Contacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto Nuclear44444
La lnea de tiempo nuclearPrimera parte
Entorno nuclear
Por Lydia C. Paredes Gutirrez ([email protected]) y Javier M. Ortega Escalona ([email protected])
Para poder comprender la evolucin que ha tenido el rea nuclear y predecir su futuro, es
importante hacer una resea de los eventos ms relevantes que se han presentado desde la
poca de los grandes filsofos griegos hasta nuestros das. A continuacin se presenta la prime-
ra parte de estos descubrimientos en la lnea del tiempo.
En Grecia, Demcrito proclama que todos los materiales
estn formados por pequeas partculas, a las cuales l
llam tomos, cuyo significado en griego es no divisible.
400 a. C.
El elemento uranio es descubierto por Martin Klaproth.
1789
Michael Faraday propuso el concepto de campo elctrico.
1833
Julius Plcker identifica por vez primera los
rayos catdicos.
1862
29
Modelado matemticode sistemas de proteccin catdica
Por: Fs. Eduardo Sinz Meja, Depto. de Automa-
tizacin e Instrumentacin ([email protected])
En estructuras metlicas que estn en contac-
to o inmersas en un medio conductor elctri-
co (como el suelo), ocurre la corrosin de ori-
gen electroqumico, que consiste en la disolu-
cin por oxidacin de los iones de la superfi-
cie metlica hacia el medio como consecuen-
cia del transporte de carga elctrica. El objeti-
vo de los sistemas de proteccin catdica es
inhibir o invertir el sentido de las corrientes
elctricas en la superficie del metal a proteger
y evitar as esta disolucin inica. Esto ltimo
se logra mediante el uso de nodos adiciona-
les, que ya sea por su potencial natural de
equilibrio con el suelo (nodos de sacrificio o
pasivos) o por un potencial aplicado por una
fuente externa (corriente impresa o activos),
impiden la disolucin de los iones metlicos
de la superficie a proteger a expensas de di-
solver (corroer) las superficies de los nodos
adicionales.
Fueron varias las tareas desarrolladas para
este proyecto e involucraron a personal de
diversos departamentos del ININ. Una de ellas
consisti en desarrollar un programa de com-
putadora. El objetivo del sistema de software
denominado MASPC (Modelo mAtemtico de
Sistemas de Proteccin Catdica) es el de ob-
tener las distribuciones de potencial y de den-
sidad de corriente elctrica en los fondos de
tanques verticales de almacenamiento de hi-
drocarburos cuando stos se protegen de la
corrosin mediante sistemas catdicos. El pro-
grama permite al usuario definir de manera
interactiva un arreglo de superficies que deli-
mitan a un volumen cerrado de suelo en don-
de se incluyen tanto el fondo del tanque como
las superficies de los nodos. Tambin de
manera interactiva el usuario puede estable-
cer condiciones de frontera (como pueden
ser para las superficies de los nodos, ya sea
los potenciales en un sistema activo, o bien
las densidades de corriente en un sistema
pasivo), y finalmente el programa resuelve la
ecuacin diferencial parcial de Laplace en tres
dimensiones para obtener los potenciales e
intensidades de los campos elctricos que no
se conozcan previamente. Las soluciones ob-
tenidas pueden visualizarse de dos maneras,
ya sea con vectores o flechas dibujadas sobre
las superficies, lo que permite juzgar la mag-
nitud y direccin de un campo elctrico o in-
tensidad de corriente, o bien mediante super-
ficies coloreadas, lo que permite juzgar la dis-
tribucin y la magnitud de las variables.
Para cumplir con las restricciones de tiempo y
el presupuesto del proyecto, se utiliz el mto-
do de elemento frontera como tcnica de
Entorno nuclear
Contacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto Nuclear 3
Presentacin
Destacan, entre otros artculos, los referentes a
los adelantos en la Investigacin y Desarrollo
de Radiofrmacos ya sea para radioterapia
dirigida, para la deteccin por imagen de pro-
cesos infecciosos, como es el caso del 99mTc, o
para tratamiento de artritis reumatoides y otros,
con objeto de optimizar formulaciones esta-
bles de radiofrmacos anlogos a la
somatostatina y evaluar su cintica de
internalizacin y externalizacin en clulas
tumorales, junto con otras metas.
