Technical Challenges in the Construction of Gothic Vaults: The Gothic Theory of Structural Design

The construction of a Gothic vault implied the solution of several technical challenges. The literature on Gothic vault construction is quite large and its growth continues steadily. The main challenge of any structure is that, during and after construction, it must be "safe", that is, it must not collapse. Indeed, it must be amply safe, able to support different loads for long periods of time. Masonry architecture has shown its structural safety for centuries or millennia. The Pantheon of Rome stands today after almost 2,000 years without having needed any structural reinforcement (of course, the survival of any building implies continuous maintenance) . Hagia Sophia in Istanbul, finished in the 6th century AD, has withstood not only the dead loads but also many severe earthquakes . Finally, the Gothic cathedrals, with their appearance of weakness, are• more than a half millennium old. The question arises of what the source of this amazing strength is and how the illiterate master masons were able to design such daring and safe structures . This question is usually evaded in manuals of Gothic architecture. This is quite surprising, the structure being a fundamental part of Gothic buildings. The present article aims to give such an explanation, which has been studied in detail elsewhere. In the first part, the Gothic design methods "V ill be discussed. In the second part, the validity of these methods wi11 be verified within the frame of the modern theory of masonry structures . References have been reduced to a minimum to make the text simpler and more direct.

Core physics and safety analysis of Generation-IV Sodium Fast Reactors using existing and newly developed computational tools

El futuro de la energía nuclear de fisión dependerá, entre otros factores, de la capacidad que las nuevas tecnologías demuestren para solventar los principales retos a largo plazo que se plantean. Los principales retos se pueden resumir en los siguientes aspectos: la capacidad de proporcionar una solución final, segura y fiable a los residuos radiactivos; así como dar solución a la limitación de recursos naturales necesarios para alimentar los reactores nucleares; y por último, una mejora robusta en la seguridad de las centrales que en definitiva evite cualquier daño potencial tanto en la población como en el medio ambiente como consecuencia de cualquier escenario imaginable o más allá de lo imaginable. Siguiendo estas motivaciones, la Generación IV de reactores nucleares surge con el compromiso de proporcionar electricidad de forma sostenible, segura, económica y evitando la proliferación de material fisible. Entre los sistemas conceptuales que se consideran para la Gen IV, los reactores rápidos destacan por su capacidad potencial de transmutar actínidos a la vez que permiten una utilización óptima de los recursos naturales. Entre los refrigerantes que se plantean, el sodio parece una de las soluciones más prometedoras. Como consecuencia, esta tesis surgió dentro del marco del proyecto europeo CP-ESFR con el principal objetivo de evaluar la física de núcleo y seguridad de los reactores rápidos refrigerados por sodio, al tiempo que se desarrollaron herramientas apropiadas para dichos análisis. Efectivamente, en una primera parte de la tesis, se abarca el estudio de la física del núcleo de un reactor rápido representativo, incluyendo el análisis detallado de la capacidad de transmutar actínidos minoritarios. Como resultado de dichos análisis, se publicó un artículo en la revista Annals of Nuclear Energy [96]. Por otra parte, a través de un análisis de un hipotético escenario nuclear español, se evalúo la disponibilidad de recursos naturales necesarios en el caso particular de España para alimentar una flota específica de reactores rápidos, siguiendo varios escenarios de demanda, y teniendo en cuenta la capacidad de reproducción de plutonio que tienen estos sistemas. Como resultado de este trabajo también surgió una publicación en otra revista científica de prestigio internacional como es Energy Conversion and Management [97]. Con objeto de realizar esos y otros análisis, se desarrollaron diversos modelos del núcleo del ESFR siguiendo varias configuraciones, y para diferentes códigos. Por otro lado, con objeto de poder realizar análisis de seguridad de reactores rápidos, son necesarias herramientas multidimensionales de alta fidelidad específicas para reactores rápidos. Dichas herramientas deben integrar fenómenos relacionados con la neutrónica y con la termo-hidráulica, entre otros, mediante una aproximación multi-física. Siguiendo este objetivo, se evalúo el código de difusión neutrónica ANDES para su aplicación a reactores rápidos. ANDES es un código de resolución nodal que se encuentra implementado dentro del sistema COBAYA3 y está basado en el método ACMFD. Por lo tanto, el método ACMFD fue sometido a una revisión en profundidad para evaluar su aptitud para la aplicación a reactores rápidos. Durante ese proceso, se identificaron determinadas limitaciones que se discutirán a lo largo de este trabajo, junto con los desarrollos que se han elaborado e implementado para la resolución de dichas dificultades. Por otra parte, se desarrolló satisfactoriamente el