Pittsburgh Araştırmacıları Nükleer Yakıt Depolama Tanklarında Titreşim Tespit Eden Fiber Optik Sistemi Geliştirdi.

University of Pittsburgh araştırmacıları, 100 kilohertz (kHz) üzerinde akustik sinyalleri tespit edebilen bir fiber-optik algılama sistemi geliştırdi. Bu frekans, konvansiyonel sistemlerde belirtilen yaklaşık beş katına denk geliyor. Sistem, nükleer yakıt depolama tanklarındaki çatlak ve korozyonu izlemeye yönelik adımlardan biri olarak dikkat çekiyor.

Pittsburgh merkezli Sensible Photonics girişimiyle geliştirilen sistem, eylül ayında Idaho National Laboratory (INL)’de saha testinden geçti. Araştırmacılar, sensörlerin titreşimleri tespit edip edemeyeceğini ve kaynağını belirleyip belirleyebileceğini ölçmek için taklit bir nükleer yakıt tankı kullandı.

interestingengineering sitesinde aktarılan bilgilere göre, araştırmacılar 8-11 eylül arasında farklı sensör konfigürasyonları kullanarak sistemin hassasiyetini değerlendirdi. Demonstrasyon, ABD Enerji Bakanlığı’nın desteğiyle projenin ilk fazının tamamlandığını gösterdi.

Sesle Hasar Tespiti

Tükettilen nükleer yakıt genellikle su içinde soğutulduktan sonra çelik tankların içine mühürleniyor ve bu tanklar da beton depolama kaplarının içinde bulunuyor. Bu kaplar, nükleer tesislerde on yılları kapsayan sürelerce kalabiliyor. Yakıt reaktörden çıkarılsa bile ısı üretmeye devam ettiği için depolama kaplarında ısının dağılmasına yardımcı olan havalandırma açıklıkları yer alıyor.

Kıyıdaki nükleer tesislerde tuzlu hava bu açıklıklardan içeri girerek çelik tankların korozyonuna katkıda bulunabiliyor. Zamanla oluşan korozyon, yapısal bütünlüğü tehdit eden çatlaklara yol açabilir. Araştırmacılar, malzemedeki çatlamaya benzer değişimler sırasında ortaya çıkan küçük titreşimler olan akustik emisyonları tespit etmek için fiber-optik sistemlerini geliştirdi.

“Fiber optiği insanlar genellikle daha hızlı internet hızları üretmek için bir yöntem olarak düşünür, ancak köprülerden pillere nükleer atıklara kadar her şeyi sürekli izlemek için kullanılabilir,” dedi Pittsburgh’daki araştırma asistan profesörü ve demonstrasyonun teknik sorumlusu Khurram Naeem.

Naeem’e göre sistem, çoğu konvansiyonel rakip sistemin 20 kHz kapasitesine karşı 100 kHz üzerinde sinyalleri tespit edebiliyor. Yüksek tespit frekansı bir teknik yetenek olup, sistemin çatlakları beş kat daha erken veya daha doğru tespit ettiğine dair kanıt değil.

Tanklara Sensör Testleri

INL demonstrasyonunda araştırmacılar taklit nükleer yakıt tankının dışına optik fiberler kurdu ve akustik titreşimleri ölçmek için birkaç düzenlemeyi test etti. Aynı zamanda malzeme hasarıyla ilişkili emisyonları simüle eden, tekrarlanabilir akustik sinyaller üreten standart bir teknik olan kalem ucu kırma testleri gerçekleştirdi.

“Dizili kalem ucu kırma testleriyle teknolojinin sesi tespit edip kaynağını bulabildiğini gösterdik,” dedi Naeem.

Ekip ayrıca sensörlerin depolama kaplarına bağlanması için yöntemler değerlendırdi ve amacı yüksek sıcaklık ve yüksek radyasyon koşullarında yıllarca yerinde kalabilen kurulumlar geliştirmekti. Ancak testler sistemin işletmedeki nükleer yakıt depolama tanklarındaki gerçek korozyonu veya çatlakları güvenilir şekilde belirleyebileceğini kanıtlamadı. Nükleer depolama koşullarında uzun vadeli performansı da ortaya konması gerekiyor.

Proje, Pittsburgh’ın Swanson Mühendislik Fakültesi ile Pitt profesörü Paul Ohodnicki tarafından kurduğu Sensible Photonics girişiminin yanı sıra INL, Oak Ridge National Laboratory ve Pacific Northwest National Laboratory’den bilim insanlarıyla işbirliği içeriyor. Ekip, sistemin dayanıklılığını ve istikrarını değerlendirmek ve nükleer depolama tesislerinde potansiyel ticari kullanıma ilerletmek için ek finansman arıyor.