معرفی مدرن RPV

مخازن فشار Reactor (RPVs) مرز اصلی مهار در راکتورهای آب تحت فشار (PWRs)، تحت فشار شدید و شرایط دما عمل می کنند، یکپارچگی ساختاری آنها برای عملیات نیروگاه هسته ای ایمن غیر قابل مذاکره است، در طول دهه گذشته، تکنیک های بازرسی غیر مخرب (NDT) به طور قابل توجهی تکامل یافته اند، شناسایی قابل اعتماد تر از تخریب مواد بدون تجزیه و تحلیل گران قیمت، بررسی این محدودیت های تشخیص الکتروشمال، و تحلیل طول عمر، و گسترش پروتکل های عمر، و توسعه پایدار و توسعه پایدار، و توسعه پایدار، و توسعه روش های تشخیص دقیق مدت زمان حیات، و جلوگیری از طریق روش های تشخیص دقیق مدت زمان زیست محیطی، و کاهش سرعت، و کاهش سرعت، و بهبود روش های تشخیص دقیق، و بهبود روش های تشخیص دقیق مدت زمان عملیات، و روش های تشخیص دقیق مدت زمان عملیات، و کاهش سرعت فرآیند تشخیص دقیق مدت زمان عملیات، و روش های تشخیص دقیق مدت زمان زیست محیطی، و روش های تشخیص دقیق مدت زمان عملیات، و کاهش سرعت تشخیص دقیق مدت زمان حیات، و روش های تشخیص دقیق، و کاهش سرعت زیست محیطی، و روش های تشخیص دقیق مدت زمان حیات، و روش های تشخیص دقیق مدت زمان عملیات، و کاهش سرعت زیست محیطی، و کاهش سرعت، و روش های تشخیص دقیق مدت زمان

نقش حیاتی در Reactor Pressure Integrity

RPV هسته راکتور را در اختیار دارد و به عنوان مانع نهایی در برابر انتشار رادیواکتیو عمل می کند. [۱] باید مقاومت در برابر نوسان نوترونی، پیری حرارتی، شکاف خوردگی استرس و خستگی را تحمل کند، حتی نقص های میکروسکوپی می توانند تحت بار های چرخه ای پخش شوند، که منجر به افشای - پیش از انفجار در مورد سیستم های تنظیم مقررات کشتی مانند کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده (NRC) و آژانس بین المللی انرژی (NIR) برای ارزیابی دقیق تر از نظر می شود.

روش های سنتی NDT و محدودیت های آنها

تست اولتراسونیک متعارف (UT) از مبدل های تک پیاده سازی برای ارسال امواج صوتی از طریق دیوار کشتی استفاده می کند، در حالی که برای نقص های بزرگ پلانکار موثر است، آن را با هندسه های پیچیده، مواد دانه دار ضخیم، و تشخیص ترک های کوچک زیر پوشش رادیوگرافی نیاز به دسترسی به هر دو طرف از کشتی و زنگ خطر به بازرسی بصری، اگرچه ساده، تنها می تواند نشان دهد که زمان بسته بندی کامل است: رادیوگرافیک.

پیشرفت های اخیر در NDT برای مخازن فشار PWR

تست اولتراسونیک (PAUT)

PAUT از آرایه ای از عناصر پازوالکتریک استفاده می کند که می تواند به صورت الکترونیکی متمرکز و هدایت شود، تولید زوایای پرتو متعدد از یک پروب واحد، این اجازه می دهد تا تصویربرداری از جوش، رابط های پوششی، و فلز پایه با وضوح بالا را فراهم می کند: PALT آموزش به ویژه برای شناسایی نقص در منطقه کمربند (بیشتر روش منطقه نوترونی در معرض دید) می تواند داده های درجه 2 را به صورت خودکار ارائه دهد.

الکتروماتیک آکوستیک ترانسدوسر (EMAT)

EMAT امواج را به طور مستقیم در مواد با استفاده از نیروهای لورنتز تولید می کند، از بین بردن نیاز به کودتا و فعال کردن بازرسی در دما تا 500 درجه سانتیگراد، این برای RPVs که در طول شرایط خاموش شدن گرم بررسی می شود، EMAT می تواند امواج هلیوم افقی (SH) را تولید کند که در شرایط سطح حساس هستند و می تواند ترک ها را در تکنیک فولاد ضد زنگ دار ضخیم تشخیص دهد که توانایی های پیچیده اخیر در زمینه EWR را نشان نمی دهد.

Infrared Thermoography (IRT)

ترموگرافی فعال از منابع گرمای خارجی ( لامپ های ضد ضربه، لامپ های هالوژن یا حرارت لیزر) برای ایجاد کنتراست حرارتی در نقص استفاده می کند. برای RPVs، ترموگرافی پالس می تواند بین پوشش و فلز پایه، و همچنین شکاف های خستگی نزدیک به سطح، نفوذ عمیق تر را با فرکانس حرارتی تنظیم کننده تشخیص دهد (در حال حاضر با سرعت بالا تشخیص داده شده است).

رادیوگرافی دیجیتال و تاموگرافی تکمیل شده

آرایه های آشکارساز دیجیتال (DDAs) جایگزین فیلم، ارائه مشاهده تصویر فوری، محدوده دینامیکی بالاتر و دوزهای تابش پایین تر برای RPVs، رادیوگرافی دیجیتال برای بازرسی جوش های نازل به تصویر و سوراخ های گرافیکی با استفاده از روش های بازیافتی (CT) استفاده می شود، اگرچه هنوز در حال توسعه برای کشتی های کامل پیشرفته است، نقشه های شگفت انگیز را برای کاهش رزولوشن فیلم های رادیویی با 0.1mm.

