Pwr रिएक्टर दबाव पोत निरीक्षण तकनीक में अग्रिम गैर विनाशकारी परीक्षण का उपयोग करना

आधुनिक RPV निरीक्षण का परिचय

रिएक्टर दबाव वाहिकाओं (RPVs) दबावित पानी रिएक्टरों (PWRs) में प्राथमिक रोकथाम सीमा है, जो अत्यधिक दबाव और तापमान की स्थिति के तहत काम कर रहा है। उनकी संरचनात्मक अखंडता सुरक्षित परमाणु संयंत्र संचालन के लिए गैर-नकक्षीय है। पिछले दशक में, गैर विनाशकारी परीक्षण (NDT) तकनीक काफी विकसित हुई है, जो महंगा विघटन के बिना भौतिक गिरावट का विश्वसनीय पता लगाने में सक्षम है। यह लेख जांचता है कि अल्ट्रासोनिक, विद्युत चुम्बकीय, थर्मल और ऑप्टिकल तरीकों में नवाचार कैसे RPV निरीक्षण प्रोटोकॉल को फिर से तैयार कर रहे हैं, डिटेक्शन सीमाओं में सुधार कर रहे हैं और निरीक्षण अवधि को कम कर रहे हैं। ये अग्रिम सुरक्षा मार्जिन को बनाए रखने के दौरान संयंत्र ऑपरेटिंग जीवन को बढ़ाने की आवश्यकता से प्रेरित हैं।

रिएक्टर दबाव पोत की अखंडता की महत्वपूर्ण भूमिका

RPV रिएक्टर कोर का निवास करता है और रेडियोधर्मी रिलीज के खिलाफ अंतिम बाधा के रूप में कार्य करता है। यह न्यूट्रॉन embrittlement, थर्मल उम्र बढ़ने, तनाव जंग क्रैकिंग, और थकान का सामना करना पड़ता है। यहां तक कि सूक्ष्म दोष चक्रीय भार के तहत प्रचार कर सकते हैं, जिससे रिसाव से पहले ब्रेक चिंताओं का सामना करना पड़ता है। अमेरिकी परमाणु नियामक आयोग (NRC) और अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (IAEA) अधिदेश आवधिक सेवा निरीक्षण (ISI) जैसे नियामक निकायों, जो जहाज की स्थिति का आकलन करने के लिए प्रदान करता है।

पारंपरिक एनडीटी पद्धतियों और उनकी सीमाएँ

पारंपरिक अल्ट्रासोनिक परीक्षण (UT) एकल-पट्टे ट्रांसड्यूसर का उपयोग करता है ताकि वे जहाज की दीवार के माध्यम से ध्वनि तरंगें भेज सकें। बड़े प्लानर दोषों के लिए प्रभावी होने के बावजूद, यह जटिल ज्यामिति, मोटे अनाज वाली सामग्री और क्लैडिंग के नीचे छोटे दरारों का पता लगाने के साथ संघर्ष करता है। रेडियोग्राफी को पोत के दोनों तरफ पहुंच की आवश्यकता होती है और कर्मियों के लिए विकिरण खतरे का अनुमान लगाया जाता है। दृश्य निरीक्षण, हालांकि सरल, केवल सतही विसंगतियों को प्रकट कर सकता है। ये विधियां भी समय-गर्भावित हैं: एक पूर्ण RPV UT स्कैन ऐतिहासिक रूप से कई दिनों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, उच्च तापमान पर निरीक्षण (150 °C से ऊपर) संपर्क आधारित तकनीकों के साथ अव्यापन्नतया गया था, जिसके लिए कूल अवधि की आवश्यकता होती है।

पीडब्लूआर रिएक्टर प्रेशर वेसल के लिए एनडीटी में हाल के अग्रिम

चरणबद्ध ऐरे अल्ट्रासोनिक परीक्षण (PAUT)

