Equipo generador de pulsos aleatorios y determinísticos para emulación de un sistema de detección neutrónica y ajuste de cadenas de medición neutrónica

Abstract

En este trabajo se presenta la implementación del pre-prototipo de un emulador de un sistema de detección neutrónica en modo pulso basado en tecnología FPGA (Field Programmable Gate Array, o arreglo de compuertas programables en campo). El equipo emula la salida digital del circuito discriminador presente en una cadena de medición neutrónica, generando trenes de pulsos con tiempos de interarribo de distribución aleatoria o determinística, dependiendo de la selección del usuario. Los pulsos son de 3.3V, con un rango que va de 1 pulso/seg a 100 Kpulsos/seg. Además, es posible generar un perfil de crecimiento exponencial con una tasa de crecimiento seleccionable, posibilitando así la emulación de pulsos generados por un reactor nuclear en la etapa de arranque. La emulación se centra en la generación de una versión sincrónica de un de un proceso de Poisson mediante ensayos de Bernoulli, lo que posibilita una implementación muy económica en términos de procesamiento requerido. Además, de modo de considerar los efectos de tiempo muerto presentes en todo sistema de detección en modo pulso, el equipo implementa los modelos de tiempo muerto paralizables y no paralizables, seleccionables por el operador. Este equipo fue ideado con el fin de utilizarlo como calibrador de los equipos medidores de flujo y de tasa de variación de flujo (o impulsímetro) presentes en la cadena de instrumentación en régimen de pulsos de un reactor nuclear. Esta aplicación requiere que el equipo funcione de manera autónoma, sin necesidad de estar conectado a una PC, de modo de pasar a formar parte de la cadena de instrumentación de manera directa. La definición de pre-prototipo se debe a que la implementación aquí presentada fue realizada en una placa de desarrollo genérica y no en un hardware fabricado especialmente para el proyecto. De este modo, un pre-prototipo constituye una implementación conceptual. La realización de un pre-prototipo permite: -validar el algoritmo principal en el que el equipo final estará basado, -dimensionar los componentes de hardware, como ser chips de procesamiento, controles presentes en el frente del equipo, etc. La tesina está organizada de la siguiente manera. En el Capítulo 1 se presenta la instrumentación neutrónica, haciendo hincapié en los detectores neutrónicos en modo pulso; se describe la estadística que siguen estos detectores y se introduce el concepto de tiempo muerto. El Capítulo 2 describe el hardware utilizado para implementar el diseño. En el Capítulo 3 se detalla el algoritmo diseñado para emular la realización un proceso estocástico de características continuas mediante un equipo digital de funcionamiento sincrónico. En el Capítulo 4 se discuten los resultados y en el Capítulo 5 se enuncian las conclusiones.