Los archivos que componen este blog tratan de reunir las siguientes propiedades: 1º) hacer referencia a una situación real, técnica o física, obra ingenieril u objeto singular, tecnología de carácter industrial o descubrimiento en el campo de la ciencia. 2º) aportar "cultura científica". 3º) estar dotados de un fuerte contenido físico o matemático. Por su concepción, es un blog "sin fin", donde una traslación en el tiempo nos haría encontrar en sus archivos finales, estudios futuros.

sábado, 4 de junio de 2016

Detección de fugas en un reactor nuclear mediante programación estructurada en Pascal.

En un reactor nuclear se logra la reacción de fisión nuclear de manera controlada. Esta reacción permite aprovechar la energía producida por escisión artificial de los núcleos de un elemento radiactivo. Esta escisión, o fisión nuclear, se obtiene bombardeando neutrones los núcleos del elemento. 
Uno de los problemas que aparecen con la fisión nuclear es la emisión desde el núcleo de partículas altamente radiactivas. Para tratar de minimizar este problema los reactores utilizan un bloque de material (normalmente hormigón) que trata  de actuar como escudo impidiendo que estas partículas escapen fuera del núcleo. Cuando una partícula trata de salir del interior del reactor penetra en este bloque de material y sigue un camino aleatorio moviéndose hacia atrás, hacia delante, a derecha o a izquierda con igual probabilidad, impidiendo que salga al exterior. Cualquier partícula, si no encuentra ningún obstáculo en su trayectoria, tratará de moverse en línea recta; por lo tanto, un cambio de trayectoria puede interpretarse como una colisión con un átomo del material protector.
A continuación se implementa un programa informático en programación estructurada que permite simular el comportamiento de este bloque de material, y del comportamiento de las partículas que se introducen en el escudo. Para ello se supone que el bloque tiene un ancho de 5 cuadrículas. Cada cuadrícula implica un movimiento del átomo que trata de escapar (siempre en sentido hacia "arriba"). Las partículas pueden realizar un máximo de 10 colisiones. Cuando se llegue a ese número de colisiones se supone que la energía de la partícula se ha perdido (en forma de calor) y muere dentro del escudo, evitando de esa forma que salga del reactor. 
En los esquemas adjuntos se muestra la trayectoria de dos partículas. La primera muere en el interior tras realizar las diez colisiones posibles, mientras que la segunda, tras realizar seis colisiones, consigue escapar.

El programa desarrollado en lenguaje PASCAL, está formado por dos estructuras de datos principales:

a) Un conjunto de partículas (entre 1 y MAXPARTICULAS) que almacenará para cada partícula la siguiente información:
- Una condición de estado que indica si la partícula ha escapado o no.
- El número de colisiones que ha sufrido en el escudo.
- Un array (vector) que permite almacenar (entre 1 y MAXTRAYECTORIAS) la trayectoria (arriba, abajo, izquierda, derecha) de la partícula.

b) La segunda estructura es el escudo y se utiliza para almacenar la siguiente información:
- El número de partículas que han sido simuladas (entre 0 y MAXPARTICULAS).
- Toda la información del conjunto de partículas simuladas, es decir, toda la información del apartado anterior.
- Un registro de estadísticas que contiene:
            a) El número de impactos registrado por cada partícula.
            b) Un listado de las partículas que han logrado escapar.
            c) La media de impactos producida por todas las partículas.
            d) La media de partículas que han escapado del escudo.

Se implementan las estructuras de datos necesarias para almacenar la información del conjunto de partículas y del escudo.
Se implementan los procedimientos que permiten inicializar las partículas y la información del escudo.
Se implementan los procedimientos avanzar (que permite a una partícula moverse de forma aleatoria), y cambio de dirección que indica cuándo la trayectoria de una partícula ha cambiado.
Se implementa el procedimiento que permite simular el comportamiento de la partícula.
Y finalmente, se implementa un procedimiento que permite calcular las estadísticas del escudo.




No hay comentarios:

Publicar un comentario