En base a un programa de cooperacin tcni-
ca con el Organismo Internacional de Energa
Atmica, OIEA, se ha logrado que desde el
2004 se recojan muestras de aire en diversos
puntos de la ciudad de Mxico y se analicen
en el ININ mediante la tcnica PIXE (Emisin
de rayos X inducida por protones). Los datos
son de utilidad para promover un Aire Ms
Limpio en la Ciudad de Mxico.
Otro importante proyecto con el OIEA, es el
relativo a la Evaluacin de la Integridad y Ex-
tensin de Vida de la Planta Nuclear Laguna
Verde. Se comenta sobre el Programa Piloto
de Manejo del Envejecimiento, y de que se
tiene identificada y documentada la informa-
cin esencial que permite describir el estado
de la envolvente del ncleo del reactor de la
U-1, lo cual es base para el Programa de Ma-
nejo de Vida de Planta.
Bajo la ptica del Presidente de la
Westinghouse Company se expone La Situa-
cin Actual de la Energa Nuclear. El autor re-
salta el costo creciente de los combustibles de
origen fsil, destacando la competitividad de
la energa nuclear para substituirlos, en la ge-
neracin de electricidad. Reconoce adems que
el calentamiento global es una realidad, de
donde surge la necesidad de proteger el me-
dio ambiente. Aunque no se cita en el artculo,
es sabido que el calentamiento global provie-
ne en buena medida del efecto invernadero,
provocado por los gases generados al que-
mar los citados combustibles fsiles. Alude tam-
bin a estmulos para la instalacin de nuevas
plantas ncleoelctricas en su pas, y a la de-
manda creciente de nuevas unidades a nivel
mundial.
Motivo de jbilo, es que nuestro compaero, el
Doctor Francisco Granados Correa, haya reci-
bido la presea que se le otorg, como hijo dis-
tinguido de su natal ciudad de Zitcuaro
Michoacn. Lo felicitamos.
Para muchos, la carta de presentacin de la
energa nuclear a nivel mundial se dio en las
postrimeras de la Segunda Guerra Mudial. No
obstante, cincuenta aos antes de este evento,
la radiacin comenzaba a tener aplicaciones
significativas en diversos campos. De estos
avances, as como de los inseparables descu-
brimientos que los precedieron, se da cuenta
en el artculo La lnea de tiempo nuclear (pri-
mera parte).
OSG
3030303030
aproximacin numrica para solucin de la
ecuacin diferencial. Despus de valorar di-
versos lenguajes, como plataforma de desa-
rrollo del software se decidi utilizar el len-
guaje PYTHON, que es un lenguaje interpreta-
do, interactivo y orientado a objetos que co-
menz a ser desarrollado desde 1990 en el
Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI)
de Holanda y actualmente est bajo la pro-
piedad de la Python Software Foundation que
lo distribuye bajo la licencia de software de
fuente abierta.
Dentro de un amplio espectro de aplicacio-
nes, en el pas del norte los cientficos de la
Divisin de Fsica Terica del Laboratorio Na-
cional de Los lamos emplean PYTHON para
controlar programas de fsica de gran escala
(astrofsica) que ejecutan tanto en
supercomputadoras masivamente paralelas
como en servidores de alto rendimiento y
clusters. PYTHON juega un papel muy impor-
tante en estas simulaciones tanto en el anli-
sis de datos como en la visualizacin.
Adicionalmente, PYTHON ha sido utilizado
para ejecutar MPI (Interfaz de Paso de Men-
sajes).
Para este proyecto, la versin PYTHON 2.3 fue
instalada en computadoras tipo PC con ca-
ractersticas promedio en cuanto a cantidad
de memoria, velocidad y sistemas operativos
de la familia WINDOWS, junto con los mdu-
los auxiliares siguientes:
NUMERIC. Biblioteca de clases y objetosque incrementa el rendimiento en el ma-
nejo de grandes arreglos numricos y su
manipulacin.
SCIENTIFIC-PYTHON. Biblioteca de clases
Fig. 1. Volumen cbico
y objetos para manejo de Vectores,
Tensores, Interfaz MPI, biblioteca de fun-
ciones cientficas y de lgebra lineal y bi-
blioteca de visualizacin entre otras.
