تکامل بازرسی سایت هسته ای

تاسیسات هسته ای همیشه خواستار بالاترین استانداردهای نظارت و بازرسی هستند، این وظایف بر بازرسان انسانی که مجبور به انجام تجهیزات حفاظتی بودند، به مناطق پرتوی حرکت می کردند و پروتکل های سخت گیرانه ای را دنبال می کردند، در حالی که موثر است، این رویکرد خطرات و محدودیت های ذاتی را انجام می داد، حتی دقیق ترین بازرسی های دستی می تواند ناهنجاری های ظریف را از دست بدهد و قرار گرفتن در معرض تابش، کلاه های سخت را بر چگونگی کار بازرسان طولانی مدت، و یا دوربین های بسته بندی شده در داخل مناطق محدود، اغلب بسته بندی های حساس و یا محدود در داخل دوربین های محدود، پوشش های محدود، پوشش های محدود، پوشش های مسدود کننده و یا محدود، پوشش های محدود در داخل مناطق محدود، پوشش های محدود، پوشش های مسدود کننده، قرار می دهد.

در طول دهه گذشته، صنعت هسته ای شروع به پذیرش سیستم های هوایی بدون سرنشین (UAS) به عنوان مکمل، و در بسیاری از موارد جایگزین، برای روش های بازرسی سنتی، هواپیماهای بدون سرنشین اولیه دوربین های کنترل شده از راه دور با زمان پرواز محدود امروز و #8217؛ هواپیماهای بدون سرنشین مستقل یک گونه کاملا متفاوت هستند.

چگونه هواپیماهای بدون سرنشین مستقل در محیط های خطرناک عمل می کنند

هواپیماهای بدون سرنشین مستقل که برای سایت های هسته ای طراحی شده اند، مدل های مصرف کننده ای نیستند که برای مقاومت در برابر تابش، آب و هوا متغیر و میدان های پیچیده الکترومغناطیسی که در نزدیکی تجهیزات تولید برق رایج هستند، مهندسی شده اند:

  • ] برنامه ریزی راه آهن قدرت مند: الگوریتم های یادگیری ماشین پیش از بارگذاری مدل های زمین دیجیتال و داده های سنسور زمان واقعی برای انتخاب مسیرهای مطلوب می توانند مسیر پرواز خود را تنظیم کنند تا از موانع جلوگیری کنند، فاصله امن از نقاط داغ را حفظ کنند، یا به مدار نشت مشکوک برای تصویربرداری دقیق.
  • سنسور چند منظوره پرداخت می کند: فراتر از دوربین های ساده، این هواپیماهای بدون سرنشین LIDAR را برای نقشه برداری 3D، دوربین های مادون قرمز حرارتی برای تشخیص ناهنجاری های حرارتی (مانند نشت خنک کننده یا بیش از حد گرم کردن قطعات)، و طیف سنج گاما برای اندازه گیری مستقیم سطح تابش.
  • ] real-Time Data Fusion و Edge Computing: به جای انتقال داده های خام به ایستگاه زمینی، پهپاد و #8217؛ کامپیوتر ورودی از چندین سنسور را متصل می کند.این می تواند یک انفجار دما یا یک آلاینده را شناسایی کند و اپراتورهای هشدار در عرض چند ثانیه، حتی اولویت آن را در پرواز تنظیم کند.
  • محلی سازی روبوست می تواند در داخل ساختمان های بتنی یا برج های خنک کننده عمیق غیر قابل اعتماد باشد.هواپیماهای خودکار از odometry بصری و SLAM (محله سازی و نقشه برداری ساده) برای ماندن دقیقا بدون سیگنال های خارجی استفاده می کنند.

این قابلیت های فنی اجازه می دهد تا هواپیماهای بدون سرنشین ماموریت هایی را که قبلا غیرممکن بودند انجام دهند.به عنوان مثال، یک پهپاد می تواند کل خارج از یک برج خنک کننده را در کمتر از یک ساعت بررسی کند، در حالی که یکی دیگر از آنها مجهز به یک ردیاب نوترونی می تواند بدون ورود به ساختمان، استخرهای سوخت مصرف شده را بررسی کند.

