שילוב של מכשירי Iot לשיפור הבטיחות הגרעינית

תפקיד ה-IoT בבטיחות גרעינית

השילוב של האינטרנט של דברים (IoT) מכשירים לפעילות תחנת כוח גרעינית מסמן קפיצת משמעותית למעקב בטיחותי.בניגוד למערכות ניטור מסורתיות הנשען על בדיקות איסוף נתונים ידניות, רשתות IoT-מקודות מספקות זרמי נתונים רצופים, גריפיים ממאות חיישנים שהונחו ברחבי המתקן. חיישנים אלה מודדים את הטמפרטורה, רמות הקרינה, לחץ, רטט ואפילו שלמות מבנית בזמן אמת.

כיצד IoT משפר את יכולת השקיפות

במתקנים גרעיניים, כל שנייה נחשבת כאשר פרמטר מתפתל ממכשירי IoT רגילים, מצויד עם יכולות מחשוב קצה, יכול לעבד נתונים מקומית ולעורר התראות מיידיות ללא המתנה לשרת מרכזי.לדוגמה, עלייה פתאומית בקרינה ליד כלי המכילה יכול לנעול אוטומטית אזורים סמוכים ולעדכן את המפעילים.זה עצלות נמוכה אינה אפשרית עם מערכות ישנות, אנלוגיות.

יתר על כן, חיישני IoT הם אלחוטיים יותר ויותר ומופעלים סוללות, ומאפשרים להם להיות ממוקמים במקומות שלא נגישים בעבר כגון בתוך צינורות קירור כור או ליד בריכות דלק מובזבזות.כיסוי מקיף זה אומר כי אין נקודה קריטית נותרת ללא עוררין.

"היכולת לפקח על אלפי נקודות נתונים במקביל ולתאם אותם לאיתור מוקדם של אנומליה היא שינוי משחק לביטחון גרעיני", נכתב בדו"ח של סוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית (EA).

(ב) ,0) ,5 ;2IAEA בטיחות גרעינית וביטחון

יישומים מרכזיים של IoT במתקנים גרעיניים

שילוב IoT נוגע בכל מערכת בטיחות מרכזית בתוך צמח גרעיני.למטה הם אזורי היישום המשפיעים ביותר.

פיקוח קרינה ושליטה

דומטרים אישיים של עובדי צמח המתקשרים כעת באופן אלחוטי עם הפיקוד המרכזי, ומספקים חשיפה של מינון מצטבר בזמן אמת.אם עובד מתקרב למגבלה שנקבעה מראש, המערכת יכולה לנעול דלתות גישה או לשלוח התראה מיידית.שטח צגים עם גיבוי של IoT לאפשר לשוטרים בטיחותיים לדמיין שדות קרינה ב 3D וחיזוי פיזור צנרת במהלך אירועים.

בריאות ציוד ותחזוקה חיזוי

חיישני הייברציה על משאבות, טורבינות ומעריצי קירור - המחוברים באמצעות פלטפורמות IoT - תחזוקה מבוססת תנאי. אלגוריתמי למידת מכונות לנתח דפוסים כדי לזהות ללבוש או חוסר איזון שבועות לפני שכישלון מתרחש.זה מקטין לא מתוכנן ומונע כישלונות קלושים שיכולים להסלים לתוך אירועי בטיחות.

פיקוח סביבתי ומבנה

מדדי זנים וחיישנים סיסמיים מותקנים על מבני מכילות, מגדלי קירור, ושקעו צריפים אחסון דלק.המכשירים האלה תמיד מעריכים עומסי מתח, במיוחד במהלך רעידות אדמה או מזג אוויר קיצוני בשילוב עם הזנת נתונים של מזג אוויר, המערכת יכולה להתאים באופן אוטומטי את פעולת הצמח - לדוגמה, להפחית את הכוח אם צריכת מים קירור עולה על גבולות בטוחים.

בקרת גישה ו- Personnel Tracking

תגים חכמים וגיאוף עוזרים להגביל כניסה לאזורים עתירי משקל גבוהים. תגי IoT עוקבים אחר המיקום המדויק של כל עובד בתוך האזור המוגבל, תוך שימתם ומשך החשיפה.הנתונים האלה אינם מתאימים לניתוח לאחר אינצ'נט ודיווחי תאימות רגולטוריים.

External Resource: U.S. NRC – Physical Access Control Requirements

אתגרים ופתרונות

אימוץ IoT בסביבה גרעינית אינו רק עניין של התקנת חיישנים מסחריים.מתקנים חייבים להתגבר על מכשולים ייחודיים הקשורים לסיווג בטיחות, שטף קרינה ואמינות ארוכת טווח.

אבטחת סייבר בקונטקסט גרעיני

חיבור אלפי מכשירים לרשת הצמח מרחיב את פני השטח של ההתקפה. חיישן IoT נפגע יכול לשמש שער כדי לשבש מערכות בקרה.לצמצם את זה, מפעילי גרעין לפרוס אסטרטגיות אבטחת סייבר מעמיקות: פלחציה רשת, הצפנה מבוססת חומרה על כל תקשורת של מכשירים עד-בסיס, וחתומה חובה על-ידי-האוויר.

