nuclear-central-2

LADICIM colabora en el proyecto Freedom para mejorar la seguridad de las centrales nucleares

La investigación, coordinada por el CIEMAT, profundiza en el uso de probetas mini-CT e Inteligencia Artificial para caracterizar la integridad de la vasija del reactor ante el reto del envejecimiento de los materiales

Extender la vida útil de las centrales nucleares no es solo una cuestión de estrategia energética; es, ante todo, un reto de ingeniería mayúsculo. Los materiales envejecen, se degradan, y saber con certeza hasta cuándo mantendrán su integridad exige una precisión milimétrica. Consciente de este escenario, y tras la resolución de su convocatoria competitiva de finales de 2025, el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) ha puesto en marcha el proyecto FREEDOM. En esta iniciativa, coordinada por el CIEMAT bajo el liderazgo de la Dra. Marta Serrano, el Laboratorio de la División de Ciencia e Ingeniería de los Materiales (LADICIM) de la Universidad de Cantabria asume un papel protagonista: desarrollar la tecnología necesaria para evaluar la salud de la vasija del reactor incluso cuando apenas existen muestras físicas para analizar.

El mayor quebradero de cabeza al evaluar la seguridad de un reactor antiguo en Operación a Largo Plazo (OLP) es la falta de «testigos». A menudo resulta inviable disponer de probetas de material irradiado de la vasija para someterlas a los ensayos de resistencia y tenacidad tradicionales. Simplemente, no hay material suficiente.

Aquí es donde FREEDOM aspira a marcar la diferencia técnica. El proyecto se enfoca en afinar el cálculo de la temperatura de referencia de fractura (T₀) —el umbral que marca cuándo un material se vuelve frágil como el cristal— utilizando para ello probetas en miniatura (mini-CT). La meta es ambiciosa: reformular la norma internacional ASTM E1921 para que estos ensayos tengan la misma validez legal y técnica que los tradicionales, permitiendo diagnósticos fiables donde cada milímetro de muestra aporte datos valiosos.

Seguridad nuclear
Simulación avanzada y gemelos digitales

El papel del LADICIM es clave en la metodología del proyecto, liderando dos de los cuatro paquetes de trabajo. En el ámbito de la simulación, el equipo de la Universidad de Cantabria, encabezado por el catedrático Diego Ferreño, desarrolla un marco numérico avanzado para cuantificar la dispersión estadística de los resultados.

Mediante modelos tridimensionales por elementos finitos, los investigadores de la UC reproducen la geometría y los fenómenos de transición dúctil-frágil, incorporando modelos micromecánicos de fractura local tipo Beremin. Además, se realizan campañas masivas de ensayos virtuales mediante Monte Carlo, lo que permite evaluar cómo influyen las incertidumbres geométricas o térmicas en los resultados. Esto resulta fundamental para definir nuevos criterios de validez y mejorar las recomendaciones normativas actuales.

El proyecto se sustenta sobre una sólida base experimental que trasciende fronteras. Junto al CIEMAT y al LADICIM, el consorcio cuenta con la participación del centro de investigación alemán Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), aportando una dimensión europea a la investigación.

La campaña experimental es exhaustiva. El equipo analizará materiales de referencia de vasija, además de una soldadura ferrítica fabricada específicamente mediante arco sumergido para este proyecto. Esta fase incluye el mecanizado de probetas mini-CT y la ejecución de un mínimo de 20 ensayos por material a distintas temperaturas, aplicando análisis estadísticos de máxima verosimilitud basados en la Master Curve.

Inteligencia Artificial aplicada

FREEDOM no parte de cero, sino que recoge el testigo de iniciativas europeas previas de gran calado, como el proyecto ENTENTE. En aquella ocasión, el consorcio ya sentó las bases de la llamada Informática de Materiales, combinando experimentación con herramientas digitales.

Siguiendo esa filosofía, el LADICIM coordina el paquete de trabajo centrado en la ciencia de datos. Los investigadores emplean técnicas de Machine Learning para explotar una base de datos que integra ensayos de CIEMAT, UC, HZDR y literatura científica. Se utilizan algoritmos como Random Forests o Gaussian processes para predecir la temperatura de fractura.

Este enfoque entronca con la estrategia validada en ENTENTE, donde ya se demostró que los modelos híbridos podían superar en precisión a los analíticos tradicionales. Como señala el profesor Ferreño respecto al uso de estas tecnologías: «Los modelos de Machine Learning demostraron ser significativamente más precisos […] observamos una notable reducción de los errores grandes, aquellas predicciones que se desviaban mucho del valor experimental, lo cual es crítico desde el punto de vista de la seguridad».

Además, se aplican técnicas de interpretabilidad (como SHAP o LIME) para que los algoritmos no sean «cajas negras». Esto se alinea con la visión de la Dra. Marta Serrano, quien destaca la necesidad de «entender la degradación de los materiales en servicio, pero no de forma clásica», complementando la base experimental con herramientas digitales avanzadas.

La participación del LADICIM en FREEDOM reafirma su posición como socio estratégico en la investigación nuclear. El laboratorio cuenta con una reconocida trayectoria en el análisis del comportamiento mecánico bajo condiciones extremas y una creciente especialización en Data Science. La concesión de este proyecto, dotado con financiación competitiva del CSN, supone un reconocimiento a la excelencia científico-técnica del consorcio.

La combinación de experimentación, simulación numérica e Inteligencia Artificial permitirá generar directrices más robustas para la industria. En última instancia, FREEDOM contribuirá directamente a la sostenibilidad operativa de las centrales de fisión, asegurando que la extensión de su vida útil se realice bajo los máximos estándares de seguridad científica.

Más Noticias