Hoy en día, hay 94 reactores nucleares en funcionamiento en Estados Unidos, más que en cualquier otro país del mundo, y estas unidades en conjunto proporcionan casi el 20 por ciento de la electricidad del país. Se trata de un logro importante, según Dean Price, pero cree que nuestro país necesita mucho más de la energía nuclear, especialmente en un momento en el que se buscan desesperadamente alternativas a las centrales eléctricas basadas en combustibles fósiles. Se convirtió en ingeniero nuclear por esta misma razón: para asegurarse de que la tecnología nuclear esté a la altura de la tarea de lograr resultados en este momento de considerable necesidad.
“La energía nuclear ha sido una parte enorme de la infraestructura energética de nuestra nación durante los últimos 60 años, y la cantidad de personas que mantienen esa infraestructura es increíblemente pequeña”, dice Price, profesor asistente del MIT en el Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear (NSE), así como profesor de desarrollo profesional en Estudios Energéticos de Atlantic Richfield. “Al convertirse en ingeniero nuclear, usted se convierte en uno de un grupo selecto de personas responsables de la generación de energía libre de carbono en los Estados Unidos”.
Esa era una misión en la que estaba ansioso por participar, y los objetivos que se propuso estaban lejos de ser modestos: quería ayudar a diseñar y marcar el comienzo de una nueva clase de reactores nucleares, aprovechando la seguridad, la economía y la confiabilidad de la flota nuclear existente.
Price nunca se ha desviado de este objetivo y sólo ha encontrado aliento en el camino. La comunidad de ingenieros nucleares, dice, “es pequeña, muy unida y muy acogedora. Una vez que entras en ella, la mayoría de la gente no está dispuesta a hacer nada más”.
Iluminando las relaciones entre los procesos físicos
En su primer proyecto de investigación como estudiante en la Universidad de Illinois Urbana en Champaign, Price estudió la seguridad de los contenedores de acero y hormigón utilizados para almacenar las barras de combustible gastadas de los reactores después de que se hayan enfriado en tanques de agua, normalmente durante varios años. Su análisis indicó que este método de almacenamiento era bastante seguro, aunque la cuestión de qué se debe hacer en última instancia con estos contenedores de combustible, en términos de eliminación a largo plazo, sigue abierta en nuestro país.
Después de comenzar estudios de posgrado en la Universidad de Michigan en 2020, Price emprendió una línea de investigación diferente en la que todavía participa hoy. Esa área de estudio, llamada modelado multifísico, implica observar varios procesos físicos que ocurren en el núcleo de un reactor nuclear para ver cómo interactúan, una alternativa al estudio de estos procesos uno por uno.
Un proceso clave, la neutrónica, se refiere a cómo los neutrones zumban en el núcleo del reactor provocando la fisión nuclear, que es lo que genera la energía. Un segundo proceso, llamado hidráulica térmica, implica enfriar el reactor para extraer el calor generado por los neutrones. Una simulación multifísica, analizando cómo interactúan estos dos procesos, podría mostrar cómo el calor disipado cuando el reactor produce energía afecta el comportamiento de los neutrones, porque cuanto más caliente está el combustible, es menos probable que cause fisión.
“Si alguna vez quieres cambiar tu nivel de potencia, o hacer algo con el reactor, la temperatura del combustible es un dato crítico que necesitas saber”, dice Price. “El modelado multifísico nos permite correlacionar los procesos de fisión neutrónica con una propiedad térmica, la temperatura. Eso, a su vez, puede ayudarnos a predecir cómo se comportará el reactor en diferentes condiciones”.
Los modelos multifísicos para reactores de agua ligera, que son los que funcionan hoy en día con capacidades del orden de 1.000 megavatios, están bastante bien establecidos, afirma Prices. Pero los métodos para modelar reactores avanzados (pequeños reactores modulares (SMR con capacidades que oscilan entre 20 y 300 MW) y microrreactores (de 1 a 20 MW)) están mucho menos avanzados. Sólo un número muy pequeño de estos reactores está en funcionamiento hoy en día, pero Price está centrando sus esfuerzos en ellos debido a su potencial para producir energía de manera más barata y segura, junto con su mayor flexibilidad en potencia y tamaño.
