استخدام العقارات المحظورة في الصيانة والإصلاح النوويين في الموقع

والواقع المحزن هو إعادة تشكيل أساسي لطريقة تعامل محطات الطاقة النووية مع الصيانة والإصلاح في الموقع، بدلا من الاعتماد فقط على الأدلة الورقية، والرسومات الثابتة، أو العروض الرقمية المفصولة، أصبح لدى العمال الآن إمكانية الوصول إلى المعلومات التي تتجاوز المعدات المادية التي يقدمونها، وهذا التطور يحسن السلامة ويقلل من الأخطاء البشرية ويعجل بالإجراءات المعقدة في البيئات التي يكون فيها العاملون في مجال الدقة والموثوقية غير محدودين.

ما هو الواقع المُبغ في الصيانة النووية؟

والواقع المحزن في سياق الصيانة النووية يشير إلى استخدام العروض التي تُرفع رأساً (مثل النظارات الذكية) أو الأجهزة المحمولة (مثل الأقراص) التي تُستخدم في شكل مواد رقمية خارقة، بما في ذلك التعليمات المتدرجة، والإنذار بالسلامة، وعلامات المكوّنات، وتصوّر نماذج الـ 3D على معدات العالم الحقيقي، بخلاف الواقع الافتراضي الذي يُضفي على المستخدم في بيئة محاكاة تماماً، في بيئة عمل محاكاة،

وبالنسبة للأماكن النووية، تعتمد نظم السجلات على رسم خرائط مكانية دقيقة وعلى التعرف على الأجسام، ويحدد الجهاز بدقة قطعة المعدات التي يجري العمل فيها واسترجاع الوثائق التقنية ذات الصلة، وتاريخ الصيانة، وقراءات الاستشعار في الوقت الحقيقي من نظم بيانات المصنع، ومن ثم يُتوقع أن تكون هذه المعلومات متسقة تماما مع المكونات المادية، مما يتيح للأخصائي التقني أن يرى، على سبيل المثال، سلسلة متحركة من السحب على مسارات آمنة.

وكثيرا ما تكون الأجهزة التي تستخدم في النباتات النووية مجهزة بالبطاقات الإشعاعية، ومجهزة بمعايرة متخصصة للحفاظ على الدقة في البيئات العالية التدخل حيث يمكن أن تؤثر الأسطح المعدنية والحقول الإشعاعية على أجهزة الاستشعار، كما أن العديد من الحلول تدعم أيضاً أوامر الصوت ومراقبة اللفتات، مما يتيح التشغيل الخالية من الأيدي - ميزة حرجة عند العمل في الأماكن المحصورة أو عند ارتداء معدات الحماية.

الفوائد الرئيسية للعمليات النووية

تعزيز السلامة والحد من حالات الرعب البشري

وتطبق الصناعة النووية في بعض أكثر معايير السلامة صرامة في العالم، وتسهم هذه المعايير إسهاما مباشرا في السلامة عن طريق تزويد العمال بأجهزة بصرية في الوقت الحقيقي تمنع حدوث أخطاء، وبدلا من تأشير التسلسلات المعقدة أو تفسير الرسوم الورقية في المناطق المتضاءلة، يرى التقنيون أن الأسهم والقوائم المرجعية ومؤشرات الإنذار تتجاوز الحدود القصوى للمعدات الفعلية، وهذا يقلل من خطر سوء تحديد نوعية الأعمال.

زيادة الكفاءة والحد من الوقت

فالزمن عامل حاسم في الصيانة النووية، لا سيما أثناء فترات انقطاع الوقود التي تترجم فيها كل ساعة من ساعات العمل إلى خسارة اقتصادية كبيرة، ويتيح هذا النظام للعمال الحصول على المعلومات فورا دون أن يقلبوا من خلال أدلة متعددة الأطقم أو العودة إلى محطة عمل للتشاور مع لوحة، وتبين الدراسات التي تجرى في قطاعات صناعية مماثلة أن " آر " يمكن أن تقلل من وقت إنجاز المهمة بنسبة 25 إلى 40 في المائة بالنسبة لبعض إجراءات التجمع والتفتيش.

تحسين الاستحقاق والتاريخ الأول

ويساعد ارتفاع الأرقام العمال على تحديد مواقع محددة للحفر أو اللحام أو التواؤم بين العناصر، ويمكن أن يظهر التقرير السنوي الأبعاد الدقيقة لتركيب الغازات، أو الزاوية الصحيحة لتركيب الأنابيب، أو التسلسل العنيف لزرع سفينة ضغط، مما يقلل من إعادة العمل ويكفل أن تستوفي الإصلاحات المواصفات في المرة الأولى، وبالنسبة للمهام المعقدة التي تنطوي على عناصر متعددة، يمكن أن يُتوقع أن تنفجر وجهات النظر التي تبين كيفية تفاعل الأجزاء.

