Американські науковці створили волоконно-оптичну систему для виявлення мікротріщин у контейнерах з ядерним паливом

Вчасно почути катастрофу

Як повідомляє НВ — Техно: Американські науковці з Піттсбурзького університету та стартапу Sensible Photonics розробили нову сенсорну систему на основі волоконної оптики для виявлення мікротріщин і корозії у сталевих контейнерах із відпрацьованим ядерним паливом. Випробування системи відбулися на початку вересня в Національній лабораторії Айдахо на повнорозмірному макеті сухого сховища. Ця система фіксує звукові коливання надвисокої частоти, що виникають при появі мікротріщин і корозії сталевих стінок контейнерів, та дозволяє точно визначати джерело пошкоджень металу.

Значення нової технології

Відпрацьоване ядерне паливо спочатку охолоджують у басейнах з водою, після чого герметично запаковують у сталеві контейнери. Ці контейнери розміщують всередині масивних бетонних захисних блоків, де паливо зберігається десятиліттями. В бетонних блоках роблять вентиляційні отвори для охолодження. Якщо атомна електростанція (АЕС) розташована на узбережжі, через вентиляційні отвори всередину потрапляє солоне морське повітря, що може викликати корозію сталі. Це, в свою чергу, може призвести до появи наскрізних тріщин у контейнерах.

Система, розроблена на основі волоконної оптики, фіксує акустичну емісію - мікроколивання матеріалу під час руйнування металу. Вона здатна фіксувати сигнали на частотах понад 100 кілогерц, що значно перевищує можливості звичайних аналогів, які мають межу близько 20 кілогерц. Під час тестування оптичні волокна були закріплені на зовнішній частині макета контейнера. Для перевірки чутливості системи був застосований стандартний тест із ламанням олівцевого грифеля, в рамках якого сенсори успішно зафіксували акустичні хвилі та точно вказали місце їх виникнення.

Вчені також випробували різні способи кріплення датчиків, що свідчить про їхню адаптивність до різних умов експлуатації. Прилади розроблені для тривалої роботи в умовах високої температури та радіації, що є важливим фактором для їх застосування у сфері ядерної енергетики. Новий розроблений сенсор може суттєво підвищити безпеку зберігання відпрацьованого ядерного пального.

Розробка нової сенсорної системи є важливим кроком у забезпеченні безпеки зберігання ядерних відходів, оскільки виявлення корозії та тріщин у контейнерах може запобігти серйозним екологічним катастрофам. В умовах підвищеного ризику корозії, особливо для АЕС, розташованих у прибережних зонах, дані технології можуть стати вирішальними у підтримці безпечних умов експлуатації ядерних об'єктів. Подальші дослідження та впровадження таких систем можуть суттєво підвищити рівень контролю за станом ядерних відходів, що має велике значення для екологічної безпеки.