Simulan el corazón de un reactor nuclear

¿Alguna vez sentiste deseos de ver el núcleo de un reactor nuclear en acción? Bien, puede que puedas darte el gusto, gracias a un algoritmo informático desarrollado por investigadores del Departamento de Energía (DOE) del Argonne National Laboratory en EE.UU. Se trata de una simulación que debe ser ejecutada en un superordenador y que es capaz de mostrar que ocurre dentro de un reactor nuclear con un nivel de detalle nunca visto antes. Los expertos creen que este logro podría ser crucial en el desarrollo de plantas nucleares más seguras, asequibles y respetuosas del medio ambiente.

Los investigadores del Departamento de Energía (DOE) del Argonne National Laboratory en EE.UU. han desarrollado UNIC, un simulador que les permitirá a los científicos observar el desarrollo de las reacciones que tiene lugar en el núcleo de un reactor nuclear con un nivel de detalles sin precedentes. El desarrollo del código de UNIC ha sido financiado principalmente por la Oficina del Departamento de Energía Nuclear (Office of Nuclear Energy), a través del programa NEAMS (Nuclear Energy Advanced Modeling and Simulation). El simulador permite analizar con un alto grado de precisión las trayectorias que siguen los protones dentro del núcleo de un reactor de fisión nuclear. Según los investigadores, es la primera vez que se logra obtener una descripción tan detallada de lo que ocurre dentro de una de estas máquinas.

Este simulador podría ser crucial en el desarrollo de reactores nucleares que sean más seguros, asequibles y respetuosos del medio ambiente. Para modelar la compleja geometría del núcleo de un reactor se requiere analizar miles de millones de elementos individuales, lo que conduce a un problema que posee cuatrillones de soluciones posibles. La ejecución de un programa que pueda resolver un problema semejante exige el uso de un ordenador increíblemente potente, por eso es que los simuladores normalmente se basan en una serie de aproximaciones. Lamentablemente, al tratarse solo de una aproximación, estas simulaciones no tienen demasiado valor a la hora de conocer qué es lo que realmente ocurre durante la reacción nuclear, ya que aparecen niveles de incertidumbre considerables. “El nuevo simulador tiene por objeto reducir las incertidumbres y los sesgos en los cálculos de diseño del reactor mediante la sustitución progresiva de las técnicas existentes por métodos de solución directa basada en la geometría del reactor”, explica Andrew Siegel, el científico líder del grupo que puso a punto UNIC.

UNIC, aún en las etapas finales de su desarrollo, corre en los superordenadores que posee el Argonne National Laboratory. Se ha ejecutado correctamente en un IBM Blue Gene / P de 294.912 núcleos y en un Cray XT5 de 163.840 núcleos de procesamiento. A pesar de no estar terminado, el simulador ya ha producido nuevos resultados científicos. Gracias a UNIC y a estos poderosos ordenadores, los investigadores han representado con éxito los detalles de la geometría del reactor completo por primera vez, y han podido comparar los resultados directamente con los datos experimentales. Cuando esté terminado, UNIC hará innecesarias muchas de las pruebas experimentales que hoy retrasan y encarecen el desarrollo de las nuevas plantas de energía nuclear.