Un grupo de investigadores del Cimec (instituto UNL-CONICET) realizan un servicio de modelado computacional orientado a maximizar la seguridad del reactor para el Proyecto CAREM de la Comisión Nacional de Energía Atómica.

Un grupo de investigadores del Centro de Investigación en Métodos Computacionales (Cimec, instituto de doble dependencia UNL-CONICET) está llevando a cabo un proyecto para la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), a través de un servicio tecnológico a terceros gestionado por el Cetri Litoral, de la Secretaría de Vinculación Tecnológica e Innovación de la Universidad Nacional del Litoral.

El proyecto consiste en la verificación de componentes nucleares para el reactor CAREM (Central Argentina de Elementos Modulares), sobre todo para componentes de seguridad y cómo actúan estos ante eventos postulados, transitorios y maniobras de potencia, entre otros, revalidando los estudios ya realizados sobre la seguridad del reactor.

El proyecto inició hace un año y, a partir de los resultados preliminares, se están evaluando modificaciones para incrementar aún más la seguridad del reactor. Por este motivo, junto a la CNEA, el grupo de investigación está trabajando en rediseñar algunos componentes. “Eso va a requerir más pruebas experimentales por parte de la CNEA para terminar de asegurar que esas modificaciones lleven a una mayor seguridad del reactor. Siempre estamos hablando de mejorar un reactor que es inherentemente seguro, es un diseño muy confiable, pero siempre se busca maximizar la seguridad de estos equipos”, explicó Damián Ramajo, investigador del Conicet, director del proyecto y profesor de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas, que también involucra a Santiago Corzo y Darío Godino.

El equipo del Cimec se dedica a la mecánica computacional de fluidos. Es decir, simulación de cómo se comportan los fluidos -líquidos o gases- dentro de componentes o equipos complejos cuando son aplicadas ciertas condiciones, por ejemplo, cambios de caudal, presión o de temperatura.

“A partir de lo que nosotros hacemos, que es un estudio muy detallado del comportamiento de esos fluidos, la CNEA puede estimar cómo va a comportarse ese componente dentro de todo el reactor, utilizando información que nosotros le damos para alimentar su modelo global, el cual tiene en cuenta al mismo tiempo la termo hidráulica, la neutrónica y los sistemas de control y seguridad”, detalló Ramajo.

El CAREM es un reactor de potencia baja, de 32MWe, pensado como el primer paso para luego diseñar un reactor de mayor potencia que genere energía eléctrica. Es una planta demostrativa que después se prevé se podrá escalar a potencias cuatro veces mayores. “A futuro, se piensa que este reactor se va a poder construir en forma modular, instalando en cada sitio varios de estos reactores en paralelo para poder llegar a una mayor potencia eléctrica”, afirmó Ramajo.

Qué es un reactor

El reactor es un recipiente cerrado que resiste alta presión y temperatura y contiene combustible nuclear, en general uranio. A partir de una reacción de fisión en cadena el uranio libera calor. Ese calor es empleado para producir vapor y mover una turbina que impulsa un generador eléctrico. Es un ciclo térmico que no difiere en mucho de una central térmica normal, pero en lugar de emplear una caldera, que quema combustible fósil y genera el vapor, acá hay un reactor nuclear donde el calor surge de la fisión, pasa a un refrigerante o circuito primario y este lo transfiere a un circuito secundario.

“Esa es la forma simple de entenderlo, se genera calor, luego vapor y este va a una turbina que mueve un generador eléctrico, luego el vapor se condensa y el ciclo se repite. Por otro lado, los reactores como el RA-10 son totalmente diferentes, trabajan a presión atmosférica en una pileta abierta, a temperaturas bajas y se utilizan para generar radioisótopos, para investigar materiales, evaluar distintas configuraciones de núcleos o de combustibles, entre otras aplicaciones.”. Argentina tiene larga tradición en diseño y construcción de este tipo de reactores, pero CAREM es el primer reactor de potencia diseñado en Argentina.

En ese sentido, la jefa de la División de Robótica y Automatización, Proyecto CAREM , Sol Pedre, afirmó que “este claramente está alineado con el objetivo de impulsar una Argentina con más desarrollo tecnológico e industrial, con más exportación de valor agregado, y en consecuencia más trabajo de calidad para todas y todos los argentinos”.

Situación actual del proyecto

Actualmente el proyecto se encuentra en un avanzado estado de construcción. En términos generales, el avance físico total está cerca del 63%, pero algunos de los principales ejes de trabajo tienen incluso un grado de progreso aún mayor.