مزایای کلیدی برای تاسیسات هسته ای

کاهش رادیکال در معرض اشعه انسانی

فوری ترین و مهم ترین مزیت امنیت است.کمیسیون بین المللی حفاظت از رادیولوژی محدودیت های شدیدی را در معرض قرار گرفتن در معرض شغلی قرار می دهد، با استقرار هواپیماهای بدون سرنشین در مناطق با سرعت بالا، خدمات می تواند پرسنل را از آسیب و #8217 حفظ کند؛ به این ترتیب یک مطالعه آزمایشی 2020 در یک نیروگاه هسته ای اروپا نشان داد که جایگزین کردن دو دور بازرسی ماهانه با ماموریت های بدون سرنشین، باعث کاهش 85 درصد در سال می شود.

سریع تر، بازرسی های مکرر

بازرسی دستی نیاز به خاموش کردن سیستم ها، تنظیم داربست و هماهنگ کردن تیم ها دارد.یک پهپاد می تواند یک پشته زنده را بررسی کند در حالی که رآکتور کار می کند، اگر در مناطق پاک باقی بماند، این به معنی چک های مکرر بدون اختلال در خروجی است.

کیفیت داده های برتر و سازگاری

بازرسان انسانی می بینند که انتظار دارند چه چیزی ببینند. Drones، مسلح با دوربین های با وضوح بالا و تشخیص ناهنجاری AI، ضبط هر جزئیات به طور مداوم، آنها می توانند مدل های دقیق 3D لوله ها، دریچه ها و سازه ها را تولید کنند که مهندسان بعدا با مدل های قبلی برای اندازه گیری خوردگی یا تغییر شکل داده ها مقایسه می کنند.

چالش های امنیتی و نظارتی

علی رغم مزایای روشن، یکپارچه سازی هواپیماهای بدون سرنشین به سایت های هسته ای بسیار ساده است.چندین مانع باید به صورت سر در نظر گرفته شود.

مقررات هسته ای

هر حوزه قضایی دارای قوانین خاص خود است.در ایالات متحده، کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای (NRC) نیاز دارد که هر سیستم هواپیماهای بدون سرنشین در نزدیکی یک راکتور باید با 10 CFR Part 73 (امنیت فیزیکی) و بخش 50 (مداخله مجوز بین المللی) مطابقت داشته باشد؛ اپراتور باید نشان دهد که هواپیماهای بدون سرنشین نمی توانند برای نقض امنیت استفاده شوند، نمی توانند توسط بازیگران مخرب متوقف شوند و داده های منتقل شده به سیستم های استاندارد انرژی اتمی کمک نمی کنند (از طریق چارچوب کد گذاری شده در حال حاضر).

امنیت داده ها و ریسک سایبری

هواپیماهای بدون سرنشین مستقل اساساً کامپیوترهای متصل به یک شبکه را می گذرانند.هر شبکه یک سطح بالقوه حمله است. یک پهپاد به خطر افتاده می تواند برای جلوگیری از تصاویر حساس یا در یک سناریوی بدترین حالت، برای تداخل با سیستم های کنترل از طریق سیگنال های اسکرام شده استفاده شود.

ویژگی های فنی

عمر باتری همچنان یک عامل محدود کننده است: بیشتر هواپیماهای بدون سرنشین تجاری می توانند تنها 30 تا 45 دقیقه پرواز کنند، برای سایت های بزرگ مانند یک تاسیسات پردازش چند کیلومتر مربع، که به معنی تعویض باتری های متعدد در هر ماموریت یا سرمایه گذاری در سیستم های سلول های سوختی هیدروژن گران قیمت تر است، هوا عامل دیگری است؛ باد قوی یا باران سنگین می تواند هواپیماهای بدون سرنشین را به کار ببرد، که برنامه های بازرسی دستی به عنوان پشتیبان باقی می ماند.