لیزر Shearography

Shearography اندازه گیری تغییر شکل سطح تحت خلاء یا استرس حرارتی با استفاده از یک تداخل سنج گرد و غبار است که به ویژه حساس به ترک های بسته و disbonds است که ممکن است نامرئی به سونوگرافی تحولات اخیر شامل دوربین های قابل حمل برشوگرافی است که می تواند بر روی خزنده های مغناطیسی نصب شود، اجازه می دهد بازرسی از سر بستن RPV و مناطق فلانگی که روش همچنین برای تشخیص شدت خوردگی استفاده می شود، هنوز هم می تواند به دست آورد.

مزایای پیشرفته NDT در عملیات PWR

  • احتمال تشخیص بالا (POD): تکنیک های مدرن به POD بالاتر از 90٪ برای ترک به عنوان کوچک به عنوان 1mm در عمق، در مقایسه با 70-80٪ با UT معمولی دست می یابند.
  • زمان بازرسی قرمز: اسکنرهای PAUT Robotic PAUT می توانند کل خط لوله کشتی را در 24-48 ساعت پوشش دهند، در مقابل 7 تا 7 روز با UT دستی، EMAT زمان خنک کننده را از بین می برد، صرفه جویی میلیون ها در هزینه های قطع.
  • قرار گرفتن در معرض تشعشع کم: عملیات از راه دور کاهش دوز پرسنل تا 80٪، هم تراز با ALARA (به عنوان کم به عنوان منطقی قابل دستیابی) اصول.
  • در معرض شرایط هارش قرار دارد: EMAT و IRT در دمای بالا عمل می کنند؛ ربات ها در فضاهای محدود و مناطق با تابش بالا کار می کنند.
  • ] دیجیتالی سازی داده: ] ذخیره سازی داده های کامل موجی امکان تجزیه و تحلیل گذشته، روند و استفاده از یادگیری ماشین برای طبقه بندی نقص اتوماتیک را فراهم می کند.

مطالعات موردی: Field Execution

PAUT در یک PWR آلمانی (20۲۱)

در طی یک قطع برنامه ریزی شده، یک ابزار آلمانی یک ربات بزرگ PAUT را برای بازرسی جوش های خط آهن RPV مستقر کرد.این سیستم یک نشانه سه میلی متری در ریشه جوش را شناسایی کرد که توسط UT معمولی در چرخه قبل از رسیدن به شکاف بحرانی آن از دست رفته بود.

نظارت بر روی یک Reactor آب تحت فشار ایالات متحده (2023)

یک PWR ایالات متحده از یک سیستم نیمه خودکار EMAT برای بازرسی سر پایین RPV در طول یک خاموش شدن گرم در 280 درجه سانتیگراد استفاده کرد. این بازرسی یک شکاف 6mm-long در پوشش را شناسایی کرد که بعداً در زمین قرار گرفت و تعمیر شد. این تکنیک از خنک شدن کامل اجتناب کرد و تقریبا 1.5 میلیون دلار در هزینه های قطع صرفه جویی کرد.

استانداردهای و مقررات پذیرش

ASME بویلر و قانون کشتی شماره V و کد شماره N-847 دستورالعمل هایی برای پذیرش و صلاحیت PAUT ارائه می دهد. برای EMAT، ASME Code Case N-909 به عنوان ضمیمه غیر مجاز صادر شده است. آژانس بین المللی انرژی های فنی را در مورد پیشرفته NDT برای RPVs منتشر می کند، از جمله IAEA سری انرژی هسته ای بدون NP-T-3] ، اغلب نیاز به یک برنامه ردیابی رادیو دیجیتال دارد.

روندهای آینده: ادغام AI و رباتیک

مدل های یادگیری ماشین در مجموعه داده های بزرگ UT و سیگنال های EMAT آموزش داده می شود تا به طور خودکار انواع نقص (crack، خلاء، ورود) را طبقه بندی کنند و اندازه تخمین بزنند. شبکه های عصبی کانولولو (CNNs) دقت 98٪ در مورد مدل های ذخیره سازی داده های مکش را به طور همزمان افزایش داده و سیستم عامل های مکش دیجیتال را شامل می شود: ربات INSPECT-RPV طراحی شده توسط آزمایشگاه ملی هسته ای بریتانیا می تواند به طور همزمان با استفاده از چندین چرخه های مغناطیسی و کنترل عمودی و جریان های عمودی حرکت کند.

چالش های Ahead

  • اعتباربخشی به خروجی های AI نیاز به مجموعه های اعتباری قابل توجه آماری دارد که برای انواع نادر نقص کمیاب هستند.
  • قابلیت اطمینان ربات در محیط های با شدت بالا (تا 10 کیلویی / ساعت) همچنان یک مانع برای الکترونیک است.
  • استاندارد سازی فرمت های داده در سراسر فروشندگان مختلف NDT برای ادغام یکپارچه با سیستم های مدیریت حیات گیاهی مورد نیاز است.

نتیجه گیری

پیشرفت در تست های غیر مخرب، بازرسی شناور فشار راکتور PWR را از یک فعالیت مبتنی بر انطباق به یک جزء فعال و غنی از داده های مدیریت حیات گیاه تبدیل می کند. مرحله بندی UT، EMAT، ترموگرافی دیجیتال، رادیوگرافی دیجیتال، و هر کدام قابلیت های مکمل را ارائه می دهند که با هم یک تصویر جامع از سلامت کشتی را فراهم می کند. حرکت به سمت خودکار، از راه دور، و بازرسی های استاندارد AI، سرعت پردازش فشار را کاهش می دهد، و تجهیزات اطمینان از زمان لازم برای این تجهیزات تشخیص آسیب پذیری های زمان و تجهیزات ضروری را افزایش می دهد.