Estudio del primer ciclo de quemado del combustible del reactor nuclear avanzado EPR

El presente proyecto final de carrera se enmarca en el convenio de colaboración entre el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) y la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) para la realización de proyectos en el ámbito de la seguridad nuclear y la protección radiológica. El proyecto estudia el primer ciclo de quemado del combustible del European Pressurized Reactor (EPR) mediante el código de simulación SCALE. El EPR es un reactor de agua a presión de tercera generación, concebido y desarrollado por AREVA NP. Con una configuración de cuatro lazos ha sido diseñado para generar una potencia térmica de 4590 MWt y operar a una potencia eléctrica neta de aproximadamente 1600 MWe. Actualmente hay cuatro reactores del tipo EPR en construcción, uno en Finlandia (Okiluoto), otro en Francia (Flamanville), y dos más en China (Taishan). El reactor EPR se encuentra también en proceso de licenciamiento por parte de las autoridades reguladoras americanas y británicas. El primer ciclo de quemado es quizás el más complejo de los ciclos des del punto de vista de la composición del combustible, la presencia de varios grados de enriquecimiento del combustible y la notable utilización de venenos consumibles como el gadolinio hacen de especial interés el estudio del quemado de su combustible. La simulación mediante el código SCALE requiere la modelización del núcleo exigiendo una labor importante de identificación de los materiales, las composiciones y las geometrías. En el desarrollo del proyecto se evalúa también la capacidad y limitaciones que presenta el código de simulación SCALE para la modelización del reactor y el posterior estudio del quemado del combustible en un reactor. Para los estudios de criticidad y del quemado del combustible se han utilizado las secuencias de cálculo CSAS y TRITON, respectivamente. En estas se recurre al módulo KENO-V.a para los cálculos de criticidad mediante el método de Monte Carlo y al módulo ORIGEN-S para la simulación del quemado del combustible. Mediante estas secuencias se ha caracterizado el quemado del combustible, obteniendo la curva crítica de boro y estimado el grado de quemado y la duración máxima del primer ciclo. El análisis de los resultados permite afirmar que el código SCALE en su versión 5.1 permite simular y estudiar satisfactoriamente el ciclo de quemado del combustible. A pesar de algunas limitaciones que presenta el código para la modelización precisa del reactor, no suponen un obstáculo para realizar un estudio fiable del primer ciclo de quemado del combustible. La duración del ciclo, grado de quemado y la curva crítica de boro obtenidos mediante el modelo se ajustan a los parámetros de diseño del primer núcleo del reactor

Estudio del primer ciclo de quemado del combustible del reactor nuclear avanzado EPR

El presente proyecto final de carrera se enmarca en el convenio de colaboración entre el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) y la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) para la realización de proyectos en el ámbito de la seguridad nuclear y la protección radiológica. El proyecto estudia el primer ciclo de quemado del combustible del European Pressurized Reactor (EPR) mediante el código de simulación SCALE. El EPR es un reactor de agua a presión de tercera generación, concebido y desarrollado por AREVA NP. Con una configuración de cuatro lazos ha sido diseñado para generar una potencia térmica de 4590 MWt y operar a una potencia eléctrica neta de aproximadamente 1600 MWe. Actualmente hay cuatro reactores del tipo EPR en construcción, uno en Finlandia (Okiluoto), otro en Francia (Flamanville), y dos más en China (Taishan). El reactor EPR se encuentra también en proceso de licenciamiento por parte de las autoridades reguladoras americanas y británicas. El primer ciclo de quemado es quizás el más complejo de los ciclos des del punto de vista de la composición del combustible, la presencia de varios grados de enriquecimiento del combustible y la notable utilización de venenos consumibles como el gadolinio hacen de especial interés el estudio del quemado de su combustible. La simulación mediante el código SCALE requiere la modelización del núcleo exigiendo una labor importante de identificación de los materiales, las composiciones y las geometrías. En el desarrollo del proyecto se evalúa también la capacidad y limitaciones que presenta el código de simulación SCALE para la modelización del reactor y el posterior estudio del quemado del combustible en un reactor. Para los estudios de criticidad y del quemado del combustible se han utilizado las secuencias de cálculo CSAS y TRITON, respectivamente. En estas se recurre al módulo KENO-V.a para los cálculos de criticidad mediante el método de Monte Carlo y al módulo ORIGEN-S para la simulación del quemado del combustible. Mediante estas secuencias se ha caracterizado el quemado del combustible, obteniendo la curva crítica de boro y estimado el grado de quemado y la duración máxima del primer ciclo. El análisis de los resultados permite afirmar que el código SCALE en su versión 5.1 permite simular y estudiar satisfactoriamente el ciclo de quemado del combustible. A pesar de algunas limitaciones que presenta el código para la modelización precisa del reactor, no suponen un obstáculo para realizar un estudio fiable del primer ciclo de quemado del combustible. La duración del ciclo, grado de quemado y la curva crítica de boro obtenidos mediante el modelo se ajustan a los parámetros de diseño del primer núcleo del reactor