PAUT एक ऐसी सरणी का उपयोग करता है जो इलेक्ट्रॉनिक रूप से केंद्रित और संचालित हो सकता है, जो एक एकल जांच से एकाधिक बीम कोण उत्पन्न करता है। यह वेल्ड, क्लैडिंग इंटरफेस और उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ बेस मेटल की इमेजिंग की अनुमति देता है। RPVs के लिए, PAUT बेल्टलाइन क्षेत्र में दोषों का पता लगाने के लिए विशेष रूप से उपयोगी है (सबसे न्यूट्रॉन-एक्सपोज्ड क्षेत्र)। यह तकनीक 2D क्रॉस-सेक्शन व्यू (S-scans), 3D वॉल्यूमट्रिक पुनर्निर्माण और शीर्ष-डाउन C-scans (Paputs) को व्यापक रूप से प्रदान करती है।

विद्युत चुम्बकीय ध्वनिक ट्रांसड्यूसर (EMAT)

EMAT Lorentz बलों का उपयोग कर सामग्री के भीतर सीधे अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्पन्न करता है, जो कि कोप्लांट की आवश्यकता को समाप्त करता है और 500 °C तक तापमान पर निरीक्षण को सक्षम करता है। यह RPVs के लिए महत्वपूर्ण है जो गर्म बंद परिस्थितियों के दौरान निरीक्षण किया जाता है। EMAT कतरनी क्षैतिज (SH) तरंगों को उत्पन्न कर सकता है जो सतह की स्थिति के प्रति असंवेदनशील हैं और मोटे अनाज वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्लैडिंग में दरारों का पता लगा सकता है। ब्रिटेन और अमेरिका में PWR के संचालन में हाल के क्षेत्र परीक्षणों ने सीएटी की क्षमता को प्रदर्शित किया है जो क्लैड जहाजों में 0.5 मिमी गहरी पायदानों का पता लगाने की क्षमता है।

इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी (IRT)

सक्रिय थर्मोग्राफी बाहरी गर्मी स्रोतों (फ्लैश लैंप, हलोजन लैंप, या लेजर हीटिंग) का उपयोग दोषों पर थर्मल विपरीत प्रेरित करने के लिए करती है। RPVs के लिए, स्पंदित थर्मोग्राफी क्लैडिंग और बेस मेटल के बीच डिस्बॉन्ट का पता लगा सकता है, साथ ही निकट सतह थकान दरारें भी कर सकता है। लॉक-इन थर्मोग्राफी गर्मी स्रोत आवृत्ति को संशोधित करके गहरी प्रवेश प्रदान करती है। हालांकि वर्तमान में थर्मोग्राफी को एक पूरक तकनीक के रूप में उपयोग किया जाता है, जो उच्च गति वाले इन्फ्रारेड कैमरों में आगे बढ़ता है (जैसे, FLIR X8500sc 1 kHz फ्रेम रेट के साथ) सब्सफेस दोषों का पता लगाने में सुधार कर रहे हैं। इलेक्ट्रिक पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट (EPRI) में 10% की मोटाई का पता लगाने के लिए थर्मोग्राफी की आवश्यकता होती है।

डिजिटल रेडियोग्राफी और संगमित टोमोग्राफी

डिजिटल डिटेक्टर सरणी (DDAs) फिल्म की जगह लेती है, जो तत्काल छवि देखने, उच्च गतिशील रेंज और कम विकिरण खुराक की पेशकश करती है। RPVs के लिए, डिजिटल रेडियोग्राफी का उपयोग नोजल-टू-वेसल वेल्ड और थ्रेडेड स्टड होल का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है। कम्प्यूटेड टोमोग्राफी (CT) सिस्टम, हालांकि अभी भी पूर्ण पैमाने पर जहाजों के लिए विकास के तहत, नकली-अप पर प्रदर्शित किया गया है ताकि 0.1 मिमी रिज़ॉल्यूशन के साथ 3 डी दोष मानचित्र प्रदान किया जा सके। ये विधियां फिल्म रेडियोग्राफी की तुलना में 70% तक निरीक्षण समय को कम करती हैं। NDE-Ed संसाधन उन्नत रेडियोग्राफिक तरीकों का अवलोकन प्रदान करता है ]]]।

