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.
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