نقل المعارف والخبرات عن بعد

ويواجه قطاع الصناعة النووية تحديا ديمغرافيا: إذ يقترب كثير من التقنيين والمهندسين ذوي الخبرة من التقاعد، ومن الصعب توثيق معارفهم المتخصصة توثيقا شاملا.كما أن " آر " تيسر نقل المعارف عن طريق السماح لكبار الخبراء بتسجيل الإجراءات، وشريطة المعدات التي تتضمن معلومات عن الميدان، وترشد الموظفين الأقل خبرة من بعد، كما يمكن للخبير البعيد أن يرى بالضبط ما يراه العامل في الموقع من خلال آلة التصوير النادرة للجهاز الثوري، وأن يسلط الضوء على التدريب في آن واحد.

التطبيقات الأولية في الصيانة والإصلاح

Reactor Pressure Vessel and Internals Inspection

فتفتيش سفينة ضغط المفاعل ومكوناتها الداخلية مهمة ذات قيمة عالية تشمل العمل في المناطق ذات الإشعاع العالي التي تتسم بمحدودية الرؤية، ويمكن لنظم البحث والتطوير أن تتفوق على نقاط التفتيش وخرائط مستوى الإشعاع وبيانات العيوب التاريخية على سطح السفينة، ويمكن للعمال توثيق النتائج بصور فوتوغرافية ومذكرات صوتية متكاملة، وأن يرسموا تلقائيا موقع وزمان الإبلاغ التنظيمي، مما يبسط عملية التفتيش ويحسن دقة تقييمات الحالات على امتداد دورات متعددة.

مولدات كهربائية ثابتة وصيانة مقسمات حرارة

وتحتوي المولدات الكهربائية على آلاف الأنابيب الصغيرة التي يجب أن تُلصق أو تُمسح أو تستبدل بصورة دورية، وتساعد التقنيين في نقل رسم صحيفة الأنبوب، وتحدد الأنابيب الصحيحة للعمل عليها، وتتابع التسلسل الدقيق اللازم لعمليات التلويث، وتقضي على مخطط الأنبوب على الشريحة الفعلية، وتقضي الدراسة على الحاجة إلى وضع خرائط للورق بشكل مستمر، وتخفض من فرص العمل.

Pump and Valve Overhauls

وتفكك المضخات الكبيرة والصمامات الحرجة وتجمّع أثناء فترات انقطاع الصيانة، وكثيرا ما تكون لهذه التجمعات تصاريح معقدة وأدوات متخصصة وتسلسلات محددة من القاذورات، ويمكن أن ترشد التقني عبر كل خطوة، وتظهر الأدوات اللازمة، وتظهر تقديرا لعملية التفكك، وتؤكد أن كل مصانع التصاميم السريعة تشدد على المواصفات الصحيحة.

معالجة الوقود وإعادة الإمداد بالوقود

وأثناء إعادة الإمداد بالوقود، يتسم الانتقال الدقيق لجمعيات الوقود إلى القاع الأساسية بأهمية حاسمة، ويمكن أن تظهر نظم البحث والتطوير خرائط أساسية في الوقت الحقيقي، وأرقام تحديد هوية التجمع، وأعماق الإدخال مباشرة في وجهة نظر المشغل، مما يقلل من الحمولة المعرفية على معالجي الوقود ويوفر طبقة تحقق إضافية من التضليل، وتتكامل بعض النظم المتقدمة مع أجهزة الاستشعار التي تستخدم أجهزة إعادة الوقود لإظهار بيانات عن المواقع الحية فيما يتعلق بالشبكة الأساسية.

التدريب والتأهيل

وتتيح سيناريوهات التدريب القائمة على أساس البحث التقنيين الجدد ممارسة إجراءات بشأن التكرار الافتراضي للمعدات النباتية الفعلية دون أي خطر على السلامة، ويمكن للمتدرب أن يكرر التسلسلات المعقدة، ويتلقى تعليقات فورية، ويبني ذاكرة العضلات قبل العمل على النظم الحية، ويقلل هذا النهج من الحاجة إلى استخدام طرود كاملة التكلفة، ويتيح التدريب مباشرة على أرضية المتاجر، ويستخدم العديد من المرافق النووية الآن نظام " آر " لتكملة برامج التدريب الكهربائية الخاصة بكلا من المتحركين.

