وتمثل أجهزة إعادة تصنيع المياه حجر الزاوية لتوليد الطاقة النووية، حيث توفر جزءا كبيرا من الكهرباء المنخفضة الكربون في العالم، وعلى عكس مفاعلات المياه المصحوبة، تتيح هذه المركبات إنتاج البخار مباشرة في قلب المفاعل، وتبسيط الدورة الحرارية، ولكن استحداث تحديات فريدة في مجال الصيانة، وتستلزم بيئة الإشعاع العالية، ودرجات الحرارة القصوى، ودورات الصيانة الصارمة المنظمة لرفع مستوى المفاعلات.

أهمية الصيانة في عمليات BWR

كما أن النفقة في مركز بحوث الطاقة البيولوجية ليست مجرد مسألة موثوقية للمعدات؛ بل هي شرط أساسي لتشغيل مأمون ومستمر؛ كما أن عناصر المفاعل، والمفرقعات الاصطناعية، ومضخات إعادة الضبط، والتحكم في الحركات الدوارة، والإجهاد الحراري، والكيمياء المضغية، وفشل عنصر واحد، مثل الحرق الخفي للتحكم، أو الحرق الحاد للغازلة.

وتمتد نتائج الصيانة غير الكافية إلى ما هو أبعد من الاقتصاد، إذ تعمل المفاعلات النووية في ظل ثقافة الأمان التي تتطلب الدفاع المتعمق، ويُمكن التحقق من أن كل نظام من نظام التبريد الأساسي في حالات الطوارئ إلى صمامات العزلة، يؤدي وظيفتها في مجال السلامة أثناء العمليات العادية والحوادث التي تُحدث فيها التصاميم، كما أن الصيانة المنتظمة تدعم ALARA[FLT radiation:1].]

استراتيجيات الصيانة الرئيسية

والبرامج الحديثة لصيانة BWR متعددة الجوانب، تجمع بين عدة نُهج تكميلية، وقد تطورت الصناعة من " تثبيتها عندما تكسر " إلى نموذج تنبؤي ومستنير بالمخاطر، وقد استكملت الآن الاستراتيجيات الأساسية الثلاثة - الوقائية والصحيحية - بمنهجيات صيانة قائمة على ظروف وموثوقية.

الصيانة الافتراضية

ويعتمد الصيانة الافتراضية على الرصد المستمر أو الدوري لحالة المعدات باستخدام أجهزة الاستشعار المتقدمة وأدوات التشخيص، ويمكن للمشغلين، من خلال الكشف عن علامات التدهور المبكرة، أن يحددوا مواعيد التدخلات قبل حدوث الفشل، وتشمل التقنيات التنبؤية الرئيسية في مكتب خدمات الرقابة الداخلية ما يلي:

  • Vibration analysis] on recirculation pumps, main steam turbines, and feedwater pumps to identify bearing wear or imbalance.
  • Thermography (التصوير المُستعار) للكشف عن البقع الساخنة في التبديل الكهربائي، والمحولات، ومراكز التحكم في السيارات.
  • Oil analysis] for lubricating oil in large rotating machinery to reveal metal debris or contamination.
  • Radiation monitoring] of primary coolant and steam to track fuel integrity and detect leaks in heat exchangers.
  • Ultrasonic fishness measurements on piping and pressure vessels to monitor wall lightning from erosion or corrosion.

وتغذي البيانات المستمدة من هذه التقنيات نظاما محوسبا لإدارة الصيانة يساعد على إعطاء الأولوية لطلبات العمل، وعلى سبيل المثال، إذا ما زادت قراءة الاهتزاز على اتجاه مضخة إعادة تصنيع المفاعلات، يمكن للفريق أن يخطط لاستبدالها خلال مرحلة الإخراج القادمة من الوقود بدلا من المخاطرة بإغلاق دورة منتصف الدورة، وهذا النهج يقلل من تواتر ومدة التجاوزات غير المخطط لها.

Acoustic emission testing] is another valuable predictive tool, especially for detecting leaks in valves and pressure boundaries. In BWRs, acoustic sensors can identify the onset of stress corrosion cracking in stainless steel piping-a known degradation mechanism. By locating cracks while they are still small, operator time can.

الصيانة الوقائية

(أ) أن تتبع الصيانة الوقائية جدولاً زمنياً محدداً مسبقاً يستند إلى توصيات الصانع، والخبرة التشغيلية الصناعية، والمتطلبات التنظيمية، وتشمل المهام الوقائية النموذجية في مكتب خدمات الرقابة الداخلية ما يلي:

  • اعادة اغلاق الختم على القضبان لمنع تسرب المياه الى الجاف
  • ▪ تطهير وتركيز صمامات العزل الرئيسية لضمان الإغلاق السريع خلال فترة انقطاع عن الأنابيب بعد انتهاء الخدمة.
  • اختبار و معايرة أجهزة رصد الإشعاع
  • إصلاح مولدات الديزل الطارئة بعد عدد من ساعات التشغيل أو بدء.
  • تصفية في نظام تنظيف ماء المفاعل

فالالصيانة الوقائية مهمة بصفة خاصة بالنسبة للمعدات المتصلة بالسلامة التي يجب أن تؤدي وظيفتها أثناء حادث، إذ أن قاعدة الصيانة في جمهورية الكونغو الديمقراطية )١٠ من قواعد المقارنات الدولية ٥٠-٦٥( تتطلب من المرخصين رصد فعالية برامج الصيانة والتعديل على أساس الأداء، وبالتالي فإن مشغلي عمليات حفظ السلام يتتبعون مؤشرات مثل عدد حالات التجاوز القسري، ومعدل الفشل في العناصر، والوقت اللازم للإصلاح، وإذا كان هناك نوع معين من الصمامات يتطلب صيانة مفرطة، فإن البرنامج قد يتحول إلى عنصر وقائي أكثر كثافة.

غير أن الصيانة الوقائية ليست بدون توقف، إذ أن أداء العديد من المهام الاقتحامية يمكن أن يزيد من تعرض العمال للإشعاع ويحدث خطأً بشرياً، ولذلك انتقلت الصناعة إلى اختبارات الخدمة المزودة بأجهزة معلومات عن المخاطر (RI-IST) ، التي تركز على الاختبار والصيانة على المكونات التي لها أهميّة الأمان القصوى، وهذا النهج يُفضي إلى الموارد دون المساس بالسلامة.

الصيانة الإصلاحية

ولا يهم مدى قوة البرامج التنبؤية والوقائية، فإن الفشل غير المتوقع سيحدث، فالعمل الإصلاحي ينطوي على إصلاح المعدات أو استبدالها بعد حدوث عطل أو انهيار، وفي عملية إعادة بناء الثقة، يحدث ذلك في كثير من الأحيان أثناء حالات الإجلاء القسري، التي تكون باهظة التكلفة ومعطلة، ولخفض الأثر إلى أدنى حد، يجب أن تكون الصيانة التصحيحية سريعة وموثوقة جيدا، ويعقبها تحليل الأسباب الجذرية (وكالة التنسيق).

وتشمل الإجراءات التصحيحية المشتركة في عمليات إعادة التأهيل BWRs الاستعاضة عن آليات القيادة المتخلفة في أجهزة التحكم، وإصلاح مضخات الطائرات المتصدعة، وخدمة الأنابيب الرئيسية للأجهزة الكثيفة التي تطورت التسرب، لأن هذه الإصلاحات كثيرا ما تجري في مناطق عالية الإشعاع، والتخطيط المتأنق - بما في ذلك التدريب على المواهب، والتأليف المتخصص، ومجموعات العمل التي كانت جاهزة - وهي عناصر أساسية للتقليل إلى أدنى حد من الجرعات والمدة.

إن عملية ]التحليل[ للسببات[ ]الإطار التمويلي: ١[ حاسمة في تحويل الفشل المصحح إلى تحسينات طويلة الأجل، وعلى سبيل المثال، إذا فشلت عملية إعادة الضبط في الفقمة مرارا، قد تكشف وكالة التنسيق الإقليمية عن الحاجة إلى تغيير مواد الختم، وتحسين رصد الاهتزاز، أو تعديل إجراءات بدء تشغيل المضخة، ويمنع تنفيذ هذه الإجراءات التصحيحية تكرار الأحداث المتعلقة بالصيانة التصحيحية ويقلل من عدد الأحداث التي تجري في المصانع.

الصيانة القائمة على الشروط والموثوقية

وفي حين أن الفئات التقليدية هي برامج حديثة للإنشاء والتعمير، فهي تتسم بالتنبؤ والوقاية والتصحيح، فإنها تعتمد بشكل متزايد الصيانة القائمة على الشروط و] الصيانة ذات الاعتماد على الموثوقية . وتستخدم هذه الإدارة بيانات آنية لا تؤدي إلى الصيانة إلا عندما تنخفض ظروف العمل غير الضرورية إلى حد بعيد.

ويعد هذا النهج منهجية منهجية لتقييم وظيفة كل عنصر، وأساليب الفشل، والنتائج، ثم يختار أنسب استراتيجية للنفقة - وقاية أو غير متعمدة - قائمة على المخاطر والتكاليف، كما أن ] الوكالة الدولية للطاقة الذرية يوفر مبادئ توجيهية لتنفيذ آلية التنسيق الإقليمي في النباتات النووية، وقد تراجعت مرافق كثيرة من خدمات إدارة الأسلحة البيولوجية عن توافرها بشكل كبير.

اعتبارات السلامة في صيانة BWR

ويقع نشاط السلامة في كل نشاط صيانة في مركز بحوث المياه البيولوجية، ويتمثل الشاغل الرئيسي في السلامة الإشعاعية للعمال والجمهور، وكثيرا ما يتم الصيانة أثناء فترات انقطاع المياه على النظم التي تحتوي على المياه والبخار الإشعاعي أو تحتوي عليه، كما أن الضوابط على التلوث الصارم وأدوات المناولة عن بعد وتتبع الجرعات إلزامية، ويُضفي طابع رسمي على مبدأ " ALARA " من خلال تخطيط العمل الذي يتضمن استعراضاً للمدارس العالية، كما أن معدات الحماية الشخصية هي من قبيل الملابس ذات الوجه الكامل.

ويجب أن تعالج صيانة BWR، بالإضافة إلى المخاطر الإشعاعية، المخاطر الكيميائية والكهربائية والميكانيكية، ويشمل مبنى المفاعل معدات ذات قدرة عالية، وخطوط البخار المضغطة، والعناصر الثقيلة مثل رأس سفينة الضغط المفاعلية والمروجين، وإجراءات القفل/التركات، وتصاريح الدخول الفضائية المحصورة، وتصاريح العمل الساخنة، كما يتم إنفاذها بدقة، كما أن التدريبات المنتظمة على السلامة - مثل إطلاق النار على مشغلي المتحركة أو متحركة.

وثمة جانب آخر من جوانب السلامة هو السلامة الاحتواءية ]، حيث إن الاحتواء الأولي للشركة، الذي عادة ما يكون سفينة ضغط فولاذ محاطة بدار جفاف ملموس وبنية احتواء ثانوية، يجب أن يظل معلّلاً للتسرب لمنع إطلاق منتجات الإنشطار، وأثناء الصيانة، يتطلب أي خرق للاحتواء مثلاً استبدال رخصة التسرب من النوع الجاف -

وأخيرا، تشمل السلامة في الصيانة حماية المعدات من الأضرار التي تحدث أثناء فترات انقطاع الكهرباء، ويمكن أن تلحق أداة مسقطة أو عملية سطو غير سليمة أضرارا بمكونات حرجة تؤدي إلى انقطاع مدد طويلة، كما أن خطط التقطيع، ومشغلي الرافعات المعتمدين، وضوابط استبعاد المواد الأجنبية هي معايير في صيانة BWR، والمشروعات المتوسطة الحجم ذات أهمية خاصة في سفينة المفاعل، حيث يمكن لأي جسم أجنبي أن يلحق الضرر بحزم الوقود أو بتدفقات المبردة.

الحد الأدنى من الوقت

ويعاني التعطل في مركز العمليات من تكلفة مضاعفة - حيث يفقد المفاعل العادي البالغ 000 1 ميغاواط عشرات الملايين من الدولارات في الإيرادات خلال فترة انقطاع قسري مدتها أسبوعان، والهدف الرئيسي لاستراتيجية الصيانة هو زيادة عامل القدرة إلى أقصى حد عن طريق خفض تواتر فترات انقطاع الكهرباء ومدتها على السواء، وتشمل النهج الرئيسية ما يلي:

تخطيط وإدارة التعليم

وتُجرى معظم عمليات الصيانة خلال فترات التجاوز المقررة في مجال الوقود، التي تحدث كل 18 إلى 24 شهراً، وهذه التجاوزات، التي تمتد من 20 إلى 30 يوماً، هي مشاريع معقدة تشمل مئات مجموعات العمل وآلاف العمال، وتستخدم تخطيطاً فعالاً للتجاوزات ]] لإدارة المسارات الحرجة ] لتحديد تسلسل المهام التي تؤثر مباشرة على فترة التجاوز، وتشمل المسار الحاسم إعادة التثبيت، ثم إزالة الغليظة.

أدوات التخطيط المتقدمة، مثل مسح الليزر 3D، ومحاكاة التوأم الرقمي، تتيح لفرق الخروج أن تتوقّع القيود وتُحدّد أرفع الرافعات، وتصميم أماكن العمل، والوصول إلى الموظفين، ويمكن إجراء اختبارات مسبقة للتصنيع من الأدوات والمواد، والتسعير الأولي لعناصر الاستبدال، وتقليص العمل في الموقع، مثلا، يمكن إجراء مسح كامل لحزمة مضخات التطهير من قبل التنظيف، واختبارها.

الاستبدال والتوحيد القياسي

وللتعجيل بالإصلاحات، يلجأ مشغلو البيوت إلى استبدال الوحدات بصورة معتدلة، بدلا من إصلاح صمام متضرر في الموقع، فإن تركيب الصمامات بأكملها غير مثبتة، ويستعاض عنها بوحدة احتياطية سبق اختبارها، ثم تعاد بناء الوحدة الفاشلة، وهذا النهج يقلل كثيرا من وقت استبدال المعدات الرئيسية ذات الأهمية القصوى.

وتوحيد المقاييس عبر أسطول حيث تستخدم وحدات متعددة من وحدات BWR نماذج متطابقة من المضخات والصمامات، وأجهزة التأهيل، وتقاسم قطع الغيار، وتقليص الحاجة إلى تخزين الأصناف الفريدة، كما أنها تبسط التدريب وتطوير الإجراءات.

التطويع المتقدم والروبوت

وتتحول تكنولوجيات التفتيش والتصليح عن بعد إلى صيانة BWR. Underwater Robs] يمكن أن تفتش داخل وعاء المفاعل ومجفف البخار دون تصريف المجمع، وأيام الادخار، ويمكن للأسلحة الآلية أن تقوم بإصلاحات متعددة في المفاعلات الداخلية مع الحد الأدنى من تعرض الإنسان، وقد أصبح التبول في أجهزة الصمام تحت الماء أمراً روتينياً لتخفيف الضغط على المضخات.

وبالنسبة لصيانة التربينات، فإن المظاريف المحمولة وأدوات مواءمتها للليزر تسمح بالتشخيص السريع للضرر الصارخ، وفي موازين النبات، يمكن للطائرات العازلة للتصوير الحراري أن تمسح أبراج التبريد والبواحات في ساعات بدلا من أيام.

Data-Driven Scheduling

أما التحليلات الافتراضية من نظام إدارة السجلات والمحفوظات فتساعد على تجنب العمل غير الضروري، وإذا أظهرت بيانات اليقظة أن المضخة في حالة ممتازة، فإن إصلاحها المقرر يمكن تأجيله إلى مرحلة لاحقة، وعلى العكس من ذلك، يمكن المضي قدما في عنصر ذي اتجاهات مثيرة للقلق، وهذا الجدول الدينامي يُفضي إلى استخدام موارد الصيانة ويقلل من عبء العمل الإجمالي خلال فترات انقطاع الكهرباء، مما يقلل بالتالي من المدة.

الاتجاهات الناشئة في صيانة BWR

(ب) إن الصناعة النووية تجسد التدمير الرقمي والمواد المتقدمة. التوائم الرقمية ] من نظم BWR تسمح للمشغلين بتخيط سيناريوهات الصيانة، والتنبؤ بآثار العصر المكوني، وتدريب العمال في بيئة افتراضية، ويمكن أن يكشف دمج الاستخبارات الاصطناعية في رصد الحالات أنماطاً فرعية تسبق حدوث إخفاقات في مواقع السحب الحرارية، مثل التغيرات الصغيرة في محطات الضخ الحالية

كما أن التقدم في علوم المواد يقلل من احتياجات الصيانة، كما أن المعاطف الجديدة التي تُستخدم في شفرات التربين تقاوم التآكل، والخطوط المتقدمة للمكونات الأساسية تمدّد فترة خدمتها، و.[و.س.أ.س.]) ومعهد بحوث الطاقة الكهربائية يُجري بحثاً نشطاً في المواد التي يمكن أن تصمد أمام ارتفاع درجة تذبذبذب النيو النيو، مما قد يسمح بدورات في دورة الوقود BWR.

وثمة اتجاه آخر يتمثل في تطبيق التصنيع الإيجابي (3Dطباعة) لإنتاج قطع غيار عند الطلب، مما يقلل من فترات الرصاص بالنسبة للعناصر الخفية التي قد تتطلب، لولا ذلك، سلسلة توريد طويلة، وقد بدأت لجنة التنسيق الوطنية في وضع إطار لإصدار تراخيص قطع ذات صلة بالسلامة مضافة، مما يمكن أن يؤدي إلى ثورة إدارة المخزونات.

خاتمة

إن استراتيجيات الصيانة الفعالة هي العمود الفقري لعملية " BWR " الآمنة والموثوق بها، إذ إن وجود برنامج متوازن يجمع بين النهج التنبؤية والوقائية والتصحيحية والقائمة على الظروف، مسترشداً بمبادئ الصيانة القائمة على الموثوقية، يمكن أن يقلل كثيراً من وقت التعطل غير المخطط له، مع التمسك بأعلى معايير السلامة، إذ أن التحول في الصناعة نحو الأدوات الرقمية والحلول الآلية والوعود القائمة على البيانات لا يؤدي إلى زيادة تحسين الأداء.