La Investigación en el sector nuclear
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- Jesús Pinto Campos
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1 La Investigación en el sector nuclear Contribución de la Universidad a la I+D nuclear E. Minguez Universidad Politécnica de Madrid
2 Contenido La I+D nuclear en las Universidades españolas hasta el momento actual. Capacidades d obtenidas por participación i ió en proyectos internacionales y nacionales de I+D Futuro de la I+D : HORIZONTE Que nos falta para abordar el futuro? Reflexiones finales.
3 La I+D nuclear en las Universidades españolas hasta el momento actual Primera parte: Desde la creación de las Cátedras de Física y Tecnología Nuclear hasta final del siglo XX. Segunda parte: Durante este comienzo de siglo hasta el momento actual. Conexión con el futuro.
4 Primera parte 1 Creación de las cátedras de Física y Tecnología Nuclear en las ETSII de la UPC, UPVasco, y UPM durante los años 60 y 70, y durante los 80, otras como en la UPV Colaboración lb en el desarrollo de la EN, diseño y construcción de CCNN. Financiación para I+D: PIE UNESA CIEMAT Programas nacionales: fisión, fusión Programas Marco UE: FP4 ( ) y FP5 ( ) Convenios bilaterales Universidad Empresa. Apoyode ciertas comunidades autónomas:cataluña, Valenciay Pais Vasco
5 Impulso de las siguientes áreas: Primera parte 2 Tecnología Nuclear: Física de reactores, datos nucleares, desarrollos de programas numéricos, implantación y asimilación de programas de otros laboratorios, desarrollo de simuladores, materiales, daño por irradiación, AGP, transmutación, etc Seguridad nuclear: análisis de seguridad, APS, implantación de modelosde planta, comienzo de análisis de accidentes severos, fiabilidad, Protección radiológica: análisis radiológico ambiental, estimaciones de dosis, efectos económicos. Fusión: física de plasmas, tecnología de reactores, híbridos.
6 Segunda parte FISION Financiación procedente de EURATOM: FP6 ( ), FP7 ( ) NEA/OCDE OIEA CSN: plan de I+D, creación de 3 cátedras de seguridad nuclear ENRESA Programas nacionales: se va reduciendo en fisión y crece en fusión Programas autonómicos Incremento de convenios con empresas del sector. Participación en proyectos muy competitivos en colaboración con empresas, CIEMAT o universidades extranjeras. Creación de redes. Mas Universidades participan en la I+D: UPC, UPV, UPM, UPVasco, USevilla, UCantabria, USantiago, UNED,ULPGC,, UAB, U. Pompeu, etc
7 Segunda parte FUSION Financiación procedente de : 6º/7º FP Euratom Programas nacionales: Plan Nacional que abarca investigación básica y aplicada. Proyectos competitivos. Acuerdos a través de la Asociación EURATOM CIEMAT Participación en proyectos internacionales mediante convenios con CIEMAT o subcontrataciones con empresas del sector, sobre todo en el proyecto ITER. Proyectos muy competitivos: HIPER, ITER, IFMIF, TECHNOFUSION,.
8 Capacidades obtenidas Proyectos internacionales i ANDES Accurate Nuclear Data for nuclear Energy Sustainability ARCAS Ads and fast Reactor Comparison Study in support of Strategic Research Agenda of SNETP CDT Central Design team (CDT) for a Fast spectrum Transmutation Experimental Facility CP ESFR Collaborative Project on European Sodium Fast Reactor ECNET EU CHINA Nuclear Education and Training ENEN III European Nuclear Education Network Training Schemes FREYA Cooperation Fast Reactor Experiments for hybrid Applications GETMAT GEn IV and Transmutation MATerials GENTLE Graduate and Executive Nuclear Training and Lifelong Education PETRUS III Implementing sustainable E&T programmes in the field of Radioactive Wastes Disposal PREPARE Innovative integrative tools and platforms to be prepared for radiological emergencies and post accident response in Europe Nuclear Reactor Integrated Simulation Project NURISP NUCLEAR REACTOR SAFETY SIMULATION PLATFORM ESNII plus Preparing ESNII for HORIZON 2020 NUSHARE PROJECT FOR SHARING & GROWING NUCLEAR SAFETY COMPETENCE SARGEN_IV Proposal for a harmonized European methodology for the safety assessment of innovative reactors with fast neutron spectrum planned to be built in Europe CHANDA solving CHAllenges in Nuclear DAta Towards a self sustaining European Technology Platform NERIS TP on Preparedness for Nuclear and Radiological Emergency Response and Recovery TRASNUSAFE Training schemes on nuclear safety culture
