Американский университет разработал технологию лазерной очистки ото льда для обслуживания систем безопасности атомных электростанций

Инженерная группа Университета Южной Флориды (University of South Florida) разработала специализированную технологию лазерной очистки ото льда для решения проблемы примерзания ледяных корзин при обслуживании критически важных систем безопасности атомных электростанций. После четырёх лет исследований, проектирования и испытаний технология прошла полевые испытания на двух атомных электростанциях, эксплуатируемых Управлением долины Теннесси (TVA).

Технология разработана профессором кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Университета Южной Флориды Ахмедом·Вассельбехагом (Ahmed Vaselbehagh) и постдокторантом Таем·Хэганом (Ty Hagan) и ориентирована на системы ледяных конденсаторов, применяемые на некоторых атомных электростанциях США, Японии и Финляндии. В таких системах установлено большое количество ледяных корзин, заполненных льдом с содержанием бора. В условиях экстремальной аварийной ситуации этот лёд используется для поглощения тепла и снижения давления внутри защитной оболочки.

При плановых проверках персонал станции должен поочерёдно поднимать и взвешивать тысячи ледяных корзин, чтобы убедиться в их соответствии требованиям. Однако при многократном пополнении льда соседние корзины могут примерзать друг к другу, что затрудняет подъём и проверку отдельной корзины. В связи с этим TVA поручила исследовательской группе разработать более безопасный и эффективный метод разделения, снижающий интенсивность ручного труда и исключающий повреждение оборудования.

Разработанная исследовательской группой система лазерной очистки ото льда способна работать в узком пространстве между ледяными корзинами и выполнять резку на глубине около 40 футов (примерно 12 метров). Устройство с помощью прецизионного лазера разрезает слой льда, соединяющий соседние корзины, что позволяет персоналу выполнять разделение и проверку без масштабного таяния льда, сокращая образование талой воды и снижая нагрузку на повторное обледенение других зон или отвод воды в нижних участках.

Разработка системы охватывала несколько областей, включая машиностроение, электротехнику, оптику, управление, производство и соблюдение требований безопасности. Команде необходимо было обеспечить способность оборудования выдерживать экстремально низкие температуры, проходить через очень узкие проёмы и безопасно эксплуатироваться персоналом АЭС в условиях строго регулируемой рабочей среды. Исследователи также прошли сертификацию для персонала, работающего с радиацией, и по лазерной безопасности, а также провели несколько раундов испытаний в условиях замерзания и в зонах контролируемого загрязнения для подтверждения надёжности использования на ядерных объектах.

Конечное устройство состоит из сотен компонентов и сопровождается эксплуатационными процедурами, технической документацией и учебными материалами для самостоятельного использования и обслуживания персоналом станции. Исследовательская группа отмечает, что технология позволяет удалять скопления льда толщиной в несколько футов за считанные минуты, что способствует сокращению времени обслуживания и повышению эффективности проведения критически важных проверок безопасности на атомных электростанциях.