asignatura master 2027

Temporal evolution of the isotopic inventory proporciona al estudiantado los fundamentos teóricos y computacionales necesarios para analizar la producción, transformación y decaimiento de radionucleidos en materiales sometidos a campos de radiación. La asignatura comienza con los principios básicos de la activación, incluyendo los conceptos de tasa de reacción y desintegración, las formulaciones probabilística y mediante ecuaciones de balance de las ecuaciones de Bateman, y la formulación matricial del problema de activación. Asimismo, introduce las magnitudes físicas derivadas del inventario isotópico, como los modos de decaimiento y las respuestas radiológicas típicas, junto con el papel de las librerías de activación, los datos nucleares, las secciones eficaces de reacción y sus incertidumbres.

La asignatura avanza desde las formulaciones fundamentales hacia el cálculo aplicado de activación. El estudiantado se introduce en la modelización de activación cero-dimensional mediante el código ACAB, incluyendo su tratamiento numérico de isótopos de vida media corta y larga, el equilibrio secular y las limitaciones conocidas del método. Esta parte se complementa con el estudio de cálculos tridimensionales de fuentes de activación, con especial énfasis en el acoplamiento transporte-activación en entornos relevantes para fusión. Se contextualizan metodologías como Rigorous-two steps y Direct-one step, así como la construcción de fuentes gamma de decaimiento resueltas espacial, energética y temporalmente, el tratamiento del espectro neutrónico local, la homogeneización de materiales, las incertidumbres estadísticas y los errores frecuentes en análisis 3D de activación.

Finalmente, la asignatura extiende la evolución del inventario isotópico al caso de fluidos en movimiento, con atención específica a la activación del agua en tuberías y circuitos hidráulicos. El estudiantado analiza las diferencias entre la activación de sólidos y fluidos, incluyendo flujo turbulento, perfiles laminares de velocidad, distribuciones de tiempos de residencia, producción y decaimiento durante el transporte, y activación de radionucleidos relevantes como ¹⁶N y ¹⁷N. La parte práctica refuerza estos conceptos mediante ejercicios computacionales progresivos, incluyendo la implementación Monte Carlo de cadenas de activación, historias de irradiación dependientes del tiempo, construcción y resolución de matrices de activación, comparación de modelos de flujo laminar y turbulento, y un caso real de activación con ACAB. Esta estructura permite adquirir tanto la comprensión conceptual como las capacidades computacionales necesarias para realizar cálculos robustos de inventario isotópico en problemas aplicados de neutrónica computacional.

English version

Temporal Evolution of the Isotopic Inventory provides students with the theoretical and computational foundations required to analyze the production, transformation, and decay of radionuclides in materials exposed to radiation fields. The course begins with the basic principles of activation, including the concepts of reaction and decay rates, the probabilistic and balance-equation formulations of the Bateman equations, and the matrix formulation of the activation problem. It also introduces the physical quantities derived from the isotopic inventory, such as decay modes and typical radiological responses, together with the role of activation libraries, nuclear data, reaction cross sections, and their associated uncertainties.

The course progresses from the fundamental formulations to the practical calculation of activation. Students are introduced to zero-dimensional activation modelling using the ACAB code, including its numerical treatment of short- and long-lived isotopes, secular equilibrium, and the known limitations of the method. This part is complemented by the study of three-dimensional activation source calculations, with particular emphasis on transport-activation coupling in fusion-relevant environments. Methodologies such as Rigorous Two-Step and Direct One-Step are presented, together with the construction of decay gamma sources resolved in space, energy, and time, the treatment of the local neutron spectrum, material homogenization, statistical uncertainties, and common sources of error in 3D activation analyses.

Finally, the course extends the study of isotopic inventory evolution to the case of moving fluids, with particular attention to water activation in pipes and hydraulic circuits. Students analyze the differences between the activation of solids and fluids, including turbulent flow, laminar velocity profiles, residence-time distributions, production and decay during transport, and the activation of relevant radionuclides such as ¹⁶N and ¹⁷N. The practical component reinforces these concepts through progressively more advanced computational exercises, including Monte Carlo implementation of activation chains, time-dependent irradiation histories, construction and solution of activation matrices, comparison of laminar and turbulent flow models, and a realistic activation case study using ACAB. This structure enables students to acquire both the conceptual understanding and the computational skills required to perform robust isotopic inventory calculations in applied computational neutronics problems.

