En la 19ª edición de la Reunión Internacional Temática de Termo Hidráulica de Reactores Nucleares (NURETH, por sus siglas en inglés), un trabajo de ingenieros y docentes del Instituto Balseiro fue reconocido, por sus aportes, con el “Premio al Mejor Artículo” (Best Paper Award). El equipo está integrado por Ezequiel García, Christian Marcel y Darío Delmastro.

El trabajo argentino recibió la distinción por su propuesta titulada “Modelado fluido-a-fluido del fenómeno de Flujo Crítico de Calor (CHF) en manojos de tubos en condiciones de bajo flujo másico”. En total se otorgaron 10 distinciones de ese tipo, entre los más de 600 artículos que se presentaron en la conferencia realizada el pasado marzo.

“El reconocimiento fue inesperado, es la primera vez que presento un paper en una conferencia o revista importante. Pero se siente bien ser reconocido en un ámbito tan importante”, afirmó Ezequiel García, uno de los integrantes del equipo, que es Ingeniero mecánico y Magíster en Ingeniería del Instituto Balseiro.

Sobre la termohidráulica expresó que es una rama de las ciencias que se encarga de estudiar los procesos de transferencia y transporte del calor en distintos estados, como el vapor y el líquido. Y que entre sus distintas aplicaciones, se recurre a la termohidráulica para establecer parámetros de seguridad y controlar procesos en ciertas instalaciones, como los reactores nucleares. 

El proyecto en detalle

En el interior de los reactores nucleares se encuentra el núcleo con los elementos combustibles, los que están formados por tubos metálicos llamados “vainas” que a su vez portan pastillas con uranio. Allí se produce la fisión nuclear, esto es, la división de los átomos  liberando calor que luego se utiliza para generar electricidad en grandes centrales nucleares de potencia.

Mientras más fisiones se producen en las pastillas, mayor es el calor generado. Por esto se suele utilizar agua para refrigerar el material nuclear. Sin embargo, hay un límite para la adecuada refrigeración del núcleo del reactor, explicó García.

El ingeniero contó que en el núcleo de un reactor se puede producir calor hasta llegar a un ritmo tan alto de vaporización que el propio vapor dificulta la correcta refrigeración deteriorando el mecanismo de transferencia térmica. “A este punto se lo conoce como flujo crítico de calor o CHF (N. del R.: por sus siglas en inglés), lo que lleva al reactor a un posible daño de sus componentes. Para no llegar a este punto, se hacen ensayos para conocer cuáles son las condiciones para la ocurrencia del CHF, es decir, hasta qué punto se puede producir calor de forma segura sin riesgo de dañar los componentes del reactor”, señaló el profesional.

Así, para conocer el punto del flujo crítico de calor se pueden realizar ensayos tanto en agua como en otros fluidos. La investigación de García, Marcel y Delmastro, llevada a cabo en el Laboratorio de Termohidráulica del Centro Atómico Bariloche (CAB), se centró en ensayos realizados en Freón, el cual se utiliza como refrigerante en las heladeras de todas las casas. En este marco, García se encargó de buscar “la mejor forma de escalear a agua estos resultados obtenidos en Freón”.

“Durante la investigación, se utilizaron datos de mediciones hechas en manojos de vainas disponibles en el laboratorio. Con estos datos, se hicieron análisis de los experimentos hechos en agua y en Freón y se buscó una forma funcional que pudiese escalear los datos de un fluido a otro. En este ámbito, se llevaron los datos al espacio adimensional para poder compararlos en los mismos términos, y después se buscó la mejor forma de escaleo, la que minimizara el error”, comentó el docente.

Si bien se mostró muy conforme por el reconocimiento al trabajo de su grupo en la NURETH-19, García sostuvo que todavía quedan cosas por hacer en el campo de ese estudio. Con 32 años, el joven está en la actualidad en proceso de comenzar un proyecto de Doctorado dirigido por Christian Marcel y relacionado con la temática. “Hay mucho material para analizar todavía. Se han analizado datos a una sola presión de trabajo. Se debe hacer estudios para otras presiones de trabajo”, afirmó Ezequiel García.

Estudiar en el Balseiro

Con respecto a la formación que le proporcionó el Instituto Balseiro, García contó que durante la cursada de Ingeniería Mecánica disfrutó las clases en los laboratorios avanzados, “en los que no había experimentos ‘armados o de muestra’, sino que el desafío estaba en poder armar un circuito experimental con ‘lo que había’. Eso es desafiante, y no se ve en otras universidades”, dijo.

También destacó que el Balseiro brinda una sólida formación en termohidráulica, lo que permite tener bases y conceptos fuertes en este ámbito para poder plantear distintas hipótesis. Y que otorga un conocimiento en programación y análisis de datos que es de gran utilidad para estudiar una gran cantidad de resultados.

A su vez, contó que como docente trata de inculcar algo parecido a sus alumnos “Busco generarles incertidumbres, hacerlos pensar, que vean que un problema no tiene una única solución sino que hay que buscar qué se gana y qué se pierde en cada caso”, afirmó García, que es docente en la materia de Electrónica de las carreras de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Nuclear.

Por último, agregó: “Lo que me gusta de la ingeniería es que genera desafíos nuevos todo el tiempo, que siempre se puede mejorar y buscar una solución más eficiente a problemas en los que hay que innovar”.

Para conocer más sobre el Laboratorio de Termohidráulica del Centro Atómico Bariloche, se puede ver el siguiente video en el canal de YouTube del Instituto Balseiro.