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La radiación nuclear convive con nosotros en hospitales o en industrias, por ejemplo, sin generar problemas a la salud o al ambiente. Sin embargo, para que llegue a esos lugares debe transportarse de un modo adecuado. Es por eso que investigadores santafesinos trabajan en la verificación de contenedores para la Autoridad Regulatoria Nuclear.

Para garantizar esa seguridad hay una serie de tests muy estrictos que se pueden hacer sobre los contenedores mismos o bien mediante simulación, por medio de validaciones numéricas. Las segundas son las que realiza el Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC), un instituto dependiente de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y el Conicet.

La historia de las verificaciones comenzó con el contenedor Gurí, en la década del 90, y sigue hoy con tests de diseños para transportar desde material combustible usado en reactores nucleares hasta pequeños pellets que se utilizan en medicina nuclear.

Los contenedores deben pasar por pruebas altamente exigentes: “Deben resistir eventos como la caída de un avión o la entrada de agua a 200 metros de profundidad en el mar, por ejemplo. Los ensayos son extremos, de los más salvajes que se pueden llegar a hacer sobre un componente mecánico”, dijo José Risso, uno de los investigadores que trabajan en el tema.

Ensayos baratos y rápidos

Hasta hace algunos años las pruebas se hacían sobre los contenedores mismos, un testeo físico que implicaba arruinar un prototipo tan costoso como el recipiente final. También era caro poseer las instalaciones y los dispositivos necesarios. Sin embargo, con los ensayos virtuales hay un gran ahorro. “También es cierto que a veces se hacen combinaciones: se hacen algunos ensayos físicos que nos sirven para validar nuestros modelos, y otros ensayos de manera virtual”, aclaró Risso.

Por otro lado, el costo de las simulaciones se traslada siempre a los usuarios finales. En comparación con los ensayos físicos, los virtuales sólo significan una pequeña fracción económica.

Una ventaja más es la velocidad de las pruebas: hacerlas mediante modelos matemáticos insume muy poco tiempo y teniendo en cuenta muchas más variables que en un modelo real.

Todos los ensayos virtuales se realizan luego de una validación, buscando que sean consistentes con los análisis físicos. “Al principio tuvimos que constatar que podíamos reproducir los testeos reales”, continuó.

Mejores contenedores

Algunos de los ensayos virtuales se usan para comprobar la resistencia de recipientes pequeños para el transporte de pocos gramos de material. Otras pruebas se utilizan para los que llevan combustible de centrales nucleares, que tienen el tamaño de un semirremolque y que pesan cerca de 10 toneladas. “Es una muy variada gama de tamaños, pero todos tienen en común que el conjunto de requerimientos que deben cumplir es siempre el mismo. Todos deben ser aptos para soportar la condición más extrema a la que se pueda llegar durante el transporte”, continuó.

Por lo general, los usados son contenedores recubiertos de acero inoxidable con una segunda capa de hierro o plomo que funciona como aislante de la radiación. Una de las simulaciones consiste en someter esas estructuras a 800 grados de temperatura, que equivale al incendio de un vehículo y su tanque de combustible. Otros tests sirven para simular caídas desde grandes altitudes. “El parámetro básico sobre el cual tienen que calificar es que no escape material radiactivo a pesar de esas condiciones extremas”, resumió.

Para el trabajo los investigadores del CIMEC utilizan programas informáticos que simulan eventos mecánicos. En el caso de las pruebas de impacto, el software tiene en cuenta hasta qué nivel progresan los daños. Otros programas evalúan la evolución de temperatura en el caso de eventos térmicos. “También podemos acoplar los dos tipos de pruebas para ver qué efectos puede tener la dilatación de materiales, por ejemplo”, destacó.

Un ejemplo

Uno de los últimos ensayos que realizó el CIMEC fue sobre un contenedor que transporta dos tipos de isótopos para medicina nuclear: “Se trata de 'lápices' o tubos muy pequeños que contienen el material radiactivo con el que se irradia a pacientes para hacerles análisis de salud. Son pastillas de iridio que miden unos 5 mm de espesor”, detalló.

Esas pastillas se deben manejar bajo condiciones muy estrictas para evitar la irradiación hacia las personas que las manipulan. Los lápices con colocados en especies de portalápices y se transportan desde las centrales que los producen hasta los centros de medicina nuclear.

Para ello se los coloca en contenedores de 60 cm por 40 cm rellenos de plomo completamente diseñados para tolerar cualquier tipo de evento térmico y mecánico.

“Para testearlo tenemos en cuenta tres parámetros: la resistencia del recipiente frente a daños mecánicos, el análisis térmico, que simula la acción del fuego luego del impacto, y la afectación a la estanqueidad que produjeron los dos eventos anteriores”, sintetizó Risso.

Por último, afirmó que la clave de los ensayos es encontrar un modelo virtual que represente de manera fidedigna la evolución del problema. “Una vez que lo tenemos, accedemos a muchas variables. Contamos con una herramienta muy poderosa”, finalizó.