Simulación computacional de materiales de interés nuclear . - Jaroszewicz, Sebastián (2015)
No se puede poner en duda, el hecho de que la producción de energía ha estado conduciendo, y continuará haciéndolo, el progreso tecnológico de la civilización. Lo que la convierte en un componente muy importante del desarrollo económico y del crecimiento de las naciones, y en definitiva de la forma de vida moderna. Se estima que la demanda de energía en el año 2040 será el doble que la del 2010. Esta demanda no puede ser satisfecha mediante el uso de combustibles fósiles como carbón y petróleo. Esto sin contar con que este tipo de combustibles contribuyen de manera significativa al efecto invernadero y por lo tanto al calentamiento global, y a otros problemas de contaminación. Aunque se han iniciado varios programas de investigación y desarrollo [tales como el de secuestro de carbono y el de turbinas de vapor supercríticas] para lograr que la generación de energía a partir de combustibles fósiles sea más limpia, estos, por si sólo, no alcanzan para resolver el problema, y eso sin tener en cuenta el problema de la escasez de esta clase de combustibles. Dentro de este escenario, muchos países han visto a la generación de energía nuclear una alternativa limpia y factible de ser implementada. La construcción a gran escala de plantas nucleares requiere que se aborden cuestiones difíciles en cuanto a la consecución de la viabilidad económica, la mejora de la seguridad de funcionamiento, la gestión eficiente de los residuos y la utilización de recursos, así como la no proliferación de armas, todos los cuales están influenciados por el diseño del reactor nuclear sistema que se elija. Con este objetivo los diseñadores de reactores están adoptando nuevos enfoques que se engloban en la denominada cuarta generación de reactores [GIV]. En relación a la no proliferación es importante también el desarrollo de combustibles con bajo enriquecimiento para ser usados en reactores experimentales y de investigación. El objetivo general de este trabajo de tesis doctoral ha sido aplicar el modelado atomístico al estudio de propiedades tanto mecánicas como térmicas de diversos candidatos a combustibles de reactores nucleares, tanto para reactores de GIV como para reactores de investigación. En lo referente a GIV se realizó el estudio de torio puro y carburo y dióxido del mismo. Para esto se emplearon técnicas ab initio, dinámica de redes y dinámica molecular. En estos estudios se utilizaron tanto códigos computacionales comerciales como otros desarrollados expresamente para esta tesis. En lo relacionado con combustibles para reactores de investigación se investigaron las propiedades del intermetálico U2 Mo, una fase poco estudiada de la aleación UMo. Finalmente se desarrolló un código de monte carlo cinético para estudiar la difusión mediada por vacancias que tiene lugar en los materiales expuestos a la radiación.