Sobre el desarrollo de datos nucleares para reactores rápidos refrigerados por plomo

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El reactor rápido refrigerado por plomo (LFR) es una de las tres tecnologías seleccionadas por la Plataforma Tecnológica para la Energía Nuclear Sostenible que puede satisfacer las futuras necesidades energéticas europeas. Para lograr el nivel de seguridad solicitado para estos reactores avanzados y para minimizar el aumento de los costes debido a medidas de seguridad adicionales, se necesitan datos nucleares precisos y confiables.

El preciso conocimiento de los datos nucleares no solo permite determinar los márgenes de diseño necesarios para  el licenciamiento y la operación segura y económica de los nuevos reactores. También permite asegurar la subcriticidad, que es esencial siempre que se manipulen, transporten y almacenen materiales fisibles fuera del núcleo del reactor; así como determinar con precisión el contenido isotópico y calor residual del combustible gastado para su gestión, transporte y almacenamiento. Así mismo, otras aplicaciones fuera del ámbito de la física de reactores, como las aplicaciones médicas (v.g, radioterapia para el tratamiento del cáncer), también se benefician de un conocimiento más preciso de los datos nucleares. Mejores datos nucleares suponen un aumento en la capacidad predictiva de los códigos de cálculo y, por lo tanto, una reducción en los márgenes de seguridad y en los costes asociados.

El objetivo de este artículo es presentar los análisis llevados a cabo para mejorar los datos nucleares necesarios para el desarrollo, estudios de seguridad, licenciamiento y operación de los LFR, reduciendo las incertidumbres en los parámetros de criticidad debido a las incertidumbres en los datos nucleares, para alcanzar las precisiones objetivo definidas por investigadores, industria y reguladores.

Con ese fin, se han desarrollado los códigos SUMMON y DAWN para realizar análisis de sensibilidad e incertidumbre y de asimilación de datos de los parámetros más relevantes desde el punto de vista neutrónico, es decir, keff, ßeff, Λeff y coeficientes de reactividad, de diseños complejos de reactores, utilizando librerías de datos nucleares y covarianzas de última generación.

Se han realizado análisis exhaustivos de la última versión de la librería europea de datos nucleares para isótopos relevantes para los parámetros de criticidad de los LFR. Se han encontrado problemas en la región de resonancias resueltas del plomo y bismuto de la JEFF-3.3T1 y se han dado recomendaciones al proyecto JEFF, que han sido adoptadas en la versión final de la librería, JEFF-3.3. Además, se han llevado a cabo análisis de sensibilidad e incertidumbre y los datos nucleares se han ajustado de manera consistente para reducir las incertidumbres de los parámetros integrales relacionados con la seguridad debido a datos nucleares inducidos por neutrones.

Como resultado de los trabajos realizados, se han identificado las necesidades de datos nucleares para LFR, se han sugerido mejoras de las librerías de datos nucleares existentes, se han dado recomendaciones para una asimilación de datos consistente y se han propuesto nuevos experimentos. Así mismo, se ha demostrado que los códigos SUMMON y DAWN permiten calcular y reducir las incertidumbres asociadas a los parámetros de criticidad de los reactores nucleares, permitiendo una determinación precisa de éstos y una reducción en los costes.

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