Rethinking organoid technology through bioengineering

In recent years considerable progress has been made in the development of faithful procedures for the differentiation of human pluripotent stem cells (hPSCs). An important step in this direction has also been the derivation of organoids. This technology generally relies on traditional three-dimensional culture techniques that exploit cell-autonomous self-organization responses of hPSCs with minimal control over the external inputs supplied to the system. The convergence of stem cell biology and bioengineering offers the possibility to provide these stimuli in a controlled fashion, resulting in the development of naturally inspired approaches to overcome major limitations of this nascent technology. Based on the current developments, we emphasize the achievements and ongoing challenges of bringing together hPSC organoid differentiation, bioengineering and ethics. This Review underlines the need for providing engineering solutions to gain control of self-organization and functionality of hPSC-derived organoids. We expect that this knowledge will guide the community to generate higher-grade hPSC-derived organoids for further applications in developmental biology, drug screening, disease modelling and personalized medicine

Active superelasticity in three-dimensional epithelia of controlled shape

Fundamental biological processes are carried out by curved epithelial sheets that enclose a pressurized lumen. How these sheets develop and withstand three-dimensional deformations has remained unclear. Here we combine measurements of epithelial tension and shape with theoretical modelling to show that epithelial sheets are active superelastic materials. We produce arrays of epithelial domes with controlled geometry. Quantification of luminal pressure and epithelial tension reveals a tensional plateau over several-fold areal strains. These extreme strains in the tissue are accommodated by highly heterogeneous strains at a cellular level, in seeming contradiction to the measured tensional uniformity. This phenomenon is reminiscent of superelasticity, a behaviour that is generally attributed to microscopic material instabilities in metal alloys. We show that in epithelial cells this instability is triggered by a stretch-induced dilution of the actin cortex, and is rescued by the intermediate filament network. Our study reveals a type of mechanical behaviour—which we term active superelasticity—that enables epithelial sheets to sustain extreme stretching under constant tension

Fine tuning the extracellular environment accelerates the derivation of kidney organoids from human pluripotent stem cells

The generation of organoids is one of the biggest scientific advances in regenerative medicine. Here, by lengthening the time that human pluripotent stem cells (hPSCs) were exposed to a three-dimensional microenvironment, and by applying defined renal inductive signals, we generated kidney organoids that transcriptomically matched second-trimester human fetal kidneys. We validated these results using ex vivo and in vitro assays that model renal development. Furthermore, we developed a transplantation method that utilizes the chick chorioallantoic membrane. This approach created a soft in vivo microenvironment that promoted the growth and differentiation of implanted kidney organoids, as well as providing a vascular component. The stiffness of the in ovo chorioallantoic membrane microenvironment was recapitulated in vitro by fabricating compliant hydrogels. These biomaterials promoted the efficient generation of renal vesicles and nephron structures, demonstrating that a soft environment accelerates the differentiation of hPSC-derived kidney organoids

Estudio del primer ciclo de quemado del combustible del reactor nuclear avanzado EPR

El presente proyecto final de carrera se enmarca en el convenio de colaboración entre el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) y la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) para la realización de proyectos en el ámbito de la seguridad nuclear y la protección radiológica. El proyecto estudia el primer ciclo de quemado del combustible del European Pressurized Reactor (EPR) mediante el código de simulación SCALE. El EPR es un reactor de agua a presión de tercera generación, concebido y desarrollado por AREVA NP. Con una configuración de cuatro lazos ha sido diseñado para generar una potencia térmica de 4590 MWt y operar a una potencia eléctrica neta de aproximadamente 1600 MWe. Actualmente hay cuatro reactores del tipo EPR en construcción, uno en Finlandia (Okiluoto), otro en Francia (Flamanville), y dos más en China (Taishan). El reactor EPR se encuentra también en proceso de licenciamiento por parte de las autoridades reguladoras americanas y británicas. El primer ciclo de quemado es quizás el más complejo de los ciclos des del punto de vista de la composición del combustible, la presencia de varios grados de enriquecimiento del combustible y la notable utilización de venenos consumibles como el gadolinio hacen de especial interés el estudio del quemado de su combustible. La simulación mediante el código SCALE requiere la modelización del núcleo exigiendo una labor importante de identificación de los materiales, las composiciones y las geometrías. En el desarrollo del proyecto se evalúa también la capacidad y limitaciones que presenta el código de simulación SCALE para la modelización del reactor y el posterior estudio del quemado del combustible en un reactor. Para los estudios de criticidad y del quemado del combustible se han utilizado las secuencias de cálculo CSAS y TRITON, respectivamente. En estas se recurre al módulo KENO-V.a para los cálculos de criticidad mediante el método de Monte Carlo y al módulo ORIGEN-S para la simulación del quemado del combustible. Mediante estas secuencias se ha caracterizado el quemado del combustible, obteniendo la curva crítica de boro y estimado el grado de quemado y la duración máxima del primer ciclo. El análisis de los resultados permite afirmar que el código SCALE en su versión 5.1 permite simular y estudiar satisfactoriamente el ciclo de quemado del combustible. A pesar de algunas limitaciones que presenta el código para la modelización precisa del reactor, no suponen un obstáculo para realizar un estudio fiable del primer ciclo de quemado del combustible. La duración del ciclo, grado de quemado y la curva crítica de boro obtenidos mediante el modelo se ajustan a los parámetros de diseño del primer núcleo del reactor

L'école rurale en Catalogne, présent et avenir

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