Arja, Adel (2017) Diseño del sistema del monitoreo convencional de reactor nuclear RA0. / Desing of the conventional monitoring system for the RA-0 Nuclear reactor. Trabajo Final (CEATEN), Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Corría el año 1969 cuando la Comisión Nacional de Energía Atómica cedía a préstamo el Reactor Nuclear RA-0 a la Universidad Nacional de Córdoba. Para ponernos en contexto, a fines de esta década, también se estaban comenzando a comercializar los primeros dispositivos PLC que suplantarían las lógicas de Relé e interruptores utilizados para el control de sistemas de lógica combinacional. Debido a los hechos presentados con anterioridad, los circuitos con los que contaba el RA-0 consistían en la antigua lógica de interruptores (y muchos de ellos perduran en la actualidad). La instrumentación de los sistemas de lógica de control, monitoreo convencional, sistemas de parada de emergencia, etc, está incluida en un plan de reforma del reactor, dentro del que también se tiene en cuenta el rediseño de los elementos combustibles cilíndricos por los de tipo MTR. En el año 2016, comenzó el programa de revisión integral de seguridad para reactores de investigación, siendo la primera facilidad del país en la que se aplicó el programa, el reactor nuclear RA-0. El RIS, es análogo al RPE en centrales de potencia, y se basará en inspecciones periódicas de los reactores nucleares de investigación. Como resultado de los análisis de los sistemas del reactor llevados a cabo en el RIS (por parte de la Autoridad Regulatoria Nuclear) se llegó a la conclusión de que muchos de los sistemas del reactor nuclear RA-0 se hallan en estado obsoleto, y se requirió su actualización. En las siguientes páginas, se observará el estado del arte, diseño, simulación y planos de instalación de lo que será el nuevo Sistema de Monitoreo Convencional del reactor nuclear RA-0. La función del Sistema de Monitoreo Convencional es la de adquirir señales analógicas representativas de los parámetros: temperatura de núcleo, temperatura de tanque de almacenamiento de moderador, conductividad de moderador, sistema de posicionamiento de barras de control y seguridad y nivel de tanque de moderador; el sistema se encarga de disponer los parámetros a través de indicadores para que el operador pueda observarlos y presenta las señales para que el sistema electrónico de adquisición de datos (SEAD) los procese y almacene. El informe muestra la facilidad de configuración del sistema de monitoreo convencional al utilizar un PLC para su implementación. Esta tecnología permite reducir los componentes del sistema (como circuitos analógicos de acondicionamiento, filtrado y amplificación de señal) haciéndolo menos voluminoso, más fiable y menos propenso a fallas. Se encontrará también información técnica que guiará en la selección de los sensores de conductividad y temperatura del tanque de almacenamiento del moderador y sensor de nivel para el tanque de moderador del núcleo. Detallado en las próximas secciones, se comprenderá porque el sensor de conductividad conveniente es por electrodos y como, mediante un transductor, se recibirán señales de conductividad y temperatura del tanque de almacenamiento de moderador utilizando un solo dispositivo. También se manifestará el uso de sensor por diferencial de presiones (DP-Cell) para medición de nivel de moderador en el núcleo. Los sistemas SCADA presentan una disposición de información de manera esquemática y didáctica, que facilita la interpretación por parte del operador y permite realizar análisis para el proceso de mejora continua. El informe interiorizará al lector en las diferentes posibilidades de dispositivos de visualización que pueden ser utilizados en el nuevo sistema de monitoreo convencional y las ventajas que presentan por sobre los actuales indicadores analógicos. En la última sección se observa un plano con las conexiones y disposición en las salas de la instrumentación del nuevo sistema y diferentes alternativas de ubicación de los componentes. Por último, en el anexo, se presenta un tutorial para la configuración y simulación del PLC S7-1500 de Siemens. Se introduce a la utilización de los módulos de entradas analógicas y digitalización de señales.
