La comprensión precisa de los campos de radiación y material radiactivo existentes en una instalación nuclear a lo largo de su vida útil, así como en la fase posterior de clausura/desmantelamiento constituye una contribución esencial al proceso de su diseño y licenciamiento.

La disciplina que denominaremos de aquí en delante como análisis nuclear y de radiación (ANR) computacional, en el argot “neutrónica” computacional, es la que tiene por objeto el caracterizar/mapear los campos de radiación presentes en la instalación nuclear o radiactiva, el inventario radiactivo y las respuestas nucleares correspondientes en sistemas, equipos y componentes. El curso abordará esta disciplina en el marco de las instalaciones de fusión nuclear y en el de instalaciones de irradiación tipo IFMIF-DONES, muy relevante para el desarrollo de la fusión. Señalar desde un principio, que los problemas asociados a estas instalaciones, y fundamentalmente los asociados a la instalación ITER, han producido una revolución en el campo del análisis nuclear y de radiación, habiendo experimentado este campo avances extraordinarios en la última década. La UNED ha sido un actor destacado en este proceso.

El curso está orientado al conocimiento practico, así que los contenidos que se incluyen, al igual que la forma en los que se aborden, tienen como objetivo el que puedan servir de ayuda a los estudiantes para crear y correr simulaciones que, aunque sencillas, sean representativas en lo que respecta al objetivo de producir resultados fiables y eficientes.

El proceso de enseñanza-aprendizaje de esta asignatura tiene tres objetivos fundamentales:

1. que los estudiantes conozcan las características y estructura general de los flujos de trabajo/procedimientos de simulación avanzados para realizar los análisis nucleares y de radiación necesarios para el diseño, puesta en funcionamiento y operación de instalaciones de fusión nuclear y de aceleradores tipo IFMIF-DONES;
2. que los estudiantes conozcan que herramientas concretas están integradas en el procedimiento de simulación implementado en la UNED, así como sus características principales, y
3. que los estudiantes aprendan a hacer uso de las secuencias de cálculo y de aquellas herramientas que con el alcance del curso se consideran más importantes para la realización de los pertinentes análisis de radiación.

Esta asignatura se enmarca en un grupo de asignaturas donde se imparte formación sobre las bases teóricas (Neutrónica para instalaciones de fusión nuclear I: Teoría), métodos y herramientas de simulación (Neutrónica para instalaciones de fusión nuclear II: Herramientas computacionales) y tipos de análisis nucleares y de radiación (Neutrónica para instalaciones de fusión III: Aplicaciones a instalaciones relevantes) que apoyan el diseño de instalaciones de fusión nuclear y aceleradores tipo IFMIF-DONES. Con ellas el estudiante adquirirá las competencias fundamentales del especialista en neutrónica computacional de fusión nuclear, área que es el componente fundamental de la disciplina de Ingeniería Nuclear de una instalación de fusión, que es a su vez disciplina determinante dentro del campo de la Ingeniería de una instalación de Fusión Nuclear.

El aprendizaje de esta asignatura va a permitir abordar con garantiza la posible realización del trabajo fin de máster y futura tesis doctoral en algunas de las líneas de investigación que se ofertan en este Máster, y en las que el equipo docente es responsable de distintas actividades dentro de Programas Internacionales.

Por último, recalcar que dado el carácter de vanguardia de la Neutrónica de Fusión dentro de la disciplina de la Neutrónica, el especialista en la primera podrá aplicar con clara ventaja sus conocimientos al diseño de instalaciones nucleares y de radiación avanzadas enmarcadas tanto dentro como fuera del campo de la fusión. Los desarrollos de la neutrónica ligados a las necesidades marcadas para el avance de energía de fusión nuclear son ya uno de los retornos importantes a la sociedad de la investigación en fusión, y esta signatura contribuye a darlos a conocer y saber utilizar.

Tres son el tipo de recomendaciones para el correcto aprovechamiento de esta asignatura:

1. Para iniciar el estudio del curso son necesarios conocimientos de ciencia y tecnología nuclear a nivel fundamental. Si dichos conocimientos previos son limitados, debe consultarse con el equipo docente para recibir orientaciones precisas que permitan enfocar el estudio de forma adecuada, y en su caso estudiar durante el curso algún tema de apoyo.
2. Para su mejor aprovechamiento se recomienda haber cursado previamente la asignatura “Neutrónica para instalaciones de fusión nuclear I: Teoría”
3. Es recomendable tener conocimientos suficientes para lectura en ingles técnico.

