現代RPVの点検の紹介

原子炉圧力容器(RPV)は、過圧および温度条件下で動作する加圧水原子炉(PWR)の第一次封入境界です。 それらの構造的完全性は、安全な原子力プラントの動作のために非交渉可能です。 過去10年以上にわたり、非破壊試験(NDT)技術は大幅に進化し、高価な分解能なしで材料劣化のより信頼性の高い検出を可能にします。 この記事では、超音波、電磁波、熱、および光の革新が、RVを延長するよりも、寿命を延ばす必要があります。 これらの試験は、これらの試験が、RVを延ばす必要があります。

原子炉圧力容器の整合性の重要な役割

RPVは、原子炉コアを保有し、放射性放出に対する最終的な障壁として機能します。 過性子の乳化、熱老化、ストレス腐食割れ、および疲労に耐える必要があります。 マイクロスコープの欠陥でさえ、漏れ前処理の懸念につながる、循環負荷の下で推進することができます。 規制機関 U.S. 核規制委員会(C)および国際原子エネルギー機関(IAEA)の mandateic inservices in the intrations in 条件下で、ETFは、より頻繁に検査することができます。 規制機関は、例えば、ETFは、ETFは、ETFは、より頻繁に検査することができます。

伝統NDT法とその限界

慣習的な超音波テスト(UT)は容器の壁を通して音波を送るために単一要素のトランスデューサーを使用します。大きい平面の欠陥のために有効に、それは複雑な幾何学、粗挽き物材料および小さいひびの検出と衝突する。放射線グラフィーは船の両側にアクセスし、人員に放射線の危険を気孔します。視覚の点検は、単純に、表面異常をしか見ることができません。これらの方法はまた時間に要するべきです:Ruginveは150°Cの長期にわたる点検を要求しました(Ruginate)。

PWR原子炉圧力容器のNDTの最近の進歩

フェーズドアレイ超音波試験(PAUT)

PAUTは、電子的に焦点を絞ってステアリングできる圧電素子の配列を使用して、単一のプローブから複数のビーム角を生成します。これにより、溶接、クラッディングインターフェイス、および高分解能を備えたベースメタルのイメージングが可能になります。 RPVの場合、PAUTは、ベルトライン領域(最も中性子包帯領域)の欠陥を検出するのに特に便利です。この技術は、2D断面ビュー(Sスキャン)、および3D再構成されたプローブを生成できます。

電磁音響トランスデューサー(EMAT)

EMATは、ロレンツ力を使用して材料内で直接超音波を発生させ、コウプラントの必要性を排除し、最大500°Cの温度で検査を有効にします。 これは、温暖な操業条件中に検査されるRPVにとって不可欠です。 EMATは、表面条件に敏感なせん断水平(SH)波を生成し、粗粒状にされたオーステナイト系ステンレス鋼クラッディングで亀裂を検出することができます。 英国PLAの動作時の最近のフィールド試験は、ロールスケーリングと0.5mmの作業を装備していない、および、リモート・トラックは、従来のロボットの動作を正確に示すことができます。

赤外線サーモグラフィー(IRT)

アクティブサーモグラフィーは、欠陥の熱コントラストを誘発するために、外部熱源(フラッシュランプ、ハロゲンランプ、またはレーザー加熱)を使用します。 RPVの場合、脈打ったサーモグラフィーは、クラッディングとベースメタル間の溶融を検出することができ、また、表面内面疲労亀裂を検知することができます。 ロックインサーモグラフィーは、変流熱源周波数によるより深い浸透を提供します。 サーモグラフィーは、現在、補間技術として使用され、最大速度は100°Cです。 サーモグラフィは、低速荷重を検証する。

デジタルラジオグラフィーとコンピューティングのトモグラフィー

デジタルディテクタ配列(DDA)は、直近の画像表示、より高いダイナミックレンジ、および低放射線線量を提供するフィルムを置き換えます。 RPVの場合、デジタル放射状は、ノズルから容器の溶接とネジ込みされたスタッドホールを検査するために使用されます。 完全な船舶の開発の下で、計算されたトーモグラフィー(CT)システムが、mock-upsで実証され、0.1mm解像度で3D欠陥マップを提供します。 これらの方法は、最大70%までの検査時間を削減します。 [DEF] [F] [F] 放射状放射状物質] [F] [F] [F] [F] [F] [F] 放射状] [F] [F] [F]] [F]] [F] 放射状] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [

レーザー シェラホグラフィー

せん断は、せん断層計を使用して真空または熱的ストレス下の表面変形を測定します。特に、超音波に見えないかもしれない閉鎖した亀裂とdisbondsに敏感です。最近の開発には、磁気クローラーに取り付けることができるポータブル透視カメラ、RPV閉鎖ヘッドとフランジ領域の検査を可能にします。この方法は、ステンレス鋼クラッディングの応力腐食のクラックを検出するためにも使用されます。せん断結果は、finiteモデルに実際に処理することができますが、それは、RPVを事前に確認することができないが、RPVモデルとnigは、NIVモデルを修復します。

PWRオペレーションにおける高度なNDTの利点

  • 高検出確率(POD):[]] 90%以上の亀裂が90%以上で、従来のUTと比較して70〜80%程度に小さい。
  • 再生成された点検時間:[]] ロボティック・パットの走査器は24-48時間、手動UTとの5-7日を容器のベルトライン全体をカバーできます。 EMATは、停電コストで百万を節約するクールダウン時間を除去します。
  • ]放射線曝露:] リモート操作は、最大80%の人的線量を削減し、ALARA(合理的に達成可能として低い)原理と整列します。
  • ハーシュ条件下での検査:[ EMAT および IRT 機能が高温で機能する; ロボットは、限られたスペースと高放射線地帯で動作する。
  • データデジタル化:]]フル波形データストレージにより、自動欠陥分類のための機械学習のレトロスペクティブ解析、トレンディング、および応用が可能となります。

事例:フィールド実装

ドイツ PWR の PAUT (2021)

スケジュールされた停電中に、ドイツユーティリティは、RPVベルトライン溶接を検査するために、大規模な面積PAUTロボットを導入しました。このシステムは、従来のUTによって見逃された溶接ルートの3mmの長さの適応を識別しました。従属の金属検査は、水素誘発亀裂として確認しました。このプラントは、船舶が重要な亀裂サイズに達した前に溶接オーバーレイ修理を実行することができます。

EMAT モニタリング 米国の加圧水反応器 (2023)

US PWR は、セミオートマチック EMAT システムを使用して、温暖なシャットダウン中に RPV の下部を 280°C で検査しました。検査は、後から地面を覆い、修理された 6 mm の軸亀裂を検出しました。この技術は、完全なクールダウンを避け、約 $1.5 万の停電コストを節約しました。

規格・規制対応

ASMEのボイラーおよび圧力容器コード セクションVおよびコード ケースN-847はPAUTの受け入れおよび資格のための指針を提供します。EMATのために、ASMEコード ケースN-909は非必須の付属語として出されました。IAEAはRDVsの高度NDTの技術的な文書を、を含んだ]を解放します。IAEAの核エネルギー シリーズNO。NP-T-3.19]。規則的な受け入れは頻繁にMDFACPの実効性(PD)を要求します。

今後の動向:AIとロボティクスの統合

マシン学習モデルは、UTとEMAT信号の大きなデータセットで訓練され、欠陥型(クラック、無効、インクルージョン)と推定サイズを自動的に分類します。 従来のニューラルネットワーク(CNN)は、ベンチマークRPV溶接データに98%の精度を達成しました。 ロボティックプラットフォームは、より洗練されたものとなっています。 英国国立原子力実験施設が設計したInSPECT-RPVロボットは、垂直壁を登り、磁気ホイールと吸引器を使用して内部表面を移動することができます。 プローブは、NDTを同時に測定し、複数のデータを制御するプローブを実装します。

チャレンジ・アヘッド

  • AI出力の検証には、統計的に重要な検証セットが必要です。これはまれな欠陥タイプにはほとんど影響しません。
  • 高照度環境(最大10kGy/h)におけるロボットの信頼性は、電子機器のハードルのままです。
  • プラントのライフサイクル管理システムとシームレスな統合のために、異なるNDTベンダー間でのデータフォーマットの標準化が必要です。

コンテンツ

ノン破壊試験では、コンプライアンス主導の活動から、PWR原子炉圧力容器検査を、植物のライフサイクル管理の有能なデータリッチなコンポーネントに変えています。フェーズドアレイUT、EMAT、サーモグラフィー、デジタル放射状検査、およびサーモグラフィーの各提供の補完的な機能により、船舶の健康の包括的な画像が提供されます。自動的、リモート、AIによる検査による検査は、停電期間を削減し、放射線曝露を低減し、船舶の有効性を向上させ、次世代の信頼性が向上します。また、これらの技術は、原子力発電の効率性を向上し、次世代の信頼性が向上します。