acomplamiento del código neutrónico ANDES con un código termo-hidráulico de subcanales llamado SUBCHANFLOW, desarrollado recientemente en el KIT. Como conclusión de esta parte, todos los desarrollos implementados son evaluados y verificados. En paralelo con esos desarrollos, se calcularon para el núcleo del ESFR las secciones eficaces en multigrupos homogeneizadas a nivel nodal, así como otros parámetros neutrónicos, mediante los códigos ERANOS, primero, y SERPENT, después. Dichos parámetros se utilizaron más adelante para realizar cálculos estacionarios con ANDES. Además, como consecuencia de la contribución de la UPM al paquete de seguridad del proyecto CP-ESFR, se calcularon mediante el código SERPENT los parámetros de cinética puntual que se necesitan introducir en los típicos códigos termo-hidráulicos de planta, para estudios de seguridad. En concreto, dichos parámetros sirvieron para el análisis del impacto que tienen los actínidos minoritarios en el comportamiento de transitorios. Concluyendo, la tesis presenta una aproximación sistemática y multidisciplinar aplicada al análisis de seguridad y comportamiento neutrónico de los reactores rápidos de sodio de la Gen-IV, usando herramientas de cálculo existentes y recién desarrolladas ad' hoc para tal aplicación. Se ha empleado una cantidad importante de tiempo en identificar limitaciones de los métodos nodales analíticos en su aplicación en multigrupos a reactores rápidos, y se proponen interesantes soluciones para abordarlas. ABSTRACT The future of nuclear reactors will depend, among other aspects, on the capability to solve the long-term challenges linked to this technology. These are the capability to provide a definite, safe and reliable solution to the nuclear wastes; the limitation of natural resources, needed to fuel the reactors; and last but not least, the improved safety, which would avoid any potential damage on the public and or environment as a consequence of any imaginable and beyond imaginable circumstance. Following these motivations, the IV Generation of nuclear reactors arises, with the aim to provide sustainable, safe, economic and proliferationresistant electricity. Among the systems considered for the Gen IV, fast reactors have a representative role thanks to their potential capacity to transmute actinides together with the optimal usage of natural resources, being the sodium fast reactors the most promising concept. As a consequence, this thesis was born in the framework of the CP-ESFR project with the generic aim of evaluating the core physics and safety of sodium fast reactors, as well as the development of the approppriated tools to perform such analyses. Indeed, in a first part of this thesis work, the main core physics of the representative sodium fast reactor are assessed, including a detailed analysis of the capability to transmute minor actinides. A part of the results obtained have been published in Annals of Nuclear Energy [96]. Moreover, by means of the analysis of a hypothetical Spanish nuclear scenario, the availability of natural resources required to deploy an specific fleet of fast reactor is assessed, taking into account the breeding properties of such systems. This work also led to a publication in Energy Conversion and Management [97]. In order to perform those and other analyses, several models of the ESFR core were created for different codes. On the other hand, in order to perform safety studies of sodium fast reactors, high fidelity multidimensional analysis tools for sodium fast reactors are required. Such tools should integrate neutronic and thermal-hydraulic phenomena in a multi-physics approach. Following this motivation, the neutron diffusion code ANDES is assessed for sodium fast reactor applications. ANDES is the nodal solver implemented inside the multigroup pin-by-pin diffusion COBAYA3 code, and is based on the analytical method ACMFD. Thus, the ACMFD was verified for SFR applications and while doing so, some limitations were encountered, which are discussed through this work. In order to solve those, some new developments are proposed and implemented in ANDES. Moreover, the code was satisfactorily coupled with the thermal-hydraulic code SUBCHANFLOW, recently developed at KIT. Finally, the different implementations are verified. In addition to those developments, the node homogenized multigroup cross sections and other neutron parameters were obtained for the ESFR core using ERANOS and SERPENT codes, and employed afterwards by ANDES to perform steady state calculations. Moreover, as a result of the UPM contribution to the safety package of the CP-ESFR project, the point kinetic parameters required by the typical plant thermal-hydraulic codes were computed for the ESFR core using SERPENT, which final aim was the assessment of the impact of minor actinides in transient behaviour. All in all, the thesis provides a systematic and multi-purpose approach applied to the assessment of safety and performance parameters of Generation-IV SFR, using existing and newly developed analytical tools. An important amount of time was employed in identifying the limitations that the analytical nodal diffusion methods present when applied to fast reactors following a multigroup approach, and interesting solutions are proposed in order to overcome them.