No se establecen requisitos específicos adicionales a los requisitos generales de acceso al Máster. No obstante, para cursar con aprovechamiento la asignatura Temporal evolution of the isotopic inventory, se recomienda que el estudiantado disponga de una base suficiente en física nuclear, radiactividad, álgebra lineal, ecuaciones diferenciales, métodos numéricos y programación científica. Estos conocimientos son necesarios para comprender la formulación de las ecuaciones de Bateman, las tasas de reacción y desintegración, la resolución matricial de los sistemas de activación y la interpretación de magnitudes derivadas del inventario isotópico, como la actividad inducida, el calor residual o las fuentes gamma de decaimiento.

La asignatura se apoya de forma natural en los contenidos de otras materias del primer semestre. En particular, se relaciona con Basics of radiation transport, al utilizar flujos, espectros y tasas de reacción como punto de partida para los cálculos de activación; con Data analysis for computational neutronics, por el tratamiento, visualización e interpretación de resultados; y con Modeling for radiation transport simulations, por la necesidad de definir correctamente materiales, geometrías y discretizaciones espaciales en cálculos acoplados transporte-activación.

English version

No additional requirements are established beyond the general admission requirements of the Master's programme. However, to successfully follow Temporal Evolution of the Isotopic Inventory, students are recommended to have a solid background in nuclear physics, radioactivity, linear algebra, differential equations, numerical methods, and scientific programming. These competencies are necessary to understand the formulation of the Bateman equations, reaction and decay rates, the matrix-based solution of activation systems, and the interpretation of quantities derived from the isotopic inventory, such as induced activity, decay heat, and decay gamma sources.

The course naturally builds upon the content covered in other first-semester subjects. In particular, it is closely related to Basics of Radiation Transport, as it uses particle fluxes, energy spectra, and reaction rates as the starting point for activation calculations; to Data Analysis for Computational Neutronics, through the processing, visualization, and interpretation of results; and to Modeling for Radiation Transport Simulations, due to the need for the accurate definition of materials, geometries, and spatial discretizations in coupled transport-activation calculations.

La tutorización se realizará fundamentalmente en línea, mediante la participación en los Foros de Debate de la plataforma virtual, si bien también pueden enviarse desde esta misma plataforma correos personales a los distintos profesores del equipo docente.

Además, el equipo docente de la asignatura tiene asignados unos días y horarios de guardia donde el alumno podrá contactar personalmente o por teléfono con los profesores y consultarles lo que considere oportuno para resolver las dudas que se le planteen en el estudio de la asignatura. Al final se da la información para contactar con los profesores. También podrán hacerse consultas en otros días y horarios cuando sea posible mediante acuerdo previo del estudiante con el profesor.

En caso de comunicación por correo postal, la dirección de envío es la siguiente (precedida del nombre del profesor correspondiente):

Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)

E.T.S.I. Industriales

Departamento de Ingeniería Energética

C/ Juan del Rosal 12

28040 Madrid

Profesor: D. Rafael Juárez Mañas

Horario de guardia: Jueves de 9 a 13 horas

Teléfono: 913988223

Despacho: 0.15

Correo electrónico: rjuarez@ind.uned.es

Profesor: D. Javier Alguacil Orejudo

Horario de guardia: Martes y Jueves de 16 a 18 horas

Teléfono: 913986464

Despacho: 0.17

Correo electrónico: jalguacil@ind.uned.es

Profesor: D. Javier Sanz Gozalo

Horario de guardia: jueves de 16 a 20 horas

Teléfono: 913986463

Despacho: 2.18

Correo electrónico: jsanz@ind.uned.es

English version

Tutoring will be provided primarily online through participation in the discussion forums available on the virtual learning platform. Students may also use the platform to send private messages to individual members of the teaching team.

In addition, each professor has designated office hours during which students may contact them in person or by telephone to ask questions and resolve any difficulties arising while studying the course. The contact details are provided below. Appointments outside the specified days and times may also be arranged when possible, subject to prior agreement between the student and the professor.

For correspondence by post, the mailing address is as follows, preceded by the name of the corresponding professor:

Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)

E.T.S.I. Industriales

Department of Energy Engineering

Calle Juan del Rosal, 12

28040 Madrid

Spain

Professor: Rafael Juárez Mañas

Office hours: Thursdays, 9:00 a.m. to 1:00 p.m.

Telephone: +34 913 988 223

Office: 0.15

Email: rjuarez@ind.uned.es

Professor: Javier Alguacil Orejudo

Office hours: Tuesdays and Thursdays, 4:00 p.m. to 6:00 p.m.