Los estudiantes podrán contactar al equipo docente en cualquier momento y principalmente mediante el foro de comunicación del curso virtual, sobre todo para cuestiones que puedan ser del interés de todos los estudiantes. Adicionalmente y para una comunicación personal, se anima a los estudiantes a utilizar el correo electrónico o el teléfono (ver datos en la sección “Equipo docente”), así como la plataforma de mensajería MS Teams que provee la UNED.

La dirección postal de los profesores está en la ETSI Industriales, cuyos datos pueden consultarse en la web UNED. El horario de atención a estudiantes en esas dependencias será:

• D. Javier Sanz: Lunes y Miércoles de 16 a 18h. Despacho 2.18.
• D. Patrick Sauvan: Martes y Jueves de 16 a 18h. Despacho 0.15.
• D. Francisco Ogando: Lunes y Miércoles de 16 a 18h. Despacho 0.15.

El apoyo a los estudiantes se realizará tanto para asimilar los contenidos de la asignatura, explicar su modo de funcionamiento o de cualquier otra manera que mejore el rendimiento del estudio. En especial se anima a contactar, a los estudiantes que presenten lagunas iniciales de conocimiento, que puedan ser mitigadas con lecturas adicionales.

COMPETENCIAS

CP1 Desarrollar habilidades sistémicas (metodológicas): aplicación de conocimientos, habilidades en investigación, y creatividad.

CP3 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.

CP4 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

CONOCIMIENTOS O CONTENIDOS

C1 Adquirir el conocimiento de los métodos y técnicas de investigación.

C3 Elaborar y tratar modelos matemáticos que representen el comportamiento de los sistemas industriales.

C4 Adquirir destrezas en la aplicación de técnicas de simulación computacional.

C5 Tomar conciencia de la importancia de la adquisición del conocimiento científico a la luz de la teoría de la ciencia actual, así como de la diversidad metodológica.

C6 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

HABILIDADES O DESTREZAS

H1 Desarrollar capacidad de análisis y síntesis de la información científico-técnica.

H2 Adquirir destrezas en la búsqueda y gestión bibliográfica y documental.

H3 Desarrollar capacidad de razonamiento crítico.

H4 Desarrollar habilidades técnicas, de análisis y síntesis: resolución de problemas, toma de decisiones y comunicación de avances científicos.

H5 Planificar las actividades de investigación.

H6 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

H7 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

COMPETENCIAS

CP1 Desarrollar habilidades sistémicas (metodológicas): aplicación de conocimientos, habilidades en investigación, y creatividad.

CP3 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.

CP4 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

La metodología de aprendizaje se basa en el modelo de educación a distancia de la UNED. Las actividades formativas están basadas principalmente en la interacción con el Equipo Docente y el trabajo autónomo de los estudiantes, así como en el apoyo del uso de las tecnologías de información y comunicación. El equipo docente proporcionará orientaciones y material de apoyo para el estudio de la asignatura y atenderán las consultas que planteen los alumnos. El trabajo autónomo estará marcado por una serie de actividades de aprendizaje, que son fundamentales las siguientes: el estudio de contenidos teóricos y la realización de pruebas de evaluación continua (PECs), Trabajo Final de Asignatura (TFA) y Prueba Presencial. 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 harán mediante la realización de las pruebas de evaluación continua (PECs) a distancia.

Por otra parte, la prueba presencial personal y el trabajo final de asignatura (TFA) serán indicadoras del nivel global de asimilación alcanzado por el estudiante al finalizar el periodo de aprendizaje de la asignatura.

Las PECs pruebas de evaluación continua tienen carácter obligatorio y se realizarán paulatinamente a lo largo del curso. Están pensadas para que los estudiantes puedan contrastar su proceso de asimilación: i) individualizado para cada uno de los Temas en que se estructura la asignatura; y ii) global e integrado de los contenidos de todos los Temas, mediante los ejercicios de síntesis que se planteen.

El TFA de carácter obligatorio tiene como objetivo fundamental que el estudiante sepa plantear y realizar un análisis nuclear característico, aunque simplificado, de las instalaciones de fusión nuclear mediante simulación computacional.

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

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

Título: Apuntes de: Neutrónica para instalaciones de fusión nuclear II: Herramientas computacionales

Autor/es: SANZ, J; OGANDO, F y SAUVAN; P.

Este texto, para el presente curso académico, se pondrá a disposición del estudiante en formato electrónico en el curso virtual.

Este libro, escrito y revisado por el equipo docente, está concebido para ajustarse estrictamente a los contenidos del Programa de la asignatura. En este sentido se estructura con los mismos Temas y Secciones que los del Programa de Contenidos de la asignatura.

