TITULO DEL ENSAYO

MODELO DE PARÁMETROS CONCENTRADOS DEL NÚCLEO DE UN
REACTOR NUCLEAR LWR EN MODELICA
Rafael J. Caro
Alumno predoctoral del Dpto. Informática y Automática, UNED. C/Juan del Rosal 16, 28040 Madrid.
e-mail: RafaelJ.Caro@telefonica.net
Alfonso Urquia, Sebastián Dormido
Dpto. Informática y Automática, UNED. C/Juan del Rosal 16, 28040 Madrid.
e-mail: {aurquia, sdormido}@dia.uned.es

Resumen
Enlas páginas siguientes se exponen los fundamentos
físicos y matemáticos que rigen algunos de los
fenómenos característicos asociados al núcleo de los
Reactores Nucleares Térmicos de Agua Ligera y se
plantean las aproximaciones clásicas utilizadas en su
estudio. A partir de las ecuaciones obtenidas se utiliza
el paradigma de orientación a objetos aplicado al
modelado de sistemas dinámicosbasado en leyes
físicas, desarrollando los modelos y ejecutando las
simulaciones con Modelica 3.1 y Dymola 5.0. Se
validan los resultados obtenidos contrastándolos con
las referencias presentadas.
Palabras Clave: Simulación, Modelo, Orientación a
Objetos, Reactores Nucleares, LWR, Difusión
Neutrónica, Venenos, Termohidráulica, Cinética
puntual. Parámetros concentrados.

necesarios para ladescripción matemática del campo de
modelación. La descripción de los fundamentos y
ecuaciones nos permitirá, en el paso siguiente, la
aplicación de la Metodología de Orientación a Objetos
[10], [11] y [12] para obtener los modelos, componentes
de la librería.
Así, una vez desarrollados los modelos de los
componentes elementales, éstos se irán integrando en
modelos cada vez más completoshasta permitir un
estudio dinámico de tres aspectos relevantes elegidos
por su representatividad de los fenómenos que acaecen
en el núcleo.
Procederemos a continuación a la simulación y
validación de los resultados obtenidos frente a
tendencias y valores de referencia. Se concluye con una
breve valoración del resultado y un planteamiento del
trabajo a desarrollar en las siguientes etapas.2
1

INTRODUCCION

El objetivo del presente artículo es mostrar cómo se
puede utilizar el paradigma de orientación a objetos para
desarrollar los rudimentos de una librería de modelos de
un sistema cuyo comportamiento se describe mediante
leyes físicas [3], en concreto de los fenómenos
asociados a los núcleos de reactores nucleares.
Utilizando para ello las posibilidades [4], [5] quenos
brinda el entorno Dymola–Modelica. Se pone especial
atención a los aspectos neutrónicos fundamentales [2],
[9], a su introducción, modelado y simulación, en
contraste con otras librerías [1] que recientemente han
tratado el tema considerando la planta completa y su
control.
Plantearemos modelos de parámetros concentrados que
nos permitirán el análisis de algunos de los fenómenos
máscaracterísticos de entre los muchos que se pueden
estudiar relativos al comportamiento de un reactor
nuclear térmico moderado y refrigerado con agua ligera
(LWR) [6], [7], [8]. Con este fin, en primer lugar se
hace una breve introducción de los argumentos

FUNDAMENTOS Y ECUACIONES

Procedemos a desarrollar una introducción de los
conceptos fundamentales asociados al campo de
modelación,partiendo de los fenómenos elementales y
desarrollando las aproximaciones necesarias para cubrir
el alcance previsto.
Comenzamos con la Teoría del Transporte, [2], [9]
planteando las dificultades asociadas, a continuación la
Aproximación de Difusión que incluye la Fórmula de
los 6 Factores, se prosigue con la presentación de la
Ecuación de la Cinética Puntual [6], [7] y, por fin, laintroducción de los fenómenos de la Dinámica que se
van a modelar; la respuesta a las Barras de Control, la
influencia de la evolución del Xenon y el efecto Doppler
[8].
2.1

TEORÍA DEL TRANSPORTE

Al interaccionar un neutrón con un núcleo fisionable,
existe una cierta probabilidad, dada por la sección eficaz
microscópica de fisión σf, de que dicho núcleo se rompa
produciendo fragmentos de...