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CONTROL AUTOMATICO DE EFLUENTES GASEOSOS EMITIDOS POR CHIMENEA
EN EL REACTOR RP-10
Walter Castillo Y. y Olgger Anaya G. y Edgar Ovalle S.
Instituto Peruano de Energía Nuclear - IPEN- PERU
Av. Canadá 1470
San Borja, Lima, Lima 41, Perú
RESUMEN
El sistema de ventilación del reactor, tiene un modo en el cual debe funcionar en caso de un
accidente nuclear. El cambio a este modo de emergencia se realizaba en forma manual, cuando el
oficial de radioprotección, detectaba durante el control de zonas que los niveles de radiación
habían sido superados, informando al responsable de la sala de control, para que cambien el
sistema de ventilación al modo de emergencia. Considerando que este procedimiento no era el
más adecuado por el tiempo de retardo en tomar las medidas correctivas, se decidió realizar en el
diseño e implementación de un sistema automático que adquiera los datos de los niveles de
radiación de los efluentes gaseosos que se están evacuando al ambiente, del equipo SEM1000 y
cuando el nivel de referencia es superado, automáticamente el sistema diseñado cambiará el modo
de funcionamiento del sistema de ventilación a emergencia, cerrando la salida al exterior y
poniéndolo en el modo de recirculación, para ello se emplea un microcontrolador PIC 16F877 de
Microchip. Por otro lado se ha llevado a la sala de Control la señal del SEM1000, como un
repetidor con las mismas características de la presentación de datos de este equipo.
Keywords: efluentes, control, chimenea, gaseoso, automático.
I. INTRODUCCION
El Oficial de Radioprotección durante los controles
de zona, durante la operación, realiza el registro del nivel
de radiación de los efluentes gaseosos que salen al
ambiente, en forma manual cada 02 horas, mediante la
lectura de los valores en el equipo de medición SEM1000
instalado en el sótano del reactor, tal como está establecido
en los procedimientos de operación. El equipo de medición
SEM1000 recibe los pulsos de un detector de centelleo
plástico, los cuales son proporcionales a la radiación
detectada, y lo muestra en una pantalla de cristal líquido
(L.C.D.) en impulsos por segundo (I.P.S.). El oficial de
Radioprotección luego de hacer la verificación de estos
valores, informa al Supervisor de Turno si los niveles de
disparo estaban siendo superados, para que ordene el paso
del sistema ventilación al modo de Emergencia en forma
manual. Con el sistema desarrollado, se toma la señal RS232 del puerto serial del equipo SEM1000, y mediante el
diseño de una tarjeta ( circuito de lazo de corriente) se
envía a la sala de control (a 100m.) a otra tarjeta cuyo
componente principal es un microcontrolador P.I.C. El
microcontrolador P.I.C. recibe la señal y lo procesa para ser
mostrada en una pantalla L.C.D. como un repetidor del
equipo SEM1000 y al mismo tiempo compara esta señal
con un valor límite permisible (nivel de disparo) que se
prefija en esta tarjeta , para que en caso sea sobrepasado,
haga actuar un relé para cambiar en forma automática el
sistema de ventilación al modo de emergencia.
Adicionalmente, la señal que llega a la sala de
control es enviada también a una P.C. donde se encuentra
instalada el Sistema Automático
de monitoraje de
Radioprotección para utilizar las facilidades de este
sistema.
II. MEDICION DE LOS EFLUENTES GASEOSOS
El sistema de medición de efluentes gaseosos que
salen por chimenea está constituido por una bomba de
aspiración que hace pasar el aire de muestreo a través de un
filtro absoluto para retener aerosoles, luego pasa por un
filtro de carbón activado para retener yodo radiactivo, y
después el aire filtrado pasa a través de un cilindro de 200
lt. para colectar los gases nobles radiactivos que no han sido
filtrados, donde es medido directamente por un detector de
centelleo plástico con el sistema de medición incorporado
denominado Monitor de radiación SEM 1000.
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III. DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE
Se han diseñado e implementados, tres circuitos para
el sistema implementado:
1.-Circuito Transmisor de Lazo de Corriente para larga
distancia.
2.- Circuito Receptor
3.- Circuito de Control
El Circuito Transmisor de Lazo de Corriente: Debido a
que el monitor de radiación en su puerto de comunicaciones
usa el estándar RS-232, solamente puede enviar datos con
un alcance de 15 m. Para poder llevar la señal a la sala de
control (100m.) se ha desarrollado un circuito de lazo de
corriente que está conformado básicamente en su etapa
transmisora por un operacional UA741 que actúa como
comparador, el cual corta o satura a un transistor y este a la
vez controla a otro transistor que está configurado como
una fuente de corriente de 20 mA
El Circuito Receptor: La etapa receptora tiene como
componentes principales a los siguientes elementos:
a) Un opto transistor que trabaja en corte o saturación,
según pase o no corriente por el diodo emisor de luz..
b) Un C.I. operacional UA741 que trabaja como
comparador.
c) El MAX232 de la firma MAXIM que adapta los
niveles lógicos de las líneas del microcontrolador con
los que exige la norma RS-232, posee dos canales de
entradas para niveles RS232 y sus correspondientes
salidas TTL.