En ese punto, Pedre destacó que hay en el mundo unos 80 proyectos de reactor modular pequeño en desarrollo, pero de todos esos, solamente hay dos que lograron pasar a la fase de construcción, y uno de ellos es la central CAREM (el otro es el ACP100 de China).

“Estamos en un avanzado estado de construcción y es relevante porque nos da una ventaja competitiva y estratégica fundamental para poder ganar mercados y colocar nuestro reactor en el mundo. La Argentina tiene hoy una ventana de oportunidad inmejorable para consolidarse como un referente mundial del mercado de los SMR y generar así potenciales exportaciones de alto valor agregado por varios miles de millones de dólares para los próximos años”, manifestó Pedre.

Además de las propias estimaciones de la CNEA y los estudios de mercado en los que vienen trabajando, este año se publicó un informe muy destacado por parte de la Nuclear Energy Agency, un organismo dependiente de la OCDE (Organisation for Economic Co-operation and Development), que analizó el estado de más de 20 proyectos de SMR (esencialmente, los que se consideran mejor encaminados), y entre todos ellos el CAREM es reconocido por ser el que está en el grado de avance más significativo.

“Esto, sumado a las consultas concretas que venimos recibiendo por parte de diversos países, no hace más que reforzar el posicionamiento que fuimos logrando, lo cual nos permite ser optimistas en cuanto a las futuras posibilidades de comercialización”, puntualizó la jefa de la División de Robótica y Automatización, Proyecto CAREM.

De cara a esa etapa comercial, es importante destacar que la planta demostradora que está en construcción conlleva la decisión política de que al menos el 70% de sus insumos, componentes y servicios vinculados sean provistos por empresas argentinas, calificadas bajo los estándares internacionales de calidad y seguridad que rigen la industria nuclear.

Esto requiere un trabajo en conjunto permanente con los proveedores, para capacitarlos y acompañarlos en el proceso de calificación exigido por esta industria, pero es una inversión a futuro, ya que se apunta a consolidar una cadena local de suministros, un conjunto de empresas nacionales que potencialmente pueda participar (y se beneficie) de las futuras exportaciones de esta clase de reactores. Por eso, esta central modular se constituye como un dinamizador de la industria y la tecnología de punta en nuestro país.

Innovación en colaboración

UNL tiene entre sus principales objetivos la colaboración y co-creación con empresas e instituciones en procesos de innovación que generen ventajas competitivas para el desarrollo económico del país. Para eso facilita los procesos administrativos ligados a la contratación de servicios, planteando sistemas ágiles y flexibles que pueden adaptarse a las necesidades y modalidades de cada solicitante.

Luego de que una empresa o institución plantea una demanda o necesidad ya sea a una facultad, un instituto o en la oficina del Cetri, un grupo de investigación idóneo analiza las posibilidades para definir, en forma conjunta, el tipo de prestación requerida.

El paso siguiente es la elaboración de un proyecto donde se especifican el programa de trabajo y el plazo de ejecución y se firma un contrato entre la autoridad de la empresa y el rector de la Universidad, con el fin de garantizar la transparencia y seguridad jurídica de todas las acciones.

“La vinculación con la CNEA siempre fue a través de un SAT. Nos convocan a nosotros, hacemos un pre-estudio y una cotización y, si están de acuerdo, el trabajo se realiza siempre a través del Cetri”, sostuvo Ramajo.

Por su parte, Pedre destacó al Cimec como un organismo de vanguardia, con un extenso conocimiento profesional en mecánica computacional aplicada a la industria. “Las y los investigadores trabajaron por más de 10 años en el sector nuclear adquiriendo cada vez más experiencia e innovando en este sector tan importante en nuestro país. Estas características y el expertise que fueron ganando en estos años nos motivó a que desde el Proyecto CAREM los invitemos a colaborar en el desarrollo de algunas ingenierías más 'desafiantes', que potencialmente nos ayuden a superarnos y continuar evolucionando de cara al futuro. Su rol clave en las actividades relevantes de la termohidráulica no solo implican resultados a cálculos planteados, sino la constante capacitación del personal de CAREM en herramientas de fluido-dinámica computacional, fundamentales para el desarrollo del sector”.

Respecto a la UNL, destacó la su constante capacitación para dar una respuesta innovadora y creativa a lo que un proyecto de la envergadura del CAREM necesita. “La experiencia adquirida en la universidad, en un contexto en que la vinculación tecnológica es un gran desafío para nuestro país, nos permite ilusionarnos con un nexo específico que acorte las distancias y acerque al sector científico-tecnológico con el socio-productivo”, finalizó.

Más información en www.unl.edu.ar/vinculacion