Modelo de la gestión de la seguridad nuclear de centrales nucleares basado en dinámica de sistemas

Abstract

Esta investigación desarrolla un modelo conceptual y un modelo de simulación basados en dinámica de sistemas para describir la gestión de la seguridad nuclear en una organización operadora de una central tipo PWR, entendida como un sistema socio técnico complejo. El estudio constituye un aporte novedoso, ya que integra de manera sistémica dominios heterogéneos que influyen en la seguridad nuclear y en la disponibilidad de la planta, sin haberse identificado trabajos previos que aborden esta integración en el estado del arte. A partir de una revisión bibliográfica y de entrevistas a expertos del sector, el trabajo propone un marco que permite comprender las relaciones causales y las dinámicas complejas que caracterizan al sistema. Para su desarrollo se elaboraron diagramas de bucles causales y modelos de Forrester individuales para cada dominio, en los cuales se modela una fenomenología esencialmente determinista, incorporando al mismo tiempo variables aleatorias en ciertos parámetros relevantes a fin de capturar la incertidumbre operativa y organizacional propia de estos sistemas. Estos modelos fueron posteriormente integrados en un único modelo funcional de simulación. El modelo abarca cuatro dominios: entorno (marco regulatorio, mercado de proveedores y mercado eléctrico), organizacional (cultura de seguridad y sistema de gestión), humano (confiabilidad humana en operaciones y mantenimiento) y tecnológico (operación de planta, confiabilidad de componentes y sistemas), y permite capturar, entre otros aspectos, dos figuras de mérito fundamentales en la operación de centrales nucleares: la disponibilidad anual de la planta para la generación de energía y el cumplimiento de sus funciones de seguridad.

This research develops a conceptual model and a system-dynamics-based simulation model to describe the management of nuclear safety in the operating organization of a PWR-type nuclear power plant, understood as a complex sociotechnical system. The study constitutes a novel contribution, as it systematically integrates heterogeneous domains that influence nuclear safety and plant availability, and no prior works addressing this type of integration have been identified in the state of the art. Based on a literature review and interviews with sector experts, the study proposes a framework that enables an understanding of the causal relationships and complex dynamics that characterize the system. For its development, causal loop diagrams and individual Forrester-type models were constructed for each domain, in which an essentially deterministic phenomenology is represented while simultaneously incorporating random variables in certain key parameters to capture the operational and organizational uncertainty inherent to such systems. These models were subsequently integrated into a single functional simulation model. The integrated model encompasses four domains: environment (regulatory framework, supplier market, and electricity market), organizational (safety culture and management system), human (human reliability in operations and maintenance), and technological (plant operation and component and system reliability), and it allows capturing—among other aspects—two fundamental figures of merit in nuclear power plant operation: the annual availability of the plant for electricity generation and the fulfillment of its safety functions.