La iglesia de Santiago de los españoles en Roma y su entorno entre los siglos XV y XIX. Una historia a través del dibujo

Plaza Navona representa una de las visitas obligadas de Roma, pero solo algunos advertirán en ella la presencia española en la sala de exposiciones del Instituto Cervantes o en la inmediata Libreria Española. Todavía serán menos los que se percatarán de la huella española dejada en aquella iglesia de fachada anónima situada, en el extremo sur de la plaza: la antigua iglesia de Santiago de los Españoles. La presente tesis pretende, utilizando el dibujo como guía, herramienta y fin del proceso de análisis y estudio, reconstruir el proceso de conformación y construcción de la que fue iglesia española principal, cuya fundación hace patente el destacado papel jugado por la “nación” castellana en Roma durante la Edad Media; y en torno a la que se aglutinaron las actividades religiosas, diplomáticas y financieras de los castellanos que vivieron en la actual capital italiana. Se intentará recrear en el tiempo la que es hoy la iglesia de Nuestra Señora del Sagrado Corazón, sometiéndola a una restitución gráfica disciplinada, homogénea y objetiva en la medida de lo posible de las varias etapas que la han caracterizadas, desde su fundación hasta cuando en 1878 España se deshizo de ella, ya en ruina, vendiéndola. Como nos comenta Gaetano Moroni, de todas las comunidades nacionales que se encontraban en Roma la española parece ser efectivamente una de las más rica y prestigiosa. Aunque lo que no cuenta Moroni no haya sido todavía demostrado, dicho enunciado resulta de todas formas interesante puesto que pone el acento sobre el hecho de que ya desde el siglo X parece ser habitual de ocupar y reutilizar antiguas ruinas, usándolas como base para la construcción de hospitales para los peregrinos. Esta operación se hizo particularmente frecuente sobre todo antes del Gran Jubileo de 1450: de hecho desde la primera mitad del Quattrocento se fundan distintas iglesias y hospitales nacionales para acoger y prestar una adecuada asistencia y socorro a los innumerables peregrinos que llegaban a la ciudad, edificios que se van construyendo sobre los restos de antiguos edificios de época romana. Prueba de ello es en efecto la fundación originaria de la iglesia y hospital de los Españoles que, parte del conjunto de edificios que compone la Plaza Navona, situada en el corazón de Campo Marzio y cuya posición y forma corresponden a la del antiguo Estadio de Domiciano, y que ahora es en sus dimensiones, en su imagen arquitectónica y en su consistencia material, el resultado de la definición proyectual y de las transformaciones que se llevaron a cabo sobre lo que quedaba del antiguo templo español del siglo XV, entre finales del ‘800 y los años 30 del siglo XX . Transformaciones devastadoras, huellas grabadas o canceladas que encuentran una justificación en los acontecimientos históricos reflejados en el patrimonio urbano. El análisis de todas las fuentes permite trazar, si no la totalidad, buena parte de las modificaciones que la antigua iglesia de Santiago ha sufrido. La construcción del templo se puede dividir en tres momentos decisivos: una primera etapa de fundación en 1450-1478 en la que la iglesia tenía fachada y entrada en via de la Sapienza, hoy Corso Rinascimento; una segunda de significativa ampliación hacia Plaza Navona con una nueva fachada monumental hacia ese espacio público en 1496-1500; y una última importante ampliación entre 1525-1526, llevada a cabo por el arquitecto Antonio da Sangallo el Joven. Tras la intensa vida del templo, en el siglo XVIII, éste cae en ruina y finalmente es vendido en 1878 a la orden de los misioneros franceses de Nuestra Señora del Sagrado Corazón que la reconvierten en iglesia reformando totalmente el conjunto