Предупреждение аварийных ситуаций на ранней стадии
Исследователи из Университета Питтсбурга совместно с компанией Sensible Photonics разработали инновационную волоконно-оптическую систему, способную выявлять микротрещины и признаки коррозии в стальных контейнерах, предназначенных для хранения отработавшего ядерного топлива. Испытания технологии прошли в начале сентября в Национальной лаборатории Айдахо на полноразмерном макете сухого хранилища. Устройство отслеживает ультразвуковые колебания, возникающие при появлении дефектов на металлических стенках, позволяя точно локализовать источник повреждений.
Почему эта технология важна
Отработанное ядерное топливо сначала выдерживают в бассейнах с водой для охлаждения, а затем герметично помещают в стальные контейнеры. Эти емкости устанавливают внутри массивных бетонных блоков, обеспечивающих защиту и долговременное хранение топлива. В бетонных сооружениях предусмотрены вентиляционные отверстия для охлаждения, через которые при расположении АЭС на побережье может проникать солёный морской воздух. Такая среда способствует коррозии металла и способна привести к образованию сквозных трещин в контейнерах.
Разработанная оптическая система регистрирует акустическую эмиссию — микровибрации материала, возникающие при разрушении металла. Она способна фиксировать звуки на частотах свыше 100 кГц, что значительно превосходит возможности традиционных аналогов с верхним порогом около 20 кГц. Во время тестовых испытаний волоконные датчики были прикреплены к внешней стороне макета контейнера, а для проверки чувствительности использовали стандартный тест с ломкой грифеля карандаша. Сенсоры успешно зафиксировали акустические сигналы и точно определили место их возникновения.
Учёные также экспериментировали с различными методами крепления датчиков, что говорит о гибкости системы в разных условиях эксплуатации. Приборы рассчитаны на длительную работу в экстремальных условиях — при высоких температурах и радиационном фоне, что делает их особенно актуальными для ядерной отрасли. Внедрение этой технологии способно значительно повысить безопасность хранения отработанного ядерного топлива.
Создание подобной сенсорной технологии является важным шагом в предотвращении экологических аварий, связанных с утечками из повреждённых контейнеров. Особенно актуальна она для атомных станций, расположенных вблизи морских побережий, где риск коррозии особенно высок. В перспективе такие решения позволят обеспечить тщательный контроль состояния ядерных отходов, что имеет первостепенное значение для защиты окружающей среды и здоровья населения.