ejecutar simulaciones de alta fidelidad, que los equipos europeos no pueden hacer a esta escala, y obtener información que los experimentos por sí solos no nos ofrecen». Algunas de estas simulaciones son muy exigentes, ya que requieren meses de cálculo para modelizar apenas un segundo de vibración. Los superordenadores estadounidenses generan datos muy detallados que los equipos europeos utilizan para validar modelos más rápidos. Al mismo tiempo, los socios estadounidenses se benefician de que los métodos desarrollados por los europeos se adapten a un uso práctico por parte de las centrales, garantizando así que los resultados sean rigurosos y aplicables.
De los experimentos a las simulaciones
Desde el inicio del proyecto, se ha mantenido una colaboración transatlántica activa. Por ejemplo, los experimentos efectuados en la Universidad de Manchester proporcionaron casos de prueba fundamentales. Los equipos estadounidenses necesitaron una gran cantidad de datos de estos experimentos para crear sus modelos, mientras que los socios europeos requirieron los datos numéricos de alta fidelidad generados en EE. UU. para validar sus propios códigos de ejecución rápida. Este ciclo iterativo ya ha dado sus frutos. En GO-VIKING se han creado nuevos conjuntos de datos experimentales de detalle sin precedentes, junto con modelos matemáticos de ejecución rápida. Estos modelos sacrifican algo de precisión, pero ofrecen resultados fiables en una fracción del tiempo, lo que los hace útiles para actores como empresas eléctricas y organismos reguladores. El equipo del proyecto también está preparando directrices de buenas prácticas sobre cómo analizar los distintos tipos de FIV, con el objetivo de publicarlas en abierto para su uso público y por parte del sector. Además, están previstos cursos de formación para garantizar que los métodos lleguen a la próxima generación de ingenieros nucleares.
Resultados tangibles y herramientas prácticas
En GO-VIKING se han alcanzado diferentes resultados clave que contribuyen a mejorar la seguridad y la eficiencia de los reactores nucleares. Se desarrollaron nuevos conjuntos de datos experimentales de alta resolución, que ya se están utilizando para validar nuevas herramientas de simulación de ejecución rápida, capaces de ofrecer a los operadores y reguladores análisis fiables y eficientes. Más allá de los avances técnicos, el equipo del proyecto también creó herramientas para aumentar la disponibilidad de las centrales y respaldar el funcionamiento a largo plazo de los reactores. Asimismo, se establecieron puntos de referencia estandarizados para el sector y se emplearon métodos de cuantificación de incertidumbre para garantizar la fiabilidad de los resultados de las simulaciones. En GO-VIKING se colaboró directamente con las partes interesadas y se organizaron seminarios prácticos para adaptar la investigación a las necesidades sectoriales y reglamentarias. Por último, la colaboración UE-EE. UU. ha sentado las bases para futuras asociaciones, tanto en proyectos europeos como en marcos internacionales como la Agencia de Energía Nuclear de la Organización de Cooperación y Desarrollo Económicos. «Sin duda invitaremos a los socios estadounidenses a participar en futuros proyectos —concluye Papukchiev—. Nos aportan otra perspectiva, acceso a diferentes fuentes y bibliografía, y existe un interés común claro en volver a colaborar».