Modelo reducido de un reactor nuclear y su utilización en las asignaturas del ámbito de la Ingeniería Nuclear

Abstract

En el grado de Ingeniería de la Energía, los alumnos pueden cursar las asignaturas de Tecnología Nuclear y Seguridad Nuclear. En ambas asignaturas se estudia el diseño de un reactor nuclear para que la central funcione en condiciones seguras. Para conseguir que los alumnos entiendan el funcionamiento de un reactor nuclear es interesante el uso de modelos matemáticos que reproduzcan tanto la potencia generada como la evolución de otras variables que afectan a la seguridad de la planta. En este trabajo, se presenta un modelo sencillo de reactor de agua a presión que permite observar la evolución temporal de la potencia del reactor y las temperaturas de los componentes más importantes de la planta. Para obtener la potencia generada se hace uso del modelo de cinética puntual, mientras que para el cálculo de las temperaturas del combustible y del refrigerante se utiliza un modelo sencillo de transmisión de calor. De este modo, el problema se formula mediante un sistema de  ecuaciones diferenciales ordinarias que se resuelve utilizando métodos numéricos. El desarrollo del modelo permite a los alumnos de Tecnología Nuclear y Seguridad Nuclear comprender la evolución temporal de alguna de las variables de un reactor y darse cuenta de los efectos estabilizantes que los parámetros de la termohidráulica tienen sobre la potencia generada.