La tensión generada en el optotransistor pasa al
operacional UA741 que trabaja como comparador y la
salida es directamente leída de uno de los pines del opamp.
La información RS232 que se sale del opamp se introduce
por el canal de entrada del MAX232 que la convierte a
niveles TTL para que puedan ser trasmitidos al
microcontrolador. Debemos mencionar que se hizo
necesario el diseño de una fuente de alimentación de
+12V,-12V y 5V.
El Circuito de Control: El componente central de este
circuito es un microcontrolador PIC16F877 de Microchip.
La elección de este CI se debe a su bajo costo y versatilidad
para aplicaciones de control.
El microcontrolador P.I.C., en este caso actúa como
receptor, recibe la señal y lo procesa para ser mostrada en
una pantalla L.C.D. como un repetidor del equipo
SEM1000 y al mismo tiempo compara esta señal con un
valor límite permisible (nivel de disparo) que se prefija y
se almacena en la memoria eeprom de datos del
microcontrolador, para que en caso sea sobrepasado, haga
actuar en forma automática la persiana de cierre del sistema
de ventilación del RP-10 al modo de emergencia y al
mismo tiempo genere una alarma visual y audible.
Figura 1. Esquema del Cableado.
IV. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL
MICROCONTROLADOR
El programa ha sido escrito en lenguaje ensamblador
usando el entorno MPLAB para Windows. El programa
puede dividirse en los siguientes conjuntos de rutinas
principales:
1. Rutina principal (programa principal)
2. Rutinas de manejo de pantalla de cristal
líquido.(L.C.D)
3. Rutinas de comunicación serial(USART).
4. Rutinas de temporización.
5. Rutinas varias para manejo de aritmética de 16 y 32
bits y conversión entre formatos BCD y binario.
6. Rutinas para manejo del ingreso de datos e interfase
con el usuario.
7. Rutinas para la lectura y escritura de la memorias
EEPROM.
8. Rutinas de servicio de interrupción externa.
9. Rutinas de control y activación.
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REFERENCIAS
Inicialización
RB entrada
RC7 entrada
RC salida
PD salida
[1] Angulo, J. M. y Angulo, I. Microcontroladores PIC.
Diseño práctico de aplicaciones (2ª parte: Pic 16F877).,
Editorial McGraw-Hill, 2ª edición, 1999.
Configuración
[2] Angulo, J. M. y Martín, E., Microcontroladores PIC.
La solución en un chip, Editorial ITP Paraninfo, 2000.
[3] Manual del Monitor de radiación SEM1000.
USART en espera
[4] Manual del PIC 16F877 de Microchip.
[5] Revista Española de Electrónica Micro bit –
Electronics.
Bucle
[6] Microchip: htp://www.microchip.com, Microsystems
Engineering: htp://www.arrakis.es/∼
∼myseng.
Inter
Leer dato
ABSTRACT
Visualizar dato
LCD
en
Leer eeprom
No
SI
Activar
Rele de
sistema
¿ Valor
> Max
Figura 2 . Diagrama de Flujo del Software.
V. CONCLUSIONES
La implementación de este trabajo nos permite
controlar en forma automática la concentración de actividad
de los efluentes gaseosos emitidos por la chimenea del
Reactor al medio ambiente.
El personal de Radioprotección toma los valores de
lectura en la sala de control, sin necesidad de dirigirse
constantemente al lugar donde está ubicado el monitor de
los efluentes, de tal manera que permite controlar en forma
oportuna la descarga de los efluentes gaseosos, sobre todo
en casos accidentales.
Si los valores sobrepasan el valor límite permisible
(nivel de disparo) ordena el paso del Sistema de ventilación
al modo de emergencia, y al mismo tiempo activa una
alarma visual y sonora.
La señal es también enviada a una P.C. donde se
encuentra instalado el Sistema Automático de Monitoraje
de Radioprotección.
The ventilation system of the reactor, has a way in
which should work in the event of a nuclear accident.
Formerly the change to this emergency way was carried out
in manual form manual, when the radioprotección official,
detected during the control of the places that the radiation
levels had been overcome, informing to the responsible of
the control room, so that they change the ventilation system
to the emergency way. Considering that this procedure was
not the most appropriate for the retarded time in taking the
measures correctives, we are decided to carry out in the
design and implementation of an automatic system that it
acquires the data of the radiation levels of the effluents that
are evacuating to the environment, of the SEM1000
equipment and when the reference level is overcome,
automatically the designed system will change the
operation way the ventilation system to emergency, closing
the exit to the exterior and putting it in the recirculation
way, for it is used a micro controller PIC 16F877. On the
other hand it has been taken to the control room the sign of
the SEM1000, as a repeater with the same characteristics of
the presentation of data of this equipment.