लेजर शेरोग्राफी

शीयरोग्राफी एक कतरनी अंतरफेरोमीटर का उपयोग करके वैक्यूम या थर्मल तनाव के तहत सतह विरूपण को मापती है। यह विशेष रूप से बंद दरारों और डिस्बॉन्स के प्रति संवेदनशील है जो अल्ट्रासाउंड के लिए अदृश्य हो सकता है। हाल के घटनाक्रम में पोर्टेबल शेरोग्राफी कैमरे शामिल हैं जिन्हें चुंबकीय क्रॉलर पर रखा जा सकता है, जिससे RPV बंद सिर और flange क्षेत्रों का निरीक्षण किया जा सकता है। विधि का उपयोग स्टेनलेस स्टील क्लैडिंग में तनाव जंग क्रैकिंग का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। शीयरोग्राफी परिणाम वास्तविक समय में दोष गंभीरता को मात्रा में बनाने के लिए परिमित तत्व मॉडल के साथ संसाधित किया जा सकता है। हालांकि अभी भी एक आला तकनीक है, यह पूर्व सेवा और RPV मरम्मत की सेवा योग्यता के लिए कर्षण प्राप्त कर रहा है।

PWR संचालन में उन्नत एनडीटी के लाभ

• ]उच्च जांच संभावना (POD): आधुनिक तकनीकें पारंपरिक UT के साथ 70-80% की तुलना में गहराई में 1 मिमी के रूप में दरारों के लिए 90% से अधिक पीओडी हासिल करती हैं।
• ]Reduced Inspection Time: रोबोटिक PAUT स्कैनर पूरे पोत बेल्टलाइन को 24-48 घंटों में कवर कर सकते हैं, जो मैनुअल UT के साथ 5-7 दिनों का अंतर है। EMAT ठंडेडाउन समय को समाप्त करता है, जिससे लाखों लोगों की आउटेज लागत में बचत होती है।
• ]निम्न विकिरण एक्सपोजर: रिमोट ऑपरेशन ने 80% तक की कर्मियों की खुराक को कम कर दिया, जो ALARA (as the haps of the quisity) सिद्धांतों के साथ गठबंधन किया गया।
• ]]]EMAT and IRT फ़ंक्शन के तहत उच्च तापमान पर: EMAT और IRT कार्य; रोबोट सीमित स्थान और उच्च विकिरण क्षेत्र में काम करते हैं।
• डेटा डिजिटलीकरण: पूर्ण तरंग डेटा भंडारण स्वचालित दोष वर्गीकरण के लिए मशीन लर्निंग के retrospective विश्लेषण, ट्रेंडिंग और अनुप्रयोग को सक्षम बनाता है।

केस स्टडीज़: फील्ड इम्प्लीमेंटेशन

एक जर्मन PWR (2021) पर PAUT

एक निर्धारित आउटेज के दौरान, एक जर्मन उपयोगिता ने RPV बेल्टलाइन वेल्ड का निरीक्षण करने के लिए एक बड़े क्षेत्र के PAUT रोबोट को तैनात किया। इस प्रणाली ने वेल्ड रूट में 3 मिमी लंबे संकेत की पहचान की जो पिछले चक्र में पारंपरिक UT द्वारा याद किया गया था। बाद में मेटलोग्राफिक परीक्षा ने इसे हाइड्रोजन प्रेरित क्रैक के रूप में पुष्टि की। पोत अपने महत्वपूर्ण दरार आकार तक पहुंचने से पहले संयंत्र एक वेल्ड ओवरले मरम्मत करने में सक्षम था।

एक अमेरिकी दबावित जल रिएक्टर (2023) पर ईमेट मॉनिटरिंग

एक US PWR ने 280 °C पर एक गर्म बंद होने के दौरान RPV निचले सिर का निरीक्षण करने के लिए एक अर्ध-स्वचालित EMAT प्रणाली का इस्तेमाल किया। निरीक्षण ने क्लैडिंग में 6 मिमी लंबे अक्षीय दरार का पता लगाया, जो बाद में जमीन से बाहर हो गया और मरम्मत की गई। तकनीक ने एक पूर्ण ठंड से बचा, आउटेज लागत में लगभग $ 1.5 मिलियन की बचत की।

