清理核电站基础设施。

长期以来,核能一直是全世界清洁、可靠的能源。然而,随着发电厂老化,人们越来越担心其持续可靠性。核电站的基础设施由许多组件组成,其设计目的是减少人员、设备和周围环境的辐射和污染暴露。
这种辐射和辐射的最大来源之一污染来自整个工厂庞大的管道网络。
在预压水反应堆 (PWR) 的主要冷却剂(水)是一个由管道和其他组件组成的封闭系统,它在高压下将放射性水和蒸汽泵送到反应堆堆芯,在那里它被原子裂变释放的能量加热。然后,加热的水通过管道流向蒸汽发生器,热能转移到二次系统,在那里产生蒸汽并流向涡轮机,涡轮机反过来旋转发电机。
如果任何地方出现故障在管道系统中,这可能是灾难性的。美国核管理委员会担心这些关键的管道系统正在遭受腐蚀剂的磨损,这可能会导致泄漏并危及工厂的功能,同时使关键的机械师和人员面临危险和意外的情况。
由于所讨论的腐蚀发生在管道内部,因此对于目视检查来说,这显然是一个看不见的问题。腐蚀的来源之一n 来自可能被困在管道中的气体。遵循物理的基本定律,气体将上升到任何系统的最高点。在管道内部,一个意外的高点可能会变成静止位置,并成为发生灾难性腐蚀破坏的潜在催化剂。
一种替代方法是使用扫描仪来检测腐蚀。扫描仪的速度和其他特性使操作员能够在危险区域花费最少的时间。如下所述,中西部的一家核电站选择了该替代方案。
承担风险
堪萨斯州的一家 PWR 工厂对腐蚀的担忧非常严重,以至于它想评估它的几个管路的测量存在问题。


解决方案是在确定高点后安装排气孔以减少任何滞留的气体,因为这比更换整个管道。虽然这听起来很简单,但这项工作并非没有巨大的风险,因为许多系统难以接近并发出高水平的辐射。当时,测量这些系统的唯一已知方法是手动手动工具。所涉及的过程会导致许多人员暴露在高水平辐射、潜在污染和其他使用梯子和脚手架的不安全过程中。
手动测量是尺寸检查的有效工具,但在这种情况下,这还不够。任何高点t,尽管它可能很小,但仍然是气体聚集和腐蚀的地方。使用卷尺、梯子和脚手架的典型常规测量被确定为不适合该设施的方法。手动测量的不准确性和潜在的人为错误很可能会导致管道的细微上升被遗漏。
负责该项目的承包商立即意识到了这种风险,并将他们的客户引导至 Exact Metrology 的专业人员,一家计量服务提供商,为客户提供 3D 和 CT 扫描、逆向工程、质量检测、产品开发和 2D 绘图。该公司还提供交钥匙计量解决方案。
救援的计量专业人员
在与项目管理人员协商、审查现场条件并了解项目的关键要素后,四名计量专业人员来自 Exact Metrology 的人员被部署到该设施。
虽然穿着完整l 辐射防护服,Exact Metrology 人员使用 Leica HDS 扫描仪扫描了整个发电厂超过两打房间的管道。徕卡扫描仪能够在大约三分钟内捕获完整体积的 360º 3D 点云。
一些房间只需要一次设置,这导致暴露在恶劣核环境中的时间最短。扫描启动后,数据采集将完全自动化,计量学家可以撤退到低剂量区域,同时设备继续捕获关键数据。
扫描完成后,多次扫描设置拼接在一起形成一个大的点云。这允许用户从管道的任何部分和任何角度提取数据。
然后,复杂的软件算法提供了提取所有管道尺寸、中心线和位置的功能——即使只有部分管道管道被扫描。作为一个额外的好处,密集点云获得了它能够揭示结晶区域,这表明管道中已经发生泄漏。
3D 扫描优势

与过去传统的“卷尺和梯子”方法相比,使用 3D 扫描的优势有很多。消除人为错误、更高的准确性和更高的速度是明显的优势。
由于扫描仪的速度和操作特性,操作员的安全性——尤其是在高辐射/污染区域——大大提高,如前所述早些时候,允许操作员在危险的房间里花费最少的时间。扫描仪允许操作员从地面进行测量,避免与梯子、脚手架和安全带相关的危险。从地面扫描还消除了爬梯子到一定水平以上所需的许可证的需要。它还消除了坠落保护、高海拔空气监测以及与上方受污染表面接触的可能性。
与其他方法相比,3D 成像的另一个优势是它允许进行额外的测量事后。使用标准测量,一旦您离开站点,如果遗漏测量或需要额外测量,则需要重新访问以重新测量。如果工厂再次启动并运行,将被拒绝重新进入。然而,对于 3D 扫描,数据就是图像质量,通过从计算机查看文件,您可以随时重温捕获的所有细节。如果确定需要进行额外的测量,只需重新访问计算机上的虚拟点云并提取所需数据即可。无需额外访问网站!
扫描完成后,将生成 3D CAD 模型并记录计算机快照,并在管道的每一侧标记标高描述符。该报告显示了模型管道的图形描述,并以 PDF 形式提供了标高。这些报告已发送给设施工程师,以确定是否需要在管道的特定位置安装通风口。
根据 Exact Metrology 应用工程师兼现场项目经理 Greg Hoeting 的说法,测试结果是发现设施工程师可以接受,他们能够采取行动纠正任何问题。由于核电站设施的专有性质,没有提供进一步的结果。
对这个项目特别高兴的一个群体是健康物理学的人。机组人员接受的剂量水平大大低于任务开始时设定的 ALARA 目标。 ALARA 在第 10 篇第 20.1003 节中定义e 联邦法规 (10 CFR 20.1003)。
ALARA 是“as low as (is) reasonable achievable”的首字母缩写词,这意味着尽一切合理努力将电离辐射暴露保持在远低于实际剂量限值,与进行许可活动的目的一致,同时考虑到技术状况、与技术状况相关的改进经济、与公共健康和安全利益相关的改进经济以及其他社会和社会经济考虑因素,以及与为公共利益利用核能和许可材料相关的问题,根据美国核管理委员会的说法。