التكامل مع التكنولوجيات الأخرى

شبكة الإنترنت للأشياء (IoT) وبيانات الاستشعار عن الجرائم الحقيقية

ويمكن لنظم البحث والتطوير أن تسحب البيانات من أجهزة الاستشعار التي تعمل بالأشعة فوق البنفسجية على قراءات حرق المعدات، واتجاهات الحرارة، ومستويات الإشعاع، وتظهرها كنفقات بصرية، ويمكن للفنيين الذين يفتشون المضخة أن يرىوا خريطة حرارية مرمزة باللون لدرجات الحرارة أو مخططا لاتجاهات اليقظة الأخيرة المسقطة على ضخ المضخ، وهذه البيانات السياقية تساعد في تشخيص القضايا بسرعة واتخاذ قرار بشأن ما إذا كان يلزم إجراء إصلاح فوري أو مخططا.

التوائم الرقمية والنماذج 3D

ويحتفظ العديد من المنشآت النووية الحديثة بنسختين رقميتين - بصافيتين للمصنع الفيزيائي يتم تحديثهما باستخدام بيانات تشغيلية في الوقت الحقيقي ويمكن أن تصل أجهزة البحث والتطوير هذه إلى هذين التوأم الرقميين لتزويد التقنيين بنظرة مماثلة للمعدات، بما في ذلك أي تعديلات أو ارتداءات تم تسجيلها، ويمكِّن التوأم الرقمي من تحليلات الصيانة المتوقعة، التي يمكن أن تعرضها بعد ذلك في شكل قابل للتنفيذ.

الاستخبارات الفنية ورؤية الحاسوب

وتشمل نظم البحث والتطوير المتقدمة مقاييس للرؤية الحاسوبية يمكن أن تحدد تلقائيا المكونات وكشف الشذوذ، فعلى سبيل المثال، يمكن لجهاز البحث والتطوير أن يفحص ختم الضخ وأن يقارن حالته فورا بقاعدة بيانات عن أساليب الفشل المعروفة، ويعرف التسربات المحتملة أو سوء الفهم، ويمكن أيضا لمساعدي الصوت الذين يعملون بالقوى العاملة أن يجيبوا على الاستفسارات الفنية عن الإجراءات أو أرقام الحيز دون أخذ أيديهم بعيدا عن المهمة.

التحديات والحلول

التكلفة والعائدات على الاستثمار

إن نشر " آر " على نطاق واسع في مصنع نووي يتطلب الاستثمار في المعدات، وتكامل البرمجيات، وخلق المحتوى، والتدريب، غير أن عائد الاستثمار يمكن أن يكون كبيرا عندما يقاس بمدة التجاوز المخفضة، والأخطاء البشرية الأقل، وتكاليف التدريب المنخفضة، وقد أظهرت البرامج الرائدة في عدة مرافق فترات انتقام تقل عن سنتين عندما تركز على المهام العالية التردد أو العالية المخاطر، حيث أن معدات البحث والتطوير أقل تكلفة وتحسن أدوات الدخول إلى المحتوى.

هدر الإشعاع والاعتماد عليه

ويجب أن تصمد الأجهزة الإلكترونية المستخدمة في مناطق الإشعاع أمام تعرض غاما والنيوترونات دون تدهور أو فشل في الأداء، ولا تصمم الرؤوس التجارية الموحدة لأجهزة البحث والتطوير هذه لبيئة من هذا القبيل، كما أن الوحدات المتفرقة المتخصصة ذات المكونات المحتوية على الإشعاع متاحة، وتستخدم بعض النباتات أجهزة محمية أو تحد من استخدامات البحث والتطوير في المناطق المنخفضة الإشعاع، مع الاستفادة من التكنولوجيا أثناء إعداد الصيانة وخطوات التحقق.

الشواغل المتعلقة بالأمن السيبرى

ومن الضروري أن تتقيد أجهزة البحث والتطوير وهياكلها الأساسية الداعمة باللوائح الأمنية الإلكترونية النووية، مثل الأنظمة الصادرة عن لجنة التنسيق الوطنية أو الوكالة الدولية للطاقة الذرية، وأن تكون التوثيق الآمن، ومجاري البيانات المشفرة، وقطع الشبكات المعزولة، ممارسات موحدة، ويختار العديد من المرافق نشر نظام تقييم الأداء على شبكات مكرّسة خارج الشبكة من أجل البيئات الأكثر تعرضاً للخطر، مع تزامن البيانات الدورية.

اعتماد المستخدمين وتغيير الإدارة

وقد يقاوم التقنيون المتمرسون في البداية ارتداء رؤوس " آر " ، متذرعين بعدم الارتياح أو الهاء أو عدم الحاجة المتصورين، ويستلزم التنفيذ الفعال إشراك المستعملين النهائيين في تصميم محتوى " آر " ، مما يدل على مكاسب واضحة في الإنتاجية، ويوفر التدريب الذي يجعل التكنولوجيا تبدو أداة مفيدة بدلا من التدخل، وكثيرا ما يساعد المتبنون المبكرون الذين يدافعون عن النظام على بناء الثقة على نطاق المنظمة.