Se indican los artículos científicos que recogen información sobre la mayor parte de códigos de ordenador, utilidades y modelos integrados en el flujo de trabajo implementado en la UNED.

1. Artículo científico. J.P. Catalán, P. Sauvan, J. García, J. Alguacil, F. Ogando, J. Sanz, “GEOUNED: A new conversion tool from CAD to Monte Carlo geometry” Nuclear Engineering and Technology, 2024, DOI:10.1016/J.NET.2024.01.052
2. Artículo científico. J. Alguacil, J.P. Catalan, P. Sauvan, R. Villari, P. Batistoni, J. Sanz “Analysis of discrepancies between D1S and R2S results of 2016 DD JET campaign” Nuclear Fusion, Accepted Manuscript online 5 July 2022. //doi.org/10.1088/1741-4326/ac7e5d
3. Artículo científico. J.P. Catalan, F. Ogando, R. Juarez, P. Sauvan, G. Pedroche, J. Alguacil, J. Sanz “Development of radiation sources for nuclear analysis beyond ITER bio-shield: SRC-UNED code” Computer Physics Communications, 275 (2022) 108309.
4. Artículo científico. R. Juarez. G. Pedroche, M.J. Loughlin, R. Pampin, P. Martinez, M. De Pietri, J. Alguacil, F. Ogando, P. Sauvan, A.J. Lopez-Revelles, A. Kolsek, E. Polunovskiy, M. Fabbri, J. Sanz “A full and heterogeneous model of the ITER tokamak for comprehensive nuclear analyses” Nature Energy 6 (2021) 150-157
5. Artículo científico. P.Sauvan, R.Juárez, ,G.Pedroche, J.Alguacil, J.P.Catalan, F.Ogando, J.Sanz “D1SUNED system for the determination of decay photon related quantities” Fusion Engineering and Design 151 (2020) 111399.
6. Artículo científico. J. Alguacil, P. Sauvan, J.P. Catalan, J. Sanz “Uncertainty propagation from neutron flux to decay gamma source in R2S methodology” Fusion Engineering and Design 146, pp 1100-1103, 2019.
7. Artículo científico. R. Juárez, J.P. Catalan, F. Ogando, A.J. Lopez-Revelles, P. Sauvan, S. Jakhar, E. Polunovskiy, M. Loughlin, J. Sanz “ITER plasma source and building modelling to produce radiation maps” Nuclear Fusion 58, 12, pp. 126012, 2018.
8. Artículo científico. P. Sauvan, J.P. Catalan, F. Ogando, R. Juarez, J. Sanz “Developtment of the R2SUNED Code System for Shutdown Dose Rate Calculations” IEEE Transactions of Nuclear Science 63 (2016) 375-384.
9. Artículo científico. P. Sauvan, J. Sanz, F. Ogando. “New capabilities for Monte Carlo simulation of deuteron transport and secondary products generation” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A (2010) 614, 323-330.
10. Artículo científico. J. Sanz, M. García, F. Ogando, A. Mayoral, D. López, P. Sauvan, B.Brañas. “First IFMIF/EVEDA radioprotection studies for the preliminary design of the accelerator beam dump” Fusion Science and Technology, Vol.56, N.1 (2009) 273-280

Texto base:

El texto base que ha de utilizarse para asimilar esta asignatura está concebido con dos objetivos: tener incluido todo lo que se necesita para acometer los objetivos docentes y facilitar la obtención de los resultados de aprendizaje de la asignatura; y a la vez, ajustarse estrictamente a los contenidos del Programa de esta.

En la sección de Contenidos se indica la lógica y estructura general del Texto. En la parte restringida de esta guía de estudio, disponible en el curso virtual para todos los alumnos matriculados, se indica ya de forma específica los objetivos y estructura lógica de cada uno de los temas, orientado a cómo ha de utilizarse el Texto para abordar esta asignatura.

Es fundamental para el desarrollo de la asignatura que el alumno utilice su 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. Para facilitar el seguimiento por parte de todos de las consultas realizadas, se abrirán 10 foros de debate, correspondientes a cada uno de los Temas del programa.

En el curso virtual estarán a disposición de los alumnos, entre otros elementos los siguientes:

• materiales de apoyo para el estudio de los Temas, que podrán incluir: material multimedia, vínculos a materiales producidos por el equipo docente de interés para la asignatura, prácticas en linea y tutoria en linea
• un calendario para las PECs
• un vídeo de presentación de los profesores y de introducción a la signatura con la presentación de cada tema por el profesor responsable
• enunciados de problemas resueltos y sin resolver
• otros materiales y vínculos de interés