Table of Contents
إن البيئة التشغيلية في مرافق توليد الطاقة النووية تفرض قيودا شديدة على الأجهزة الإلكترونية التقليدية، إذ أن مجالات الإثراء من الإشعاع المؤين، وارتفاع درجات الحرارة، والكيمياء المضغوطة، والتدخل الكهرومغناطيسي القوي، وحفز الطيف النووي على الانجراف، وعرقلة طول أجهزة قياس درجة الحرارة المتميزة مثل أجهزة قياس المقاومة، والحساسيات النافرصة للنشر.
أساسيات تكنولوجيا الاستشعار الضوئي
مبادئ التشغيل وطرائق القياس
F[iberTenssensor]s réf-tos:
المعمارات من نقطة إلى موزعة
ويتوقف هيكل نظام البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر اعتماداً كبيراً على التطبيق. أجهزة الاستشعار الضوئية ، مثل أجهزة الفرز المفصَّلة من نوع FBGs أو أجهزة الفرز الضوئي، توفر قياساً واحداً عالياً للعرض في موقع محدد.
ألف - المزايا الاستراتيجية للبيئات النووية
الحصانة للكشف عن المغناطيسي والتدخل في الترددات الراديوية
كما أن أجهزة الاستشعار ذات القاعدة الصناعية تعمل كبائن عدائية الكهرومغناطيسية، كما أن أجهزة الاستشعار ذات الصلابة المتعددة الوبائية والمتحولة، ونظم توزيع الطاقة، تولد تسارعا حادا في نظم الطاقة الكهربائية والكهربائية، وتخفف من حدة العزلة الشديدة التكلفة التي تصيب أجهزة القياس المتحركة، وتخفف من حدة العزلة الوبائية الوعية.
التسامح مع الإشعاع المؤين
أما في الفترات الأولى من ألياف الاتصالات السلكية واللاسلكية في البيئات النووية فهي: التكتل المسبب للتوتر الإشعاعي - المسبب للتوترات، حيث يخلق الإشعاع المؤين مراكز لللون والعيوب الهيكلية في مصفوفة سيليكا، مما يزيد من الخسارة البصرية.
القدرات في مجال القياسات الموزعة والمتعددة
وربما كانت أفضل ميزة تحولية للبرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر هي القدرة على أداء ] الاستشعار الموزع .() كما أن هناك حلقة واحدة للألياف البصرية تجري من خلال قلب المفاعل أو على طول هيكل الاحتواء يمكن أن توفر آلاف نقاط القياس المستقلة (مثلاً، قرار واحد على حلقة 10 كيلومترات) مما يسمح للمهندسين بتوليد خرائط عالية الجودة لدرجات الحرارة.
تطبيقات الصكوك النووية الأساسية
رصد قنوات المفاعلات الرئيسية والوقود
(ب) إن أجهزة التشفير في الهواء هي أكثر التطبيقات طلباً للفلور، وقد تم نشر أنواع الفلور أو النسيج المدوّن في الألياف المحتوية على الإشعاع لقياس درجات حرارة الوقود والإجهاد الهيكلي ذات الدقة العالية، ففي مفاعلات التفريغ الصناعي، على سبيل المثال، تم اختبار الفلور أو الارتداد لرصد التشريح (النسيج والزح) تحت تأثير النيتروز الشديد.
هيكل إدارة الصحة
كما أن وجود خلل في المواد الكيميائية المحتوية على مواد كيميائية (المركبات) هو الحاجز النهائي ضد الإطلاق الإشعاعي، كما أن رصد الصحة الهيكلية الطويلة الأجل للمركبات المحتوية على مركبات الإيثر الثنائي الفينيل المتعدد الكلور (الأجهزة الفلور) هو أمر حاسم بالنسبة لتوسيع نطاق حياة النباتات إلى ما بعد 60 سنة.
صنوف الوقود المستهلك وإدارة النفايات
وتحتاج مجموعات الوقود المستهلك إلى رصد مستمر لدرجات الحرارة لضمان التبريد الكافي ومنع التغليب، وتوفر الكابلات التي توزع درجات الحرارة خريطة حرارية كاملة للمجمع، تحدد التدرج أو الغلق في نظام التبريد، وخلافاً لما يحدث من اضطرابات، توفر الأشعة المقطعية استمرارية المكانية، بما يكفل عدم الكشف عن أي بقعة ساخنة، أما بالنسبة لتخزين الكاشفات، فيمكن إدماجها في نظام مراقبة النفايات الكهربائية
رصد البيئة والسلامة
وفيما عدا مبنى المفاعل، تستخدم البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر لرصد الإشعاعات المحيطة، وقد تضغط الفلورية المتأصلة على مواد اللوم الشعاعي أو المكثفات المرتبطة بالوجه النهائي الألياف لقياس الإشعاعات البيئية في غاما، حيث يمكن أن تحتوي المقاييس المتحركة على اللومين التراكمي باستخدام الألياف الضوئية على كميات شديدة الدقة، كما أن قياسات الجرعات الشخصية في الوقت الحقيقي لا تحتوي على مكونات إلكترونية في الموقع المزود بالأجهزة الاستشعار.