Telephone: +34 913 986 464

Office: 0.17

Email: jalguacil@ind.uned.es

Professor: Javier Sanz Gozalo

Office hours: Thursdays, 4:00 p.m. to 8:00 p.m.

Telephone: +34 913 986 463

Office: 2.18

Email: jsanz@ind.uned.e

CP1 Evaluar resultados, así como su precisión y validez, para apoyar la toma de decisiones de diseño y seguridad en instalaciones nucleares y radioactivas

CP2 Aplicar de forma integrada metodologías de transporte de radiación, activación isotópica y modelado computacional para realizar análisis nucleares completos en instalaciones nucleares y radiactivas relevantes.

English version

CP1 Assess results, including their accuracy and validity, to support design and safety decision-making in nuclear and radiological facilities.

CP2 Apply radiation transport, isotopic activation, and computational modelling methodologies in an integrated manner to perform comprehensive nuclear analyses of relevant nuclear and radiological facilities.

CONOCIMIENTOS O CONTENIDOS

CN2 Comprender los principios teóricos de activación y transmutación aplicados en ingeniería.

CN5 Comprender los métodos numéricos y sistemas computacionales empleados en simulaciones de neutrónica computacional.

HABILIDADES O DESTREZAS

H3. Comunicar en inglés, de forma clara y rigurosa, resultados técnicos y conclusiones a distintos públicos.

H4. Implementar metodologías de cálculo adaptadas a la resolución de problemas neutrónicos específicos.

H5. Aplicar herramientas de simulación computacional para estimar respuestas nucleares.

COMPETENCIAS

CP1 Evaluar resultados, así como su precisión y validez, para apoyar la toma de decisiones de diseño y seguridad en instalaciones nucleares y radioactivas

CP2 Aplicar de forma integrada metodologías de transporte de radiación, activación isotópica y modelado computacional para realizar análisis nucleares completos en instalaciones nucleares y radiactivas relevantes.

English version

KNOWLEDGE OR CONTENT

CN2 Understand the theoretical principles of activation and transmutation applied in engineering.

CN5 Understand the numerical methods and computational systems used in computational neutronics simulations.

SKILLS

H3 Communicate technical results and conclusions clearly and rigorously in English to different audiences.

H4 Implement calculation methodologies tailored to solving specific neutronics problems.

H5 Apply computational simulation tools to estimate nuclear responses.

COMPETENCIES

CP1 Assess results, including their accuracy and validity, to support design and safety decision-making in nuclear and radiological facilities.

CP2 Apply radiation transport, isotopic activation, and computational modelling methodologies in an integrated manner to perform comprehensive nuclear analyses of relevant nuclear and radiological facilities.

La metodología utilizada es la característica de la UNED, enseñanza a distancia apoyada en el uso de las tecnologías de información y comunicación. La bibliografía básica está especialmente diseñada para facilitar al alumno la asimilación de los contenidos de manera autónoma.

Las actividades de seguimiento y evaluación continua se realizarán a través de las Pruebas de Evaluación Continua (PEC) a distancia. Tienen un enfoque y suficiente calado para garantizar y monitorizar la asimilación progresiva de los contenidos. Tienen carácter obligatorio.

La asignatura tiene, por su parte, una fuerte componente aplicada, con unas prácticas de laboratorio computacionales muy relevante en cuanto a duración y peso en la evaluación final de la asignatura. Se trata de unas prácticas en las que el estudiante desplegará los conceptos asimilados en el estudio del material teórico y las PECs para resolver problemas reales del día a día, ya sea metodológicos o de análisis real.

Por otra parte, la prueba presencial personal será un indicador del nivel global de asimilación alcanzado por el estudiante al finalizar el periodo de aprendizaje de la asignatura.

La labor personal y continuada del alumno es imprescindible para el proceso de aprendizaje, siendo fundamental la asimilación de los nuevos conceptos.

English version:

The methodology used follows the UNED distance-learning model, supported by information and communication technologies. The bibliography is specifically designed to enable students to assimilate the course content independently.

Monitoring and continuous evaluation activities will be carried out remotely through continuous evaluation exercises (PECs). These activities are sufficiently comprehensive and in-depth to ensure and monitor the progressive assimilation of the course content. They are mandatory.

The course also has a strong applied component, including computational laboratory sessions that account for a significant proportion of both the course duration and the final assessment. During these sessions, students will apply the concepts acquired through the theoretical materials and PECs to solve real-world methodological and analysis problems.

