MODSIM: modelización guiada por la simulación
La modelización y el diseño guiados por la simulación (MODSIM) potencian los equipos de ingeniería, diseño y análisis para mantenerse un paso por delante.
Leer más18-12-2019 | Publicado por Joaquín Martí
En una central nuclear, el combustible produce calor en una reacción en cadena controlada y ese calor se utiliza para generar electricidad. Cuando la actividad del combustible desciende por debajo de un nivel determinado, se retira del reactor. El combustible gastado es altamente radiactivo y, aunque con potencia decreciente, continúa generando calor.
El combustible gastado normalmente se coloca en bastidores en la piscina de almacenamiento de la planta y se mantiene allí una serie de años para permitir que se enfríe, tanto desde el punto de vista térmico como radiactivo. Tras el período de enfriamiento puede llevarse a una planta de reprocesado o almacenarse en seco o en húmedo hasta su eventual traslado a un almacenamiento definitivo.
La simulación estructural juega un papel esencial en todos y cada uno de esos pasos. Las operaciones en la piscina de almacenamiento con sus hipotéticos accidentes asociados dan lugar a toda una serie de problemas.
Fuera de la piscina, el combustible irradiado se guarda en contenedores, que pueden ser de transporte, almacenamiento o de doble propósito; sus requisitos de simulación no son inferiores a los que plantean las piscinas de almacenamiento.
A lo largo de los años, Principia ha desarrollado 10 proyectos en relación con las piscinas de almacenamiento y, especialmente, con los bastidores. Esto incluye dos centrales en Taiwan, una en Corea del Sur, una en China, tres en Francia y tres en España, aparte de un diseño genérico desarrollado por uno de los suministradores americanos.
Los escenarios analizados se centran principalmente en impactos producidos por caídas de combustible o equipos, aunque también hemos estudiado otros problemas como el hinchamiento de los bastidores. Las simulaciones suelen realizarse por integración explícita en el tiempo de modelos de elementos finitos y requieren tener en cuenta múltiples no-linealidades y fallos. Además, la interacción entre el elemento o equipo desprendido y el agua de la piscina puede precisar de un análisis acoplado.
También hemos llevado a cabo otros 17 proyectos asociados a contenedores de transporte, almacenamiento o de doble propósito, cada uno con sus criterios de aceptabilidad frente a cargas normales, anormales y accidentales. Los clientes en este caso se encontraban repartidos entre Estados Unidos, España y el Reino Unido. Los contenedores albergaban combustible PWR, combustible BWR, material nuclear especial o residuos de alta actividad.
Los problemas a analizar consisten en impactos en todas las orientaciones posibles, incluyendo las caídas desde 9 m sobre un plano rígido. Pero también hemos estudiado caídas desde un avión, así como el impacto de un avión contra un contenedor en tierra. Además de los impactos, también se consideran otros accidentes como vientos extremos, inundaciones, fuegos, inmersión, proyectiles generados por tornados, etc. En todos ellos deben tenerse en cuenta las condiciones térmicas durante y después del accidente, dado que el combustible albergado seguirá generando calor.
Pueden realizarse ensayos físicos, y de hecho se realizan, con contenedores vacíos o que incluyen masas añadidas.
Pero es evidente que los accidentes hipotéticos mencionados no pueden investigarse a través de ensayos físicos que involucren combustible irradiado. Como consecuencia, para estudiar la configuración final, la simulación no es sólo una alternativa, es la única posibilidad. ¿Dónde estaríamos sin ella?