تحديات النشر والحلول الهندسية
اعتبارات تكاليف دورة الحياة الاقتصادية
وتزيد التكلفة الأولية لوحدة استجوابات البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر (لا سيما بالنسبة لنظامي نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج أو استخدام الأراضي) ارتفاعاً كبيراً عن تكلفة نقل الأجهزة المتفجرة المرتجلة، غير أن هذه المقارنة مضللة، إذ أن النظم الكبيرة التي تتطلب مئات أو آلاف نقاط القياس، فإن التكلفة لكل جهاز استشعار من أجهزة الاستنشاق هي أوامر أقل من أجهزة الاستشعار اللاسلكية التقليدية.
Connectorization and Fiber Integrity Under Radiation
ويمكن أن تتحلل العبودية الدماغية الموحدة (التي تستخدم في كثير من الأحيان الزركونيا أو الألمنيا) وتتحول إلى رشوة تحت ارتفاع النيوترونات وتدفقات غاما، وهذا تحد بالغ الأهمية، حيث أن فشل الموصول يمكن أن يخفض قناة الاستشعار بأكملها، وتشمل الحلول تطوير قواعد الاتصال الزجاجية الشاملة، واستخدام الإندماج في خلق روابط دائمة منخفضة الجودة بين الكربون والارتقاء.
توحيد المعايير والموافقة التنظيمية
وتخضع الصناعة النووية لأطر تنظيمية صارمة تتطلب أجهزة مؤهلة (مثلاً، IE 323 فيما يتعلق بتكييف المعدات، وE 344 بالنسبة للتكييف السيزمي) ويجب أن تخضع نظم تصنيع الطاقة النووية لنفس عمليات التأهيل التي توزعها أجهزة الاستشعار التقليدية، وهذا يتطلب توليد بيانات عن استقرار نظم الإنتاج والاستهلاك على مدى الحياة التصميمية، مما يدل على عدم القدرة على الحساسية إزاء التنشئة تحت ضغط مقياسي، وعملية التحميل الحراري.
المستقبل توجيهات وجبهة البحوث
تكنولوجيات المفاعلات المتقدمة (المعدلات القياسية والجيل الرابع)
وتصمم أجهزة التبريد والجيل الرابع أساساً لأجهزة البرمجيات الحرة، وتعتمد هذه المفاعلات اعتماداً كبيراً على نظم السلامة السلبية، والتصميمات المبسطة، وتصنيع المصانع، وتخفض البرمجيات المفلورة عدد الخماسات الكهربائية من خلال سفينة المفاعل، وتبسّط استخدام الأسلاك، وتوفر بيانات عالية الاستبانة اللازمة للتحقق من الأداء المبرد.
التكامل مع التوائم الرقمية والتعلم الآتي
(ج) إن أجهزة الاستشعار البصرية المتحركة تولد بيانات هائلة - نظام وحيد من أجهزة الـ دي تي يمكن أن ينتج ملايين نقاط البيانات في اليوم، ويُعدّ هذه البيانات بـ توأم ثنائي من نماذج المصنع يسمح بالتقدير الفعلي للدولة، والتنبؤ بالكشف عن الأورام الشاذة.
درجة الوعي العالية والاستشعار الكمي
وتؤثر التقنيات الناشئة على ظاهرة معروفة بـ " تعزيز الارتداد بالترددات الرجعية في الألياف المصنَّفة على الأنسجة الثانية، مما يوفر قياسات موزعة مع الحساسية في أجهزة الاستشعار المتقطعة بين المقاييس، ويمكن على الحدود الكمي، مراكز قياس المفاعلات النيتروجينية في بلورات الماس، مقرونة باللياف الضوئية، أن توفر إمكانية الصمامات المتزامنة للضغط.
وقد انتقلت أجهزة الاستشعار البصرية الفيبرية من تكنولوجيا مختبرية واعدة إلى موجودات ميدانية في مجموعة أدوات الأجهزة النووية، ومقاومتها المتأصلة أمام شركة EMI، والتسامح المثير للإعجاب إزاء الإشعاع، والقابلية غير المتناظرة للاستشعار الموزعة توفر فوائد ملموسة لسلامة النباتات، والكفاءة التشغيلية، والامتثال التنظيمي، وفي حين أن التحديات التي لا تزال قائمة في التوحيد القياسي والنظام الأعلى، واستمرار تطوير المكونات التقليدية المحتوية على الإشعاع، وزيادة الطلب على أدوات بديلة للتكامل الرقمي.