WX-PYTHON. Biblioteca de interfaces grfi-cas de usuario.
La secuencia de desarrollo fue:
1. Plantear la discretizacin de la ecuacin di-
ferencial y el algoritmo de solucin.[ 1 ] Se plan-
tearon las expresiones matemticas para im-
plantar el mtodo de elemento frontera de la
manera ms directa, que es dividir las superfi-
cies en tringulos y suponer constante el po-
tencial y la intensidad de campo elctrico den-
tro de cada uno de ellos. Se dise la estructu-
ra del programa y se desarroll la programa-
cin de los principales mdulos.
2. Desarrollo del software y su validacin ini-
cial con dos ejemplos que tengan solucin ana-
ltica. [ 2 ]. Se seleccionaron dos problemas de
referencia en tres dimensiones con solucin ana-
ltica, uno que corresponde a un volumen c-
bico (Fig. 1) y el otro que corresponde a un
volumen anular (Fig. 2, siguiente pgina). Se
generaron modelos con diferentes tamaos de
malla y se compararon los resultados con la
solucin analtica.
Contacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto Nuclear22222
DIRECTORIO ININ
DIRECTOR GENERAL
M. en C. Jos Ral Ortiz Magaa
SECRETARIO TCNICO
Dr. Julin Snchez Gutirrez
DIRECTOR DE INVESTIGACIN CIENTFICA
Dr. Luis Carlos Longoria Gndara
DIRECTORA DE INVESTIGACIN TECNOLGICA
M. en C. Lydia Paredes Gutirrez
DIRECTOR DE SERVICIOS TECNOLGICOS
Ing. Walter Rangel Urrea
DIRECTOR DE ADMINISTRACIN
M. en A. Hernn Rico Nez
DIRECTORIO CONTACTO NUCLEAR
CONSEJO EDITORIAL
Carlos Arredondo Snchez
Matilde Brea Valle
Guillermo Duque y Mojica
Homero Jimnez Domnguez
Gustavo Molina
EDITOR
Omar Sarabia Guajardo
REALIZACIN
Javier Martn Ortega Escalona
FOTOGRAFA
Armando Iturbe German
ASISTENTE TCNICO
Laura Gallegos Celada del Castillo
Contacto Nuclear es el rgano informativo interno ofi-cial del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares,organismo pblico descentralizado del Gobierno Federal.El ININ tiene entre sus fines la investigacin y el desarrollode excelencia en ciencia y tecnologa nucleares, orienta-dos a satisfacer la demanda de servicios especializadosde los sectores productivos. Tiene su domicilio en el CentroNuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Carretera Mxico-Tolucas/n La Marquesa, Ocoyoacac, Estado de Mxico, C. P.52750. e-mail [email protected], Ing. Omar SarabiaGuajardo.
Contenido
3
9
10
14
18
24
4
20
26
29
PRESENTACIN
EL ININ HOY
AIRE MS LIMPIO EN LA CIUDAD DE MXICO GRA-
CIAS A LA CIENCIA NUCLEAR
Evaluacin de la integridad y extensin de vida de
la planta nuclear Laguna Verde Programa de Mane-
jo de Vida de Planta.
Investigacin y desarrollo de RADIOFRMACOS. Pri-
mera parte: 2001-2003
Investigacin y desarrollo de RADIOFRMACOS. Se-
gunda parte: 2004-2006
Presea Suprema Junta Nacional Americana 2006
para Francisco Granados, investigador del ININ
ENTORNO NUCLEAR
La lnea de tiempo nuclear: primera parte
Disposicin de DESECHOS RADIACTIVOS en Estados
Unidos
La situacin actual de la energa nuclear. Entrevista
a Stephen Tritch. Presidente de Westinghouse Elec-
tric Company
Modelado matemtico de sistemas de proteccin
catdica
31
3. Elaboracin del modelo discreto de un tan-
que [ 3,4 ]. Se programaron los mdulos
PYTHON para generar los conjuntos de su-
perficies para dos modelos geomtricos, uno
de tipo cilndrico (Fig. 3) y otro de tipo esfrico
(Fig.4).
