PRIMER AÑO DE OPERACIÓN DEL SIMULADOR CONCEPTUAL DE CENTRAL NUCLEAR, (DFEN-ETSEIB-UPC) Javier Dies, Carlos Tapia, Francesc Puig, David Villar

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1 PRIMER AÑO DE OPERACIÓN DEL SIMULADOR CONCEPTUAL DE CENTRAL NUCLEAR, (DFEN-ETSEIB-UPC) Javier Dies, Carlos Tapia, Francesc Puig, David Villar Departament de Física i Enginyeria Nuclear (DFEN) Escola Tècnica Superior d Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Tel , Fax javier.dies@upc.edu El pasado 27 de abril de 2004, la Excma. Sra. Dª Maria Teresa Estevan Bolea, Presidenta del Consejo de Seguridad Nuclear, y el Excmo. Rector de la Universitat Politècnica de Catalunya, en presencia de numerosas autoridades del mundo académico y nuclear, inauguraron el Simulador Conceptual de Central Nuclear SIREP-1300 DFEN-ETSEIB-UPC. Figura 1: Inauguración del Simulador Conceptual DFEN-ETSEIB-UPC por la Presidenta del Consejo de Seguridad Nuclear, Excma. Sra. Dª Maria Teresa Estevan Bolea, y el Excmo. Rector de la UPC.

2 Figura 2: Simulador Conceptual en operación. El primer año de operación de esta instalación ha representando un notable impulso y modernización de la formación en el ámbito de la Intensificación Nuclear en la ETSEIB. El software elegido para esta herramienta docente ha sido SIREP 1300 v3.0, desarrollado por CORYS T.E.S.S. Se trata de un simulador de principios básicos de una central nuclear tipo PWR de 4 lazos y 1300 MWe. En la instalación actual se dispone de cinco estaciones de trabajo, capaces de llevar a cabo la simulación de forma independiente, dónde cada estudiante opera su propia central nuclear siguiendo el modus operandi indicado en el manual de prácticas (1) que se ha elaborado específicamente para tal fin. Durante primer año de utilización por parte de los alumnos se ha constatado que el simulador presenta una interfase de usuario intuitiva, sencilla y atractiva. A partir de la segunda hora de clase el estudiante ya demuestra un elevado dominio del funcionamiento del simulador, pudiendo centrarse propiamente en asimilar los conceptos relativos a la ingeniería nuclear, realizando análisis de escenarios de operación, determinación de parámetros característicos de la planta, interpretación de resultados, etc. Asimismo, los alumnos se muestran interesados en su utilización, en el seguimiento de las prácticas y en la experimentación por iniciativa propia para resolver

3 alguna posible duda, o bien, simplemente para satisfacer su curiosidad sobre algún fenómeno físico o sobre el comportamiento de la planta en determinadas circunstancias, convirtiéndose así, y en cierta medida, en una herramienta autodidacta. Figura 3: Simulador Conceptual: Vista del reactor Figura 4: Sistema de Control Químico y Volumétrico

4 En este primer año el Simulador se ha utilizado en las siguientes asignaturas: Física de Reactores Nucleares (5 ECTS = 6 créditos = 60 horas). Se han realizado cinco prácticas con una extensión total de 12 horas. Práctica 1: Parámetros cinéticos del reactor. Práctica 2: Aproximación subcrítica. Práctica 3: Efectos de la temperatura sobre la reactividad. Práctica 4: Coeficiente isotermo y coeficiente del moderador. Práctica 5: Arranques y variaciones de carga del reactor. Centrales Nucleares (5 ECTS = 6 créditos = 60 horas). Se han realizado cinco prácticas con una extensión total de 12 horas. Práctica 6: Estados estándar del reactor. Transición de operación a potencia a parada en caliente. Práctica 7: Estados estándar del reactor. Transición de parada en caliente a parada fría. Práctica 8: Calibración de un grupo de barras. Práctica 9: Autoestabilización del reactor. Práctica 10: Desconexión de la red y operación en isla. Estas prácticas se han completado con una práctica de unas 3 horas realizada en el Simulador de Alcance Total del Centro de Formación de Tecnatom S.A. en Hospitalet de l Infant, y con una visita técnica a una central nuclear. Alternativamente, un año se visita la C.N. Vandellòs II y el siguiente se visita la C.N. Ascó. Adicionalmente, en la asignatura Fundamentos de Ingeniería Nuclear (5 ECTS = 6 créditos = 60 horas) se ha realizado la práctica: Operación de la central de agua a presión. Principio de funcionamiento del reactor nuclear de fisión.

