COATI. Carga optimizada de contenedores y planificación del almacenamiento de un ATI

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La gestión del combustible gastado almacenado en las piscinas de elementos combustibles de las centrales nucleares es una actividad compleja, ya que involucra al inventario de elementos combustibles gastados, la capacidad de la piscina que los alberga, las características de los contenedores que han de cargar dichos elementos y el sistema de almacenamiento de dichos contenedores. Además, se debe de cumplir con los criterios de aceptación establecidos en los Estudios de Seguridad de los contenedores, así como con los límites de dosis establecidos en la Instrucción de Seguridad IS-29 para las instalaciones de almacenamiento temporal de combustible.

Con el fin de facilitar dicha actividad, se ha desarrollado la herramienta COATI (Carga Optimizada de Contenedores y Planificación de Almacenamiento de un ATI), un sistema informático que ayuda a realizar la mencionada gestión del combustible gastado y minimizar los costes de operación de la planta después del cierre final de la misma.

Para el funcionamiento de COATI, es necesario disponer de una serie de datos básicos específicos del emplazamiento, que deberán ser cargados inicialmente en el sistema. Estos datos son: el inventario completo de elementos combustibles gastados con sus características (tipo de elemento combustible, fecha de descarga, quemado, enriquecimiento inicial e integridad física) y términos fuente, el diseño de los contenedores que se desean cargar, los patrones de carga autorizados, las características del ATI y la localización del punto de interés.

Asimismo, es necesario importar en COATI las funciones de respuesta de neutrones y gamma en las posiciones del bastidor durante la carga y el almacenamiento del contenedor que se quiera considerar. Estas funciones representan la tasa de dosis por partícula de la fuente en el punto o zona de interés y se calculan externamente para una localización concreta mediante un método basado en el flujo adjunto calculado con Denovo y MAVRIC del sistema SCALE 6.2.

Una vez se dispone de los datos básicos, el sistema permite al usuario diseñar mapas de carga de contenedores optimizando la selección de los elementos combustibles gastados a ser cargados, de manera que se cumpla, no solo con el patrón de carga seleccionado, sino también con un criterio radiológico a escoger por el usuario. Este criterio radiológico podrá ser el de maximizar o minimizar la tasa de dosis alrededor del contenedor o en un punto de interés.

Adicionalmente, una vez realizada la selección de los elementos combustibles gastados más idóneos, el sistema identifica la ubicación óptima para cada elemento de entre las posiciones del contenedor, de manera que se minimicen las dosis operacionales recibidas por los operadores durante las operaciones de carga.

Con todo esto, el sistema permite optimizar la selección de aquellos elementos combustibles gastados que, una vez cargados en sus respectivos contenedores, generan tasas de dosis que cumplan con los requisitos radiológicos aplicables a la instalación de almacenamiento, facilitando el vaciado de la piscina de almacenamiento de combustible gastado.

Por último, el sistema dispone de un visor integrado con un modelo 3D del ATI que permite configurar la distribución de los contenedores diseñados en un ATI, así como realizar planificaciones de carga de contenedores en el tiempo agrupados en lotes.

Para una disposición de contenedores dada, COATI permite al usuario realizar cálculos instantáneos y aproximados de la tasa de dosis en el punto de interés, pudiendo escoger la fecha (presente o futura) en la que se desea realizar el cálculo, haciendo uso de las funciones de respuesta generadas previamente.

Asimismo, COATI dispone de una función para generar de manera automática ficheros de entrada del código MAVRIC para la ejecución de un cálculo preciso, pero de mayor tiempo de ejecución.

Los resultados obtenidos con el cálculo aproximado presentan unas diferencias con respecto al cálculo preciso inferiores al 5% en todos los casos, con la ventaja de que pueden ser ejecutados de manera instantánea.

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