Aus sicherer Entfernung: Verringerung der Strahlenbelastung bei Sichtprüfungen von Kernkraftwerken mit Videoendoskopen

Sichtprüfungen mit Videoskopen in Kernkraftwerken können eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Einhaltung von Normen und Standards im Anlagenbetrieb spielen. Sie unterstützen vorbeugende Wartungsmaßnahmen, Fehler-Ursachen-Analysen und helfen ein hohes Maß an Betriebseffizienz beizubehalten.  Für Prüfer spielen kurze Prüfzeiten und eine sichere Entfernung eine entscheidende Rolle. Sie wollen an einem sicheren Untersuchungsort arbeiten und eine schädliche Strahlenexposition vermeiden.
 

Welche Normen und Standards bezüglich der Strahlenexposition gelten für Kernkraftwerke?

Die Minimierung der Strahlenexposition ist für Prüfer in Kernkraftwerken für den Schutz ihrer Gesundheit, die Einhaltung von Normen und Standards und die Erleichterung von sicheren und effektiven Prüf- und Wartungsarbeiten von entscheidender Bedeutung. Wenn bei diesen kritischen Prüfungen Korrosionsbildung vermutet wird oder verstopfte Leitungen oder Behälter im Reaktorsicherheitsbehälter festgestellt werden, muss sofort gehandelt werden, um eine unbeabsichtigte Strahlenexposition zu vermeiden. In manchen Fällen muss der Reaktor abgeschaltet werden und Personal muss die Prüfung in Ganzkörperschutzuniformen durchführen. Die Sichtprüfung ist jedoch eine Alternative. Sie kann dazu beitragen, teure Abschaltungen zu vermeiden, Zeit und Betriebskosten einzusparen und das Risiko einer schädlichen Strahlenexposition für das Personal zu verringern.
 

Normen der Nuclear Regulatory Commission (NRC)

Die Nuclear Regulatory Commission (NRC), eine wichtige US-amerikanische Behörde, erlässt strenge Normen zur Überwachung und Regulierung kerntechnischer Anlagen. Sie sollen für die Einhaltung von Sicherheitsprotokollen sorgen, um mögliche Risiken im Zusammenhang mit Kernmaterial und Strahlung zu minimieren. Die Strahlenexposition am Arbeitsort ist gemäß dieser Normen genau geregelt. In den USA beträgt der Grenzwert der effektiven Dosis für beruflich strahlenexponierte Personen 50 Millisievert pro Jahr (in allen europäischen Ländern 20 Millisievert pro Jahr). Zum Vergleich: Der durchschnittliche Mensch ist weniger als 0,3 Millisievert natürlich vorkommender Strahlung pro Jahr ausgesetzt. Personen in Kernkraftwerken sind im Allgemeinen einer Strahlenexposition von weniger als 10 Millisievert pro Jahr ausgesetzt, einem Grenzwert, der nach geltenden Normen als sicher gilt. Die Einhaltung dieser Normen gewährleistet eine kontrollierte und sichere Umgebung für Personal, das in Kernkraftwerken arbeitet.
 

Definition von ALARA (As Low As Reasonably Achievable)

Das ALARA-Prinzip ist ein grundlegendes Prinzip im Strahlenschutz zur Reduzierung der Strahlenexposition auf das niedrigste Niveau, ohne die Effizienz des Anlagenbetriebs zu beeinträchtigen. Dieses Prinzip erfordert ständige Wachsamkeit, den Einsatz fortschrittlicher Technologien und die Optimierung der Arbeitsabläufe, um die Strahlendosis weit unter den festgelegten Grenzwerten zu halten. Die Technologie der Sichtprüfung hat sich weiterentwickelt und bietet eine sicherere Alternative für das Personal, um Prüfungen aus einer sicheren Entfernung durchzuführen, um die jährliche effektive Dosis zu senken.
 

Wichtige Anforderungen an ein Videoskop für den Einsatz in Kernkraftwerken

Industrielle Videoendoskope sind fