2012. május 3.

Szerzők:
Belgya Tamás
Balaskó Márton
Kis Zoltán
Kiss Sándor
Lipcsei Sándor

MTA Energiatudományi Kutatóközpont • energia.mta.hu

Roncsolásmentes vizsgálati módszerek az Energiatudományi Kutatóközpontban

A roncsolásmentes vizsgálati eljárások legfontosabb tulajdonsága, hogy a vizsgált anyagok semmilyen módon sem sérülnek, azaz változatlan formában használhatók, tovább vizsgálhatók. Ilyen technika az orvosi diagnosztikából mindenki által ismert röntgenátvilágítás. Ennek háromdimenziós változatával (komputertomográfia, angol rövidítéssel CT) a tárgyak kívülről nem látható belső szerkezete vizsgálható anélkül, hogy azokat bárhogy megsértenénk, feldarabolnánk, illetve szétszerelnénk.


Az MTA Energiatudományi Kutatóközpontban (EK) a fentiek mellett léteznek kevésbé ismert, de hasonlóan hatékony, illetve alternatív roncsolásmentes vizsgálati módszerek. Ezek a röntgensugarak helyett a könnyű elemekre (hidrogén, lítium, bór) is nagy érzékenységű neutronsugárzást használnak.

Radiográfiás vizsgálat

Az egyik az EK Budapesti Kutató­reak­tora mellett működő ipari, úgy­ne­ve­zett dinamikus radiográfiai be­­ren­dezés, ahol a neutronok által szolgáltatott képen a fém alkatrészek mellett a közöttük áramló hidrogéntartalmú folyadékok – mint a víz, a különböző kenő- és üzemanyagok, valamint hűtőközegek – is láthatóvá válnak, továbbá az időbeli változások is megfigyelhetők. Jelentős segítséget nyújt a prototípusok fejlesztésében és a sokszor, makacsul ismétlődő hibák okainak feltárásában (például hűtő­gépek hűtőfolya­dékában keletkező buborékok működést akadályozó hatása). Jelenleg az energiatermelő egységekben használandó szuperkritikus víz áramlási tulajdonságainak felderítése folyik (1. ábra).

1. ábra. A: Szuperkritikus víz dinamikus radiográfiás vizsgálatához készült mintatartó;
B: Neutronradiográfiás kép 20 °C-on; C: Táguló víz 330 °C-on; D: Nagyrészt szuperkritikus víz 374 °C-on

Neutronátvilágításos vizsgálat

A másik neutronátvilágításos berendezéssel (NIPS-NORMA) elsősorban néhány centiméteres tárgyak belsejéről nyerhetünk projekciós, illetve háromdimenziós képet. Az ilyen képek segítségünkre lehetnek a gyártási hibák felderítésében olyan esetben is, ha a tárgyat eredeti formájában kívánjuk használni megismételhetetlen folyamatban.
A neutronokkal történő átvilágítás során további szerencsés körülmény, hogy a tárgyban elnyelődő neutronok mérhető gamma-sugárzást keltenek, amiből az elemi összetételről nyerünk információt. Ez a berendezés jelenleg világszerte egyedülálló módon kombinálja a képalkotást a tárgy elemi összetételének térbeli vizsgálatával (2. ábra).

2. ábra. Két, egymásba helyezett fémrugóról készült fénykép és tomográfiás kép (NORMA)

Zajdiagnosztikai vizsgálat

A roncsolásmentes anyagvizsgálat analógiájaként tekinthetjük a reaktor zajdiagnosztikai vizsgálatokat, amelyek anélkül képesek megbecsülni a reaktor másképpen gyakran nem is mérhető egyes paramétereit, illetve azok normális állapottól való eltérését, hogy szükségessé tennék az üzemmenetbe való beavatkozást.
A reaktorban uralkodó szélsőséges körül­mények (magas hőmérséklet, intenzív sugárzás) és nem utolsósorban gazdaságossági megfontolások miatt a zajdiagnosztika hagyományosan az üzemviteli detektorok által mért jeleken alapszik. Az üzemviteli paraméterek névleges érték körüli kismértékű ingadozása teszi lehetővé ezeket a vizsgálatokat.
A reaktor belső szerkezeteinek rezgései megjelennek a reaktor neutronfluxusát mérő üzemviteli detektorok zajjeleiben is. E jelek statisztikai mennyiségeinek elemzésével észlelhető a normál üzemviteltől való mindenféle eltérés.
Ugyanezeknek a detektorjeleknek a segítségével, korrelációs technika al­kal­mazásával mérhető a zónán átáramló hűtőközeg se­bességének eloszlása. Ennek közvetlen, hagyományos módszerrel történő mérését a reaktor felszereltsége nem teszi lehetővé.

3. ábra. Az aktív zóna tel­je­sít­mény­el­osz­lá­sá­nak meg­je­le­ní­té­se
az MTA EK által fejlesztett modern vizualizációs eszközzel

A reaktivitás moderátorhőmérséklet-együtthatója (MTC) a reaktorbiztonság fontos paramétere, amelyet a reaktor üzeme során meghatározott tartományon belül kell tartani. Hagyományos módszerekkel az MTC meghatározása körülményes, a normál üzemmenettől eltérő reaktorállapot beállításával történik, ezért a módszer nehézkessége és járulékos költségei miatt elsősorban csak kampányindításkor szokás mérni. A zajdiagnosztikai módszer lehetővé teszi e paraméter kampány alatti folyamatos nyomon követését (3. ábra).•


 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020  2021
Címkék

Innotéka