בנוסף, צמחים רבים משתמשים ברשתות IoT "מושפעות אוויריות" המבודדות פיזית ממערכות האינטרנט וה- IT הארגוניות.הנתונים מועברים באמצעות דיאודות חד-צדדיות חד-צדדיות (נתונים) המבטיחות כי מידע יכול לזרום רק החוצה, למנוע זריקת פיקוד חיצונית.

קרינה הרדינג והיציבות

חיישני IoT מסחריים סטנדרטיים נכשלים לעתים קרובות בסביבות עתירה גבוהה בשל ההשפלה למחצה.חיישנים ברמה גרעינית חייבים להיות מכוערים או ממוקמים מאחורי מגן. כמה מתקנים משתמשים חיישנים סיבים אופטיים כי הם חסינים לחלוטין להפרעות קרינה עבור מדידות קריטיות בתוך הליבה של הכור. . בדיקות אמינות לטווח ארוך הוא חובה, עם חיישנים בדרך כלל הדורשים הסמכה של IEEE או 323 תקנים של IEC 60 עבור מערכות בטיחות גרעינית.

שילוב עם Legacy Control Systems

רוב הצמחים הגרעיניים עוצבו לפני עשרות שנים עם מערכות אנלוגיות קנייניות או לוגיות תכנות (PLC) .Refitting IoT דורשות הצצה זהה באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים כגון OPC-UA או Modbus TCP. Middleware פתרונות לפעול כמתאים, תרגום נתוני חיישן לפורמטים כי תצוגות חדר הבקרה הקיימות והיסטוריונים יכולים לקבל. חיוני לשמור על אי-התערבות עם בטיחות קריטית; אסור ש-IoT לשנות נתונים או לשנות את ה-PTS ללא תקלות.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

סיקור ו- Standards Landscape

מאחר שבטיחות גרעינית מוסדרת במידה רבה, אימוץ IoT חייב להתאים למסגרות של רשויות לאומיות וגופים בינלאומיים.הנציבות לרישום גרעיני של ארה"ב (NRC) עדיין אינה כוללת תקנה ייעודית של IoT, אך כללים קיימים למכשור ושליטה (10CFR 50.55a) חלה.מדריך בטיחות של סבא"א SSG-39 על "ניהול עיצוב ותפקודי"על ניטור דיגיטלי.

קבוצות תעשייה כגון מכון האנרגיה הגרעינית (NEI) פרסמו מסמכי הדרכה עבור שדרוגים דיגיטליים, כולל שיקולים של IoT.כל מערכת חדשה של IoT המבצעת פונקציה בטיחותית דורשת תוכנית אבטחת סייבר יסודית ובדיקה מקיפה לפני הפריסה בעתיד, אנו עשויים לראות תוכניות הסמכה למכשירי IoT המשמשים יישומים גרעיניים, בדומה להסמכת קריטריה המשותפת עבור ציוד המשמש בתשתיות קריטיות.

עתיד Outlook: AI, Edge Computing ו- Digital Twins

הדור הבא של מערכות IoT גרעיניות יוחסן על ידי בינה מלאכותית. Edge מדפים יפעיל מודלים AI קלים לזיהוי נורמה מורכבת - כגון רטטים עדינים המציינים כיווץ במשאבת קירור - מבלי צורך לשלוח נתונים גולמיים לענן.תאומים דיגיטליים, העתקים וירטואליים של הצמח הפיזי, יגרמו לנתונים IoT כדי לדמות תרחישים ואסטרטגיות תגובה.

רשתות חיישן אלחוטיות ו-5G

פריסת רשתות 5G פרטיות בתוך מתקני גרעין מבטיחה תקשורת גבוהה, נמוכה יחסית למידע על חיישן, גם בסביבה האלקטרומגנטית הקשה של בניין כור.5G גם תומכת בתקשורת מסוג מכונות מסיבי (mTC), המאפשרת עשרות אלפי מכשירי IoT לפעול יחד עם התערבות.

מערכות תגובה אוטונומיות

בטווח הארוך, IoT יאפשר מערכות בטיחות חצי-אוטומטיות.לדוגמה, אם חיישנים מרובים מזהים פרופיל תרמי חריג, AI יכול באופן אוטומטי ליזום רצף של כורים מבוקרים תוך כדי זרימה של קירור לאזור הנגוע.

מסקנה

השילוב של מכשירי IoT למעקב אחר בטיחות גרעינית אינו רק שדרוג מצטבר – הוא טרנספורמציה יסודית של האופן שבו אנו מגינים על הנכסים הקריטיים הללו. נתונים בזמן אמת, ניתוח חיזוי ותשובות אוטומטיות יוצרים רשת בטיחות חזקה הרבה יותר מכל דור קודם של ניטור.עם זאת, פריסה חייבת להיות זהירה ומכוונת, עם אבטחת סייבר חזקה, חומרה רווית קרינה, ודבקות קפדנית לסטנדרטים הרגולטוריים.

ככל שהטכנולוגיה מתבגרת ועלויות יורדת, אפילו כורים קטנים יותר ומתקני מחקר יוכלו לאמץ את המערכות הללו.המטרה הסופית היא להפוך את האנרגיה הגרעינית לבטוחה יותר, אמינה יותר, ושקופה יותר, חיזוק האמון הציבורי.שיתוף הפעולה בין מפעילי הגרעין, הספקים הטכנולוגיים וה הרגולטורים יקבעו כמה מהר ובטחון זה הופך למציאות.

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