Resumen en inglés
It was the year 1969 when the National Comission of Atomic Energy of Argentina (CNEA) loaned the Nuclear Reactor RA-0 to the National University of Córdoba. To set context, at the ends of this decade, also started the comercilization of the first programable logical devices (PLC) wich were going to replace the relay logics used for the control of combinational logical circuits. Because of the facts mentioned before, the circuits of the systems of the RA-0 consisted in the old interrupters logic (and most of them persist in the present). The instrumentation of the logical control system, conventional monitoring system, emergency stop system, etc, are included in a reforming plan of the reactor, which also have in count the change of the cilindrical fuel element by the MTR type fuel element. In the next pages, it will be observed the art state, design, simulation and installation layout of the next conventional monitoring system of the nuclear reactor RA-0. The function of the Conventional Monitoring System is to take analogical signals of the next parameters: core temperature, temperature of the moderator storage tank, moderator conductivity, positioning system of the control and security bars and level of the moderator tank in the core; the system shows the parameters through digital indicators (numbers, gauges, graphical representations) so the operator could see them; one of the improvements of the new system, will be the presentation of the signals to the electronic data acquisition system so it can save and process them. The document shows the facility of configuration of the conventional monitoring system using a PLC for it implementation. This technology allows to reduce the system components (as the analogical circuits for aconditioning, filtering and amplification) making it smaller (lower volume), more fiable and less propense to fails. There also is technical information to guide in the choice of conductivity and temperature sensors for the moderator storage tank and the level sensor for the moderator tank in the core. In the following sections, it will be understood why the convenient conductivity sensor is by electrodes (not inductive) and how, using a transductor, the system will receive conductivity and temperature signals of the moderator storage tank using only one device. It will also manifest the use of a differential pressure sensor (DP-Cell) for the moderator level measure in the core of the reactor. The SCADA systems presents the information in a schematic and didactic form, which makes easy the interpretation by the operator and allows to develop analysis for the continuous improvement process. The document will introduce to the reader in different possibilities of visualization devices that could be used in the new system and the advantages that they present compared with the present analogics indicators. There is also a layout of a HMI which shows the differents digital indicators that are available to use in the visualization device. By last, in the annexed documentation, there is a tutorial for configuration and simulation of the Siemens PLC S7-1500. There is an introduction to the use of the analogical inputs and digitalization of signals.
| Tipo de objeto: | Tesis (Trabajo Final (CEATEN)) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Research reactors; Reactores de investigación; Sensors; Sensores; Transducers; Transductores; RA-0 reactor; Reactor RA-0; [Programmable logical device; Dispositivo lógico programable; Nuclear instrumentation; Instrumentación nuclear] |
| Referencias: | [I] Breve historia de los reactores nucleares de investigación y producción de radioisótopos de la CNEA. Esp. Ricardo Andrés de Dicco. [II] Informe de seguridad de reactor nuclear RA-0. Grupo de trabajo del reactor nuclear RA-0. [III] Apuntes de la materia “Transductores y Sensores”, carrera de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, perteneciente a la Universidad Nacional de Córdoba. Ing. Ricardo Taborda e Ing. Ladislao Mathe. [IV] SIEMENS STEP 7 Professional V13 SP1 Manual de Sistema. Staff SIEMENS. [V] Programming Guideline for S7-1200/S7-1500. Staff SIEMENS. [VI] Check List for Programming Styleguide for S7-1200/S7-1500. Staff SIEMENS. [VII] Documentación didáctica SCE para la solución de automatización homogénea Totally Integrated Automation (TIA). Staff SIEMENS. [VIII] Diagnostics in User Program with S7-1500. Staff SIEMENS. [IX] Hojas de datos: Módulo de entradas analógicas AI 8x U/I/RTD/TC/SC. Staff SIEMENS. [X] Hojas de datos: Sensor FOXBORO PT100 TELEMETER IEC 751. [XI] Hojas de datos: Sensor y Transmisor de presión FOXBORO IGP10-I22C1F-G. [XII] Hojas de datos: Sensor de conductividad y temperatura por electrodos JUMO tecLine CR 202924/10. [XIII] Hojas de datos: Transmisor de conductividad y temperatura JUMO ecoTRANS Lf 03. [XIV] Estándar OTC: Información técnica y documentación de la página web: https://opcfoundation.org/. [XV] Protocolo PROFINET: Información técnica y documentación de la página web: https://www.profibus.com. [XVI] Protocolo Modbus: Información técnica y documentación de la página web: www.modbus.org. |
| Materias: | Ingeniería nuclear > Instrumentación nuclear Ingeniería nuclear > Reactores nucleares |
| Divisiones: | Reactor Nuclear RA-0. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba. |
| Código ID: | 733 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 05 Aug 2019 14:30 |
| Última Modificación: | 05 Aug 2019 14:30 |
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