4. Estudio de sensibilidad.[ 5 ] Se realiz un
estudio paramtrico para evaluar los efectos
del tamao del suelo a considerar en los an-
lisis. Se consideraron tres tamaos de suelo
que son del doble, triple y cudruple del radio
de la placa del fondo de los tanques y tam-
bin se generaron modelos para observar el
efecto del anillo de cimentacin y el efecto de
la orientacin y profundidad de los nodos
en un arreglo.
5. Validacin final del procedimiento de an-
lisis.[ 6 ] Se gener un modelo para un siste-
ma mixto de proteccin catdica que consiste
de una configuracin de 6 nodos de
magnesio (sistema pasivo) y cuatro de ferro-
silicio (sistema activo). Debido a la peculiar
simetra del arreglo, se utiliz un modelo de
180 de sector.[ 6 ]
6. Generacin del manual de usuario.[ 7] Se
edit un manual de usuario con las instruc-
ciones precisas acerca de la instalacin del
sistema (en la familia de sistemas operativos
WINDOWS ) y sobre el uso y administracin
de la informacin generada.
El sistema MASPC contina desarrollndose
para simplificar la interfaz al usuario. Se ge-
neraron dos geometras genricas, una ciln-
drica y otra esfrica, para que slo sea nece-
sario ingresar unos pocos datos geomtricos
como las dimensiones de la placa y del suelo
a considerar; las condiciones de frontera se
imponen de manera automtica. Tambin se
est incorporando un mdulo que permite la
seleccin de los nodos a partir de una no-
menclatura o modelo comercial. Adems la
interfaz al usuario se est migrando a la bi-
blioteca PYTHON-GTK. Esto ltimo con el ob-
Fig. 3. Volumen cilndrico
Fig. 4. Volumen esfrico
Fig. 2. Volumen anular
Contacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto Nuclear3232323232
jeto de que el sistema sea totalmente transpor-
table a la familia de sistemas operativos LINUX/
UNIX. La versin prototipo de MASPC (sin
interfaz de usuario mediante controles) ejecu-
ta correctamente en el sistema operativo LINUX
DEBIAN 3.1.r.1.
CONCLUSIN
El sistema MASPC en su estado actual de
desarrollo aporta una plataforma flexible que
permite ampliar sus aplicaciones hacia los
diversos campos en donde los fenmenos de
difusin estan presentes tales como en la
electroqumica, conduccin de calor, difusin
de agua en el subsuelo y electromagnetismo
entre otros.Fig. 5. Modelo de proteccin catdico con 6 nodospasivosy 4 nodos activos
REFERENCIAS
[1] Sinz, M. E. Planteamiento del Desarrollo del Modelo Matemtico. Proyecto PE-006 MASPC (PEMEX), MC. AU-0501 Rev. 0, ININ Agosto 2005.
[2] Sinz, M. E. , Bucio V. F. J. Validacin del Modelo Matemtico. Proyecto PE-006 MASPC (PEMEX), MC. AU-0502Rev. 0, ININ Septiembre 2005.
[3] Sinz, M. E., Bentez Read, J. S., Palacios, H. J. C. Memoria de Clculo del Modelo Discreto de un Tanque.Proyecto PE-006 MASPC (PEMEX), MC. AU-0503 Rev. 0, ININ Agosto 2005.
[4] Sinz, M. E., Bentez Read, J. S., Palacios H. J. C. Programacin del Modelo Discreto. Proyecto PE-006 MASPC(PEMEX), IT. AU-0510 Rev. 0, ININ Agosto 2005.
[5] Sinz, M. E., Bentez Read, J. S., Palacios H. J. C. Estudio de los sistemas Pasivo y Mixto. Proyecto PE-006MASPC (PEMEX), IT. AU-0511 Rev. 0, ININ Agosto 2005.
[6] Bucio V. F. J., Sinz, M. E., J.S., Palacios,H,J.C. Anlisis de 3 geometras en el Sistema Mixto. Proyecto PE-006MASPC (PEMEX), IT. AU-0518 Rev. 0, ININ Noviembre 2005.
[7] Bucio V. F. J., Sinz, M. E., J.S., Palacios,H,J.C. Manual de usuario del sistema MASPC. Proyecto PE-006 MASPC(PEMEX), IT. AU-0517 Rev. 0, ININ Diciembre 2005.