الاعتبارات التنظيمية والمتعلقة بالامتثال

ويجب أن يكون استخدام " آر " في الصيانة النووية متسقا مع الأطر التنظيمية القائمة التي تحكم إجراءات العمل وضمان الجودة وحفظ السجلات، فعلى سبيل المثال، تشترط لجنة التنظيم النووي في الولايات المتحدة تقييم أي تغييرات في عمليات الصيانة رسميا في إطار 10 من المعايير المحاسبية الدولية للقطاع العام.

وقد نشرت الوكالة الدولية للطاقة الذرية توجيهات بشأن استخدام التكنولوجيات الرقمية في العمليات النووية، بما في ذلك الواقع المعزز، وتؤكد تقاريرها أهمية التثبت الدقيق، وهندسة العوامل البشرية، والحفاظ على قدرة المشغل على التحقق يدويا من الخطوات الحاسمة، ومع اكتساب الصناعة مزيدا من الخبرة العملية، أصبحت الهيئات التنظيمية أكثر إلماما بالتكنولوجيا وبدأت في وضع معايير موحدة للقبول.

وقد حصلت بعض المرافق النووية الرائدة بالفعل على موافقة الجهات التنظيمية الوطنية على استخدام " آر " في مهام محددة للتفتيش والصيانة، وعلى سبيل المثال، تم توثيق استخدام المساعدة عن بعد التي توفرها هولو لينز أثناء عمليات تفتيش مولدات البخار في عدة بلدان، حيث يقدم هؤلاء المعتمدون المبكرون نموذجاً للآخرين ليتبعوه، مما يدل على أن " البحث والتطوير " يمكن تنفيذه بأمان وفعالية في إطار الهياكل التنظيمية القائمة.

التوقعات والابتكارات في المستقبل

ومن المتوقع أن يتسارع اعتماد نظام " آر " في مجال الصيانة النووية مع تحول المعدات إلى أخف وأكثر استدامة وأكثر تكلفة، ومن المرجح أن تتضمن أجهزة البحث والتطوير في المستقبل تتبع العين، والتغذية المرتدة المهبلي (العمليات المرنة أو الدوائية)، والمجسات المتطورة للعمق التي تتيح مواءمة أكثر دقة للمحتوى الرقمي مع الأجسام المادية، وسيمكن تقارب نظم السجلات مع 5G أو شبكات الخلايا الخاصة من تيار التدفق الفوري لخبراء من نماذج الفيديو العالية الاستبان في نفس الوقت.

وثمة تطور واعد آخر يتمثل في استخدام أجهزة الاستخبارات الجوية لتوليد محتوى من الأجهزة المتفجرة المرتجلة ديناميا، وبدلا من الاعتماد على الإجراءات التي سبقت الأذن، يمكن للنظام تحليل الحالة الراهنة للمعدات، والتوصية بالتسلسل الأمثل للإصلاح، وتوليد تجاوزات تدريجية على الذبابة، وسيكون ذلك ذا قيمة خاصة بالنسبة للإصلاحات غير المخطط لها التي لا يوجد فيها تدفق للعمل الرقمي السابق.

وقد نرى أن " آر " ، في الأجل الطويل، مدمجة مع الروبوتات التعاونية التي تساعد على رفع أو تحديد مواقع ثقيلة، ويمكن أن يظهر عرض " آر " مسار الذراع الآلي المخطط له، مما يتيح للفني رصد العملية وتعديلها في الوقت الحقيقي، وهذا الجمع بين الحكم الإنساني والدقيق الآلي ينطوي على إمكانية تحويل مهام الصيانة الروتينية التي تتطلب حالياً عمالاً أو أكثر.

وما زالت منظمات الصناعة مثل الوكالة الدولية للطاقة الذرية ومختلف معاهد البحوث النووية تدرس أثر " آر " على السلامة والأداء، ومع توافر المزيد من البيانات، ستعزز حالة الأعمال التجارية الخاصة ب " آر " ، ويمكننا أن نتوقع نشرا أوسع نطاقا في كل من أنشطة توليد الطاقة ووقف التشغيل، وبالنسبة لمشغلي المنشآت الذين يتطلعون إلى تحسين الموثوقية، والحد من مدة التجاوز، والحفاظ على المعرفة المؤسسية، فإن الواقع المعزز يمثل حلا عمليا ومثبتا بصورة متزايدة.

For further reading, consult the IAEA publication on digital transformation in nuclear facilities, explore case studies from the Electric Power Research Institute (EPRI), and review recent white papers from supplierss such as Microsoft HoloLens in industrial applications. One example of real-world implementation is documented in the ] IAEA’s online resources[FLT:RC] under nuclear maintenance digital perspective