मानक और नियामक स्वीकृति

ASME बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड अनुभाग V और कोड केस N-847 PAUT स्वीकृति और योग्यता के लिए दिशानिर्देश प्रदान करता है। EMAT के लिए, ASME कोड केस N-909 को गैर-प्रबंधक परिशिष्ट के रूप में जारी किया गया है। IAEA ने तकनीकी दस्तावेजों को उन्नत NDT पर RPVs के लिए प्रकाशित किया है, जिसमें IAEA न्यूक्लियर एनर्जी सीरीज़ No. NP-T-3.19 शामिल हैं। नियामक स्वीकृति को अक्सर ज्ञात दोषों के साथ नकली पर प्रदर्शन प्रदर्शन प्रदर्शन प्रदर्शन (PD) की आवश्यकता होती है। अमेरिकी एनआरसी के पाइपिंग और पोत निरीक्षण कार्यक्रम पांच साल की अवधि के अधीन पीएयूटी और डिजिटल रेडियोग्राफी को विकल्प के रूप में स्वीकार करता है।

भविष्य के रुझान: एआई और रोबोटिक्स एकीकरण

मशीन लर्निंग मॉडल को यूटी और ईएटी संकेतों के बड़े डेटासेट पर प्रशिक्षित किया जा रहा है ताकि स्वचालित रूप से दोष प्रकार (क्रैक, शून्य, समावेश) और अनुमान आकार को वर्गीकृत किया जा सके। कन्वोल्यूशनल न्यूरल नेटवर्क (CNNs) ने बेंचमार्क RPV वेल्ड डेटा पर 98% सटीकता हासिल की है। रोबोटिक प्लेटफॉर्म अधिक परिष्कृत हो रहे हैं: यूके के राष्ट्रीय परमाणु प्रयोगशाला द्वारा डिजाइन किए गए INSPECT-RPV रोबोट ऊर्ध्वाधर दीवारों पर चढ़ सकते हैं और चुंबकीय पहियों और एनडी चूषण कप का उपयोग करके आंतरिक सतहों को नेविगेट कर सकते हैं। यह एक साथ कई एनडीटी जांच करता है और डेटा को एक नियंत्रण कक्ष में स्ट्रीम करता है। भविष्य के विकास में डेटा परिमित करने वाले वास्तविक समय के लिए स्वायत्त ड्रोन शामिल हैं।

Ahead चुनौती

• एआई आउटपुट की वैधता को सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण सत्यापन सेट की आवश्यकता होती है, जो दुर्लभ दोष प्रकारों के लिए दुर्लभ हैं।
• उच्च विकिरण वातावरण में रोबोटिक विश्वसनीयता (10 kGy / h तक) इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक बाधा बनी हुई है।
• विभिन्न एनडीटी विक्रेताओं में डेटा प्रारूपों का मानकीकरण संयंत्र जीवन प्रबंधन प्रणालियों के साथ सहज एकीकरण के लिए आवश्यक है।

निष्कर्ष

गैर-विनाशकारी परीक्षण में अग्रिमों को एक अनुपालन संचालित गतिविधि से सक्रिय, डेटा युक्त घटक में संयंत्र जीवन प्रबंधन में पीडब्ल्यूआर रिएक्टर दबाव पोत निरीक्षण को बदल दिया जाता है। चरणबद्ध सरणी यूटी, ईएटी, थर्मोग्राफी, डिजिटल रेडियोग्राफी, और शेरोग्राफी प्रत्येक पूरक क्षमताओं की पेशकश करते हैं जो एक साथ पोत स्वास्थ्य की एक व्यापक तस्वीर प्रदान करते हैं। स्वचालित, रिमोट और एआई-सहायता निरीक्षण की ओर कदम आउटेज अवधि को कम करता है, विकिरण जोखिम को कम करता है, और दोष का पता लगाने की विश्वसनीयता बढ़ाता है। चूंकि परमाणु बेड़े की उम्र और लाइसेंस नवीकरण अनुप्रयोगों में वृद्धि होती है, ये तकनीकें यह पुष्टि करने के लिए आवश्यक होंगी कि रिएक्टर दबाव जहाजों को सेवा के लिए फिट रहने के लिए।