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asignatura grado 2024

Asignatura grado 2027

Course 2026/2027 Subject code: 68054220
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Subject code: 68054220

SUBJECT NAME
MÉTODOS COMPUTACIONALES EN INGENIERÍA NUCLEAR
CODE
68054220
SESSION
2026/2027
DEPARTMENT
DEGREE IN WHICH IT IS OFFERED
GRADO EN INGENIERÍA DE LA ENERGÍA
COURSE
CUARTO COURSE
SEMESTER 2
OPTATIVAS
CREDITS NUMBER
5
HOURS
125
LANGUAGES AVAILABLE
CASTELLANO

La ingeniería nuclear ofrece multitud de aplicaciones beneficiosas de las propiedades de las radiaciones, y sistematiza la minimización de los impactos negativos de las mismas. Actualmente existe en España una gran cantidad de instalaciones radiactivas, la mayoría trabajando con radiación X, que no presenta grandes problemas para su uso seguro. Existe sin embargo una categoría de instalaciones radiactivas y nucleares que hacen uso de la radiación neutrónica, y que requieren de un cuidado especial para su diseño seguro. En esa categoría entran los reactores de fisión nuclear para producción de energía, los aceleradores de partículas a partir de cierta energía y por supuesto las instalaciones de fusión nuclear, que serán una realidad en un futuro ya no lejano.

La modelización matemática de sistemas físicos es una parte fundamental de la física e ingeniería, y la ingeniería nuclear no es una excepción a ello. Reducir el comportamiento de un sistema a un conjunto de ecuaciones permite en muchos casos predecir su comportamiento sin necesidad de experimentación, que en el caso de ingeniería nuclear puede ser muy costosa.

Los métodos numéricos son fundamentales en la formación de todo tipo de ingeniero porque permiten resolver de manera suficientemente aproximada algunos problemas matemáticos y físicos que no pueden resolverse de forma exacta mediante soluciones analíticas, especialmente en sistemas complejos y de naturaleza realista. Gracias a estas técnicas, es posible modelar, simular y optimizar procesos relacionados con estructuras, fluidos, transferencia de calor, circuitos, reactores y muchos otros campos de la ingeniería.

El objetivo principal de esta asignatura es introducir a los estudiantes en los rudimentos de los métodos computacionales más utilizados en el mundo de la ingeniería nuclear, especialmente en presencia de campos neutrónicos. Estos métodos permiten cuantificar los efectos mutuos que se producen entren la radiación y el material presente en las diferentes instalaciones nucleares y radiactivas. En concreto en esta asignatura se tratará la formación de campos de radiación, principalmente neutrónica, y su impacto en la materia. Por una parte, los campos de radiación se conforman por los materiales existentes, ya sea por su capacidad de absorber radiación o por la capacidad de amplificarla mediante fisiones u otros procesos. La radiación neutrónica también es capaz de producir alteraciones en el medio circundante, alterando su composición isotópica y en muchos casos generando material radiactivo, lo que se denomina activación.

Tanto la propagación de la radiación como su impacto en los materiales ha sido profundamente estudiado y modelado de manera matemática. Sin embargo, sólo en casos muy simples de limitada aplicación se pueden obtener soluciones matemáticas exactas a esas ecuaciones. Esto ocurre tanto por la complejidad de las ecuaciones y del dominio de resolución como por las intrincadas propiedades de los materiales caracterizadas a través de los datos nucleares que definen los coeficientes de estas ecuaciones. Principalmente, la asignatura se centrará en aquellos métodos computacionales que se usan de forma usual en el análisis y diseño de este tipo de instalaciones.

Al ser la primera asignatura de métodos numéricos del grado, la primera parte se centrará en explicar los conceptos básicos de cálculo numérico que posteriormente luego se utilizarán a lo largo del curso. Se presentarán las herramientas de cálculo numérico con las que se afrontarán los diversos problemas, y que se basarán en lenguaje Python.

Seguidamente el curso se centrará en algunos de los fundamentos de física nuclear necesarios para definir el problema nuclear a analizar dedicando especial atención a las propiedades nucleares utilizadas tanto en transporte de radiación como en la activación de los materiales. El resto de los capítulos se centrarán en la resolución de los principales problemas de las instalaciones neutrónicas: el transporte de radiación y la activación de materiales, utilizando en casa caso los métodos numéricos más apropiados.

En resumen, esta asignatura va a dotar a alumno de la capacidad de cuantificar el impacto que tiene la radiación en la diferentes instalaciones nucleares y radiactivas por medio de métodos computacionales. Más allá de su aplicación dentro del mundo de la ingeniería nuclear el alumno adquirirá conocimientos sobre análisis numérico que son de aplicación en el vasto campo de la ingeniería y las ciencias.

Relación con otras asignaturas del grado

Esta asignatura se enmarca dentro de la materia de ingeniería nuclear y está directamente relacionada con la mayoría las asignaturas de la mención: Fundamentos de Energía Nuclear, Física de Reactores Nucleares, Física Atómica y Nuclear, Centrales Nucleares I y II, Seguridad de las Centrales Nucleares y Protección Radiológica.
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