En el contexto de la resurgencia de proyectos nucleares globales, la seguridad del almacenamiento de residuos nucleares y la confianza pública continúan atrayendo atención. Recientemente, un equipo conjunto del Instituto Tecnológico de Massachusetts, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de Orleans publicó una investigación en Proceedings of the National Academy of Sciences, validando cruzadamente un nuevo modelo de computación de alto rendimiento con datos experimentales de la estación de investigación de Mont Terri en Suiza, proporcionando herramientas clave para la evaluación de seguridad a largo plazo del almacenamiento subterráneo de residuos nucleares, y potencialmente impulsando la formulación de políticas y la aceptación pública.

Avance técnico: simulación tridimensional rompe limitaciones de modelos tradicionales

El software CrunchODiTi desarrollado por el equipo incorpora por primera vez efectos electrostáticos en la simulación tridimensional de interacciones entre residuos nucleares y materiales geológicos, resolviendo errores en modelos tradicionales causados por ignorar las características cargadas de minerales de arcilla. El software, basado en una actualización de CrunchFlow, puede ejecutarse en paralelo en múltiples computadoras de alto rendimiento, reproduciendo exitosamente el comportamiento de migración de radionúclidos en la interfaz de cemento-arcilla de la región "cutícula" en el experimento de 13 años de la estación de investigación de Mont Terri. La alta coincidencia entre datos experimentales y de simulación valida la confiabilidad del modelo para predecir reacciones a largo plazo en condiciones geológicas complejas.

Cooperación internacional: validación de herramientas computacionales en escenarios reales

Desde 1996, la estación de investigación de Mont Terri en Suiza ha servido como plataforma central internacional para la investigación de almacenamiento de residuos nucleares, proporcionando continuamente datos a largo plazo sobre interacciones entre arcilla Opalinus y materiales de barrera de ingeniería. El primer autor, Dauren Sarsenbayev, señaló: "El conjunto de datos acumulado durante décadas en este sitio proporciona una referencia insustituible para validar el rendimiento del modelo en entornos geológicos reales". El equipo, al comparar los cambios en la interfaz después de la inyección de mezclas de iones positivos y negativos en el experimento, cuantificó por primera vez el efecto inhibidor de los efectos electrostáticos de minerales de arcilla en la migración de radionúclidos, proporcionando una base científica para optimizar el diseño de repositorios geológicos.

Perspectivas de aplicación: remodelación del sistema de evaluación de seguridad

El nuevo modelo puede reemplazar herramientas tradicionales para evaluar el rendimiento a largo plazo de diferentes medios geológicos (como arcilla, capas de sal) como medios de almacenamiento de residuos nucleares. Sarsenbayev enfatizó: "El modelo puede predecir el comportamiento de radionúclidos en escalas de tiempo de miles de años, ayudando a los decisores a seleccionar las combinaciones óptimas de materiales". Por ejemplo, si EE.UU. avanza en la construcción de repositorios geológicos, esta tecnología puede reducir significativamente los riesgos de selección de sitios. Además, el equipo planea combinar aprendizaje automático para desarrollar modelos alternativos ligeros, mejorando la eficiencia computacional.

Valor social: fusión interdisciplinaria aumenta la confianza pública

La investigación integra ciencias computacionales, ingeniería geológica y análisis de políticas públicas, resonando con la ideología central "Ciencia · Sistemas · Sociedad" del Departamento de Ciencias Nucleares e Ingeniería del MIT. La profesora asistente Haruko Wainwright indicó: "Combinar computación de alto rendimiento con experimentos del mundo real es clave para construir confianza en el almacenamiento de residuos nucleares". Con la publicación de más datos experimentales este mes, el equipo optimizará aún más el modelo y promoverá su aplicación en proyectos globales de gestión de residuos nucleares.