5 Esta asignatura optativa se imparte en el primer cuatrimestre de tercer curso de Ingeniería Industrial en la ETSEIB, justo antes de que los estudiantes hayan decidido e iniciado la intensificación que realizaran. Por parte de los alumnos, se advierte que acogen de forma muy favorable la oportunidad de alternar, por unas pocas horas, la rutina habitual de clases lectivas de la mayoría de asignaturas, y poder desempeñar un papel más activo en su aprendizaje, utilizando una herramienta más atractiva y estimulante como lo es este simulador. Cabe mencionar, que desde septiembre de 2005, esta instalación se ha visto enriquecida con la ubicación en ella de un elemento de combustible a escala real. Se trata de un elemento auténtico en todos los sentidos excepto por su contenido, que en este caso es plomo y no óxido de uranio. Éste ha sido cedido por gentileza de la Empresa Nacional del Uranio S.A. (ENUSA). Puesto que el elemento de combustible es el componente más esencial de una central nuclear, por ser éste en el que tiene lugar la reacción de fisión en cadena, resulta de especial interés que los estudiantes en las materias de reactores nucleares puedan examinar detenidamente todos sus detalles y apreciarlo en sus dimensiones reales. El Simulador Conceptual de Central Nuclear SIREP-1300, una infraestructura docente dentro de la red ENEN. Desde marzo de 2005 la UPC forma parte de la European Nuclear Education Network (ENEN), que impulsa entre otras actividades el European Master of Science in Nuclear Engineering (EMSNE). La obtención del EMSNE requiere haber realizado una formación universitaria superior de 300 ECTS (European Credit Transfer System), una formación puramente nuclear de 60 ECTS, y una formación en otra universidad perteneciente a la ENEN de 20 ETCS.

6 Actualmente la intensificación nuclear tiene una extensión de 64 créditos ECTS (European Credit Transfer System) que equivale a 64,5 créditos tradicionales, o 645 horas lectivas. Por tanto, los estudiantes de la ETSEIB, realizando los 20 ECTS en otra universidad de la red ENEN, obtienen el título de European Master of Science in Nuclear Engineering. Los estudiantes que el curso cumplan estos requisitos, recibirán a finales del 2005 la certificación correspondiente a la primera promoción del EMSNE. Se considera una buena iniciativa para impulsar la formación en el área nuclear en Europa. El Simulador Conceptual de Central Nuclear SIREP-1300, es una infraestructura docente de especial interés dentro de la red ENEN. El simulador contribuye en la formación para alcanzar la certificación del EMSNE desde la UPC y el INSTN (Institut national des sciences et techniques nucléaires). Cabe destacar que, ya sea debido a lo expuesto anteriormente y a otras mejoras realizadas en la docencia de la intensificación nuclear, o bien a otros factores, la demanda de esta intensificación, tradicionalmente reducida por la mala imagen que suele mostrarse en los medios de la energía nuclear, se ha cuadruplicado en el último año. AGRADECIMIENTOS: Este proyecto ha sido posible gracias a la financiación de las siguientes empresas e instituciones: Consejo de Seguridad nuclear (CSN) Asociación Nuclear Ascó Vandellòs II (ANAV) Escola Tècnica Superior d Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) Así como a la colaboración de: International Atomic Energy Agency (Workshop on Nuclear Power Plant Simulators for Education) Tecnatom S.A. (prácticas con el Simulador de Alcance Total) ENUSA (Elemento de combustible).

7 REFERENCIAS: 1. DIES, J.; TAPIA, C.; PUIG, F.; VILLAR, D.; Programa de formación práctica en el área de Ingeniería Nuclear mediante el Simulador Conceptual de Central Nuclear DFEN-ETSEIB-UPC, Ed. CPDA, 206 págs., Barcelona, Fotografías: Figuras 5,6: Simulador Conceptual de Central Nuclear SIREP-1300 en operación Figura 7: Puesto de trabajo Figura 8: Elemento de combustible

8 Figuras 9, 10: Pantallas del simulador (Sistema de control químico y volumétrico y presionador) Figura 11, 12: Pantallas del simulador (Diagrama presión-temperatura y pantalla de representación de gráficas)