Aunque las simulaciones multifísicas han proporcionado a la comunidad nuclear una gran cantidad de información, pueden requerir supercomputadoras para resolver o encontrar soluciones aproximadas a ecuaciones no lineales acopladas y extremadamente difíciles. Con la esperanza de reducir en gran medida la carga computacional, Price está explorando activamente enfoques de inteligencia artificial que podrían proporcionar respuestas similares y evitar por completo esas onerosas ecuaciones. Ese ha sido un tema central de su agenda de investigación desde que se unió a la facultad del MIT en septiembre de 2025.
Un papel crucial para la inteligencia artificial
En lo que son buenos los métodos de inteligencia artificial y aprendizaje automático, en particular, es en encontrar patrones ocultos dentro de los datos, como correlaciones entre variables críticas para el funcionamiento de una planta nuclear. Por ejemplo, Price dice: “si me dices el nivel de potencia de tu reactor, [AI] Podría decirte cuál es la temperatura del combustible e incluso decirte la distribución de temperatura tridimensional en tu núcleo”. Y si esto se puede hacer sin resolver ecuaciones diferenciales complicadas, los costos computacionales podrían reducirse considerablemente.
Price está investigando varias aplicaciones en las que la IA puede resultar especialmente útil, como ayudar en el diseño de nuevos tipos de reactores. “Entonces podríamos confiar en los marcos de seguridad desarrollados durante los últimos 50 años para llevar a cabo un análisis de seguridad del diseño propuesto”, afirma. “De esta manera, la IA no interactuará directamente con nada que sea crítico para la seguridad”. En su opinión, el papel de la IA sería aumentar los procedimientos establecidos, en lugar de reemplazarlos, ayudando a llenar los vacíos de conocimiento existentes.
Cuando a un modelo de aprendizaje automático se le proporciona una cantidad suficiente de datos para aprender, puede ayudarnos a comprender mejor la relación entre procesos físicos clave, nuevamente sin tener que resolver ecuaciones diferenciales no lineales.
“Al precisar realmente esas relaciones, podemos tomar mejores decisiones de diseño en las primeras etapas”, dice Price. “Y cuando esa tecnología se desarrolle e implemente, la IA puede ayudarnos a tomar decisiones de control más inteligentes que nos permitirán operar nuestros reactores de una manera más segura y económica”.
Devolverle a la comunidad que lo crió
En pocas palabras, uno de sus principales objetivos es llevar los beneficios de la IA a la industria nuclear, y considera que las posibilidades son vastas y en gran medida sin explotar. Price también cree que está bien posicionado como profesor en el MIT para acercarnos al futuro nuclear que él imagina. Según él, está trabajando no sólo para desarrollar la próxima generación de reactores, sino también para ayudar a preparar a la próxima generación de líderes en este campo.
Price conoció a algunos posibles miembros de esa “próxima generación” en un curso de diseño que impartió el otoño pasado con Curtis Smith, profesor de Práctica de Ciencias e Ingeniería Nucleares de KEPCO. Para Price, esa introducción duró sólo unos meses, pero fue suficiente para descubrir que los estudiantes del MIT están excepcionalmente motivados, son trabajadores y capaces. No sorprende que esas sean las mismas cualidades que espera encontrar en los estudiantes que se unen a su equipo de investigación.
Price recuerda vívidamente el apoyo que recibió cuando dio sus primeros y tentativos pasos en este campo. Ahora que ascendió de rango de estudiante a profesor y adquirió un conjunto sustancial de conocimientos a lo largo del camino, quiere que sus estudiantes “experimenten el mismo sentimiento que yo tuve al ingresar al campo”. Más allá de sus objetivos específicos para mejorar el diseño y el funcionamiento de los reactores nucleares, Price dice: “Espero perpetuar el mismo ambiente divertido y saludable que me hizo amar la ingeniería nuclear en primer lugar”.