en 1881, según proyecto de Luca Carimini. En 1936, en plena fase de rectificación de trazados urbanos por obra del régimen fascista, según proyecto de Arnaldo Foschini, se mutila su extremidad hacia vía de la Sapienza dejando su estado tal y como se contempla en la actualidad. ABSTRACT The objective of this thesis is the reconstruction of the design and edification process -using drawings and sketches as a guide, tool and the end of the analytical process- of a church which was once the preeminent Spanish church in medieval Rome, known today as Nostra Signora del Sacro Cuore (Our Lady of the Sacred Heart). The founding of this church illustrates the important role held by the Castillian “nation” in Rome during the Middle Ages. It was the focal point of all the religious, diplomatic and economic activities of the Castillian community residing in today’s Italian capital. The aim of this proyect is a recreation the church in time by submitting it to a disciplined, homogenous and objective graphic restitution of the various stages most characteristic the temple, starting from its foundation until 1878 when, in a state of ruins, the church was finally sold off by Spain. Gaetano Moroni once commented that of all the international communities found in Rome, the Spanish community seemed to be one of the wealthiest and most prestigious. Such a statement proves interesting as it emphasizes that starting in the 10th century we see there was a widespread custom of occupying and reusing old ruins for use as the bases of new constructions of hospitals for pilgrims. This custom became especially frequent just before the Jubilee Year of 1450: in fact, in the first half of the Quattrocento we see the founding of many different national churches and hospitals which provided shelter and care to the countless pilgrims arriving in the city, buildings which were constructed on top of the ruins of ancient buildings left over from Roman times. Proof of this is the original foundation of the Spanish church and hospital forming part of the Piazza Navona, built upon and following the outline of the Stadium of Domitian, in the heart of Campo Marzio. Now, in its dimensions, its architectural image and its material substance, it represents the predominant result of the planning definitions and the transformations which affected the old 15th-century Spanish temple. Ocurring between the end of the 19th century and the 1930s, the transformations were devastating, erasing original peculiarities and engraving new ones, transformations made justifiable by the historical events reflected in its urban environs. Analyzing all sources allows us to trace, even if not in entirety, still a sizeable portion of the modifications undergone by the old Church of Saint James. The construction of the temple can be divided into three decisive moments: its foundation, from 1450 to 1478, when the church’s façade and main door looked out on to the Via della Sapienza, today’s central avenue of Corso del Rinascimento; the second stage being a major expansion towards the Piazza Navona (1496-1500) with a new, monumental façade facing the public space; and the third was the last significant expansion, carried out from 1525 to 1526 by the architect Antonio da Sangallo the Younger. Despite an intense and bustling life during the Modern Age, in the 18th century the church began to fall into ruin and was finally sold in 1878 to the order of French missionaries of Our Lady of the Sacred Heart, who reconverted it into a church and completely renovated the structure in 1881 in a project supervised by Luca Carimini. In 1936, the corrective urban redesign of Rome carried out by the fascist regime and implemented by Arnaldo Foschini mutilated the part bordering Via della Sapienza, leaving it as we see it today.