9 Capacidades obtenidas Proyectos internacionales CETRAD: Co ordination action on education and training in radiation protection and radioactive waste management NEPTUNO: Nuclear European Platform of Training and University Organisations PERFECT: Prediction of irradiation damage effects on reactor components NURESIM: European Platform for Nuclear Reactor Simulation ENEN II: Consolidation Of European Nuclear Education, Training i and Knowledge Management PATEROS: Partitioning and Transmutation, European Roadmap for Sustainable nuclear energy SNF TP EUROTRANS: European Research Programme for the Transmutation of High Level Nuclear Waste in an Accelerator Driven System EURANOS: European Approach to Nuclear and radiological emergency management and rehabilitation Strategies SARNET: A Proposal of Network of Excellence for a Sustainable Integration of European Research on Severe Accident Phenomenology and Management Convenio CIEMAT/DENIM en el marco del Programa Tecnológico de EFDA "Modelización para estudio de los efectos de la radiación en materiales" y "Materiales avanzados: compuesto de cerámica" Convenio CIEMAT DENIM (EFDA 2005): Materiales avanzados: "Compuestos de cerámica" y "Modelización para estudio de los efectos de la radiación en materiales" Convenio CIEMAT/DENIM (EFDA 2006) en el marco del Programa Tecnológico de EFDA Development of a Verification Programme for Irradiation Modelling
10 Capacidades obtenidas Proyectos internacionales i Proyecto HIPER. Fusion Inercial Euratom. CONVENIO NACIONAL con el Reino Unido, Francia, Italia, Grecia, liderado y financiado por el Rutherford Appleton Laboratory Proyecto Europeo ESFRI de Grandes Instalaciones desde 2006 Con participación de empresas como Oxford Technologies. Keep in touch en Fusion Inercial (EURATOM) ITER safety studies: developing of quality management system for AINA code. ITER, International Organization Suport of Systems engineering for ITER Tokamak: Vessel/ In Vessell Integration ITER/RT/13/8949/PM. ITER, International Organization Technology Work Programme. System code, WP13 SYS01A T02. European Fusion Development Agreement (EFDA). Technology Work Programme, Safety and environmental field. RADIAFUS I, II, III PROYECTOS NACIONALES COMPETITIVOS en colaboracion con CIEMAT, UNED, UCIII, UAM desde 2006 hasta el último que ha comenzado en 2013 NANOEXTREME, Proyecto Nacional para el estudio de materiales de alta resistencia a la irradiación y capaces de sobrevivir en sistemas de refrigeración agresivos, y recibrimientos de materiales estructurales (por ejemplo vainas ó componentes de piscinas). Con la UCM, UAM, Proyecto TECHNOFUSION (instalación Singular Científico Técnica Nacional) desde año Diseño con ayuda de Accion Complementaria de la Comunidad de Madrid. Co Dirección con CIEMAT y participación de UCIII, anexionados UNED, UAM y colaboraciones con Empresas como IDOM, Empresarios Agrupados
11 Financiación de la UE (M ) 900 UPM FP7 Euratom (20) 3 M UPM FP6 Euratom (14) 1M FISION FUSION JRC FP4 FP5 FP6 FP7
12 Capacidades obtenidas Proyectos nacionales CSN Métodos avanzados de APS para una regulación independiente de tecnología Mejora y mantenimiento de códigos termohidráulicos de sistema en base a resultados de experimentos OCDE PKL II y OCDE ROSA. Programa de vigilancia radiológica ambiental. Red de estaciones de muestreo. Coparticipación el proyecto "Análisis y simulaciones de los experimentos OE CD PKL y ROSA OECD. Aplicación a las CCNN Españolas. Desarrollo de metodologías realistas de tratamiento de incertidumbres. Desarrollo de metodologías para la estimación de las dosis al cristalino. CENTRALES Desarrollo de métodos de análisis probabilísticos de seguridad en la valoración de riesgos económicos y tecnológicos en centrales nucleares. Aplicación a la Asociación Nuclear Asco Vandellòs. PROGRAMA VIGILANCIA AMBIENTAL TORRES REFRI GERACION CCC PALOS DE LA FRONTER UNION FENOSA GENERACIÓN. Convenio para la realización de un conjunto de irradiaciones de dosímetros personales y el estudio de la fiabilidad del sistema dosimétrico ensayado. Asociación Nuclear Asco Vandellòs
13 Capacidades de investigación Neutronica y Termohidraulica Métodos avanzados de gestión de combustible de reactores Gestión de residuos Impacto radiológico y consecuencias económicas Apoyo a centrales Aplicaciones de las radiaciones Análisis i de Accidentes severos Análisis probabilístico de seguridad Transmutación y análisis de ciclos avanzados Daño por irradiación ió Materiales, nanotecnología Fiabilidad y control Fusión magnética e inercial i Tecnología de la fusión Generación IV
14 Areas cubiertas Tranmutación Salvaguardias Tecnologia Seguridad 1 PR CCNN 0,8 06 0,6 PR Aplic. no 0,4 0,2 0 Modelos num. AREA Datos Materiales Modelos de Gen IV Residuos AA
15 Fabricación y validación de recubrimientos nanoestructurados mediante pulverización catódica magnetrón LABORATORIO INDUSTRIAL Recubrimiento de materiales para mejorar las propiedades dd mecánicas, fricción, desgaste, corrosión (TiN, CN, TiAlN)
16 Estudio de materiales sometidos a irradiación Caracterización de la composición y distribución química elemental de aceros ODS Eurofer mediante técnicas de análisis con haces de iones antes y después de ser irradiados Perfil en profundidad de la composición de un acero ODS Eurofer (SIMS) R. Gonzalez Arrabal et al. NIMB 271 (2012) Perfil en profundidad y distribución de la concentración de H de un acero ODS Eurofer sometido a irradiación
17 Análisis neutrónico avanzado La participación en grandes proyectos nacionales e internaciconales asociados a fuentes de radiación, ha permitido adquirir grandes capacidades de análisis neutrónico mediante códigos de Montecarlo. A modo de ejemplo podemos destacar los moderadores de ESS y la Estación de blanco de ESS BILBAO. A la derecha: flujo de fotones procedentes del beam dump de ESS BILBAO. Imagen superior: Dosis en parada producida por los componentes activados durante la operación de ESS BILBAO
18 Diseño termomecánico Los análisis neutrónicos se complementan con estudios termohidraúlicos y mecánicos que permiten definir diseños completos 3D que sirven como imput para la ingeniería de detalle. Análisis CFD del blanco de ESS BILBAO Estación de blanco de ESS BILBAO Análisis Mecánico del blanco de ESS BILBAO
19 FUTURO Para 2020 mantener la competitividad en tecnologías de fisión Colaboración en proyectos de fusión: ITER, HIPER. Para 2050 completar la preparación de la GEN IV Priorizar las iniciativas industriales
20 Horizonte 2020 Soportar la operación segura de las instalaciones i nucleares y radiactivas Impulsar las soluciones en gestión de residuos radiactivos Importante mantener las competencias adquiridas id en el campo nuclear Seguirmanteniendoel i alto nivel lde exigencias i de la PR Desarrolloy mantenimiento i t de infraestructuras t de investigación
21 Areas que pueden abordarse desde las Universidades Mejora de modelos para evaluar riesgos ante sucesos externos. Empleo de métodos probabilistasy deterministas para analizar la seguridad ante sucesos externos Desarrollo de materiales avanzados para las nuevas centrales Métodos avanzados para analizar accidentes severos Efectos radiológicos de los accidentes severos Comportamiento del combustible irradiado en diversas situaciones Apoyo al Centro Tecnológico del ATC Proyetos de grandes instalaciones: aceleradores, fusión
22 Qué nos falta para ser mas competitivos Formación de investigadores hacia el emprendimiento EEES Universidad Educación Explotación de resultados mediante nuevas empresas Política Regional e industrial, H2020 Innovación Administraciones Empresas Demostradores EEI Investigación 22
23 ESTADO DE LA INNOVACIÓN EN ESPAÑA Nuestro problema: INNOVACIÓN
24 Las universidades en el sector nuclear son competitivas? Decisión Valorización ió académica Resultados NO comercializables Publicaciones Difusión Proyecto de investigación Resultados potencialmente comercializables Protección Comercialización Pendiente!! Valorización comercial 24
25 Facilitar la explotación de resultados Proveedores de tecnología EEUU Grupos de Grupos de investigación investigación Estructuras I+D de la UPM UE Centros de Centros de I+D+i I+D+i Financiación i ió I+D Pública y privada (catalizador del ecosistema innovador de la UPM) Acceso al mercado con socios estratégicos Creación de spin-offs Comercialización Integración tecnológica 25
26 REFLEXIONES Gran esfuerzo realizado Mucha participación internacional Experiencia de alto nivel en muchas áreas. Creciente reconocimiento del sector Participación en campus internacionales Necesidad de un plan mas organizado y planificado. CEIDEN es ya un mecanismo de coordinación, ió pero puede ser un importante catalizador de dicho plan a medio y largo plazo. Falta comercialización de los desarrollos de I+D. Esta parte corresponde a las empresas. Mayor impulso de la innovación y aprovechamiento de los recursos.
27 Conclusiones Fortalezas en gran cantidad d de áreas. La I+D en la Universidadeseses potente y consistente Es preciso mantener el knw how en I+D y la transmisión del conocimiento con proyectos atractivos a las nuevas generaciones Como objetivos potenciar las capacidades para 2020y 2050 Agradezco la ayuda prestada a la UPC, UPM IFN
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