The in-person examination will provide an indication of the overall level of knowledge and understanding achieved by students at the end of the course learning period.

Consistent individual work is essential to the learning process, particularly for the effective assimilation of new concepts.

Para la preparación de la asignatura se utilizará como texto base:

Título: Temporal evolution of the radioactive inventory

Autores: R. Juárez, J. Alguacil, J. Sanz

Descripción: Este texto se pondrá a disposición para este curso académico en formato electrónico en el curso virtual. El libro está escrito y revisado por el equipo docente, está estructurado con los mismos temas que constituyen los contenidos de la asignatura.

Es obligatorio realizar prácticas de esta asignatura. Tienen como objetivo fundamental ayudar al alumno a fijar conceptos esenciales de la asignatura, así como a dotarle de un entrenamiento con software comercial, para resolver problemas prácticos. También buscan que el alumno desarrolle un juicio crítico respecto del uso de software y de los resultados obtenidos. Se persigue, así, ir fomentando la autonomía del estudiante en el ámbito de la neutrónica computacional.

Son prácticas de naturaleza computacional y se llevarán a cabo de manera remota, pero con interacción síncrona. Estarán estructuradas de la siguiente manera:

• En primer lugar, se organizará una sesión síncrona (por Teams o Zoom) en la que los profesores distribuirán documentación, explicarán el objetivo de la práctica, y asistirán a los estudiantes en la instalación del software requerido y las verificaciones correspondientes. Esto se conoce como el establecimiento del laboratorio virtual. Quedará grabado para aquellos que no puedan asistir.
• El estudiante, por su cuenta, resolverá las prácticas con el software correspondiente y siguiendo las indicaciones de los profesores. Durante este período, los profesores están disponibles, además de por los canales habituales (foros, email, teléfono), en formato de tutoría online.
• Pasado un periodo, se organizará otra sesión online síncrona en la que los estudiantes presentarán los resultados obtenidos y explicarán los problemas que han encontrado. Los profesores harán preguntas y pedirán a los alumnos ejecutar los problemas variando parámetros de entrada y obtener resultados en línea para comprobar la asimilación de conceptos y la destreza adquirida en el software correspondiente. También quedará grabada.

Con antelación a la realización de las prácticas, los alumnos recibirán vía correo electrónico toda la información necesaria sobre las mismas: horarios, actividades, material necesario. Esa misma información aparecerá en el curso virtual de la asignatura.

Las prácticas se realizarán a lo largo del curso. La última sesión, de corrección, se organizará tanto en Enero como en Septiembre.

ENGLISH VERSION

It is mandatory to carry out computational practices work in this subject. Their main objective is to help the student to fix essential concepts of the subject, as well as to provide them with training with commercial software, to solve practical problems. They also seek that the student develops a critical judgment regarding the use of software and the results obtained. The aim is to promote student autonomy in the field of computational neutronics.

These are computational practices and will be carried out remotely, but with synchronous interaction. They will be structured as follows:

• First, a synchronous session (via Teams or Zoom) will be organized in which teachers will distribute documentation, explain the objective of the practice, and assist students in the installation of the required software and the corresponding verifications. This is known as the virtual lab establishment. It will be recorded for those who cannot attend.
• The student, on their own, will solve the computational practices with the corresponding software and following the instructions of the teachers. During this period, teachers are available, in addition to the usual channels (forums, email, telephone), in the format of online tutoring.
• After a period, another synchronous online session will be organized in which students will present the results obtained and explain the problems they have encountered. Teachers will ask questions and ask students to execute the problems by varying input parameters and obtain online results to check the assimilation of concepts and the skill acquired in the corresponding software. It will also be recorded.

Prior to the computational practices, students will receive via email all the necessary information about them: schedules, activities, necessary material. That same information will appear in the virtual course of the subject.

The computational practices will be carried out throughout the course. The last session, of correction, will be organized both in January and September.

Es fundamental para el desarrollo de la asignatura que el alumno utilice el Curso Virtual.

Cualquier material complementario adicional que se pueda publicar o aconsejar se encontrará en dicha Plataforma. El alumno puede enviar sus consultas a los distintos foros de debate, o por correo electrónico a la atención de cualquiera de los profesores de la asignatura.

English version:

Use of the Virtual Course is essential for successful completion of the course.

Any additional supplementary materials that may be published or recommended will be available on the platform. Students may submit questions through the discussion forums or by email to any member of the course teaching team.