برنامه های کاربردی و مطالعات موردی

چندین اپراتور هسته ای در حال حاضر هواپیماهای بدون سرنشین مستقل را با نتایج قابل اندازه گیری در ایستگاه تولید هسته ای (FLT:1) در کانادا مستقر می کنند، یک ناوگان هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به ردیاب گاما، پشته های اگزوز ساختمان خلاء را روزانه رصد می کند، هرگونه افزایش در تابش هوا را بالاتر از سطح پس زمینه، اپراتورهای سیستم هشدار می دهد و پهپاد خود می تواند ساعت ها را در یک قدرت شناور کند.

در فرانسه، EDF هواپیماهای بدون سرنشین کاملا مستقل را برای بازرسی داخلی برج های خنک کننده آزمایش کرده است.هواپیماها مسیرهای پیش برنامه ریزی شده را پرواز می کنند، تصاویر با وضوح میلیمتری از الگوریتم های یادگیری ماشین را ثبت می کنند و سپس شکاف ها را به دسته های شدت طبقه بندی می کنند.در سال 2023، این سیستم یک نقص ساختاری را شناسایی کرد که یک تیم دستی در طول قطع کردن گذشته، به طور بالقوه جلوگیری از خاموش شدن طولانی مدت.

در Daiichi decommissioning site ، که دسترسی انسان بسیار محدود است، هواپیماهای بدون سرنشین مستقل برای نقشه برداری سطح تابش در داخل ساختمان های راکتور استفاده می شود، این هواپیماهای بدون ارائه داده های حیاتی، رطوبت بالا و محیط های با دوز بالا، مدل های اخیر از ترکیبی از LIDAR و نقشه های استریو برای ایجاد 3D بدون برنامه ریزی GPS استفاده می کنند، و بدون اینکه آنها موفق به انجام داده های حیاتی شوند، در مناطق ربات های پاک شده اند.

چشم انداز آینده: ادغام و استقلال

پنج سال آینده شاهد این خواهیم بود که هواپیماهای بدون سرنشین به جای یک تازگی بخش جدایی ناپذیر عملیات تاسیسات هسته ای شوند.

  • ] [اطلاعات جنگ] : هواپیماهای بدون ورودی انسان هماهنگ می شوند، مناطق بزرگ را به طور همزمان پوشش می دهند و داده ها را به یکدیگر یا ربات های زمینی تحویل می دهند.
  • ادغام دوقلو دیجیتال: داده های بازرسی به طور مستقیم به مرکز و #8217 جریان می یابد؛ دوقلو دیجیتال، به روز رسانی آن در زمان نزدیک واقعی است، این اجازه می دهد تا مهندسان به شبیه سازی سناریو مانند & #8220؛ اگر این شکاف گسترش 2 سانتی متر دیگر؟ # 22؛ و مداخلات برنامه.
  • سیستم عامل های استقامتی طولانی تر: هواپیماهای بدون سرنشین و سلول های سوخت هیدروژن به کمک خورشیدی، زمان پرواز را به چندین ساعت، و نظارت بر ساعت امکان پذیر است.

تنظیم کنندگان همچنین به جای قوانین مبتنی بر عملکرد به سمت قوانین مبتنی بر عملکرد حرکت می کنند.یک اپراتور ممکن است اجازه داشته باشد آزادانه پرواز کند اگر آنها ثابت کنند که سیستم با یک هدف ایمنی خاص مانند & #8220 مطابقت دارد؛ هیچ نقطه واحدی از شکست در کنترل پرواز مستقل نیست.

نتیجه گیری

هواپیماهای بدون سرنشین مستقل از ابزارهای آزمایشی به تجهیزات ضروری برای نظارت و بازرسی سایت هسته ای منتقل شده اند.آنها با حذف انسان از مناطق پرتو، بهبود چشمگیر در ایمنی را ارائه می دهند، در حالی که داده های غنی تر و سازگار تر را در فرکانس های بالاتر ارائه می دهند، چالش های تنظیم، امنیت و عمر باتری واقعی هستند، اما صنعت در حال حل آنها از طریق همکاری بین اپراتورهای، فروشندگان فناوری و بدن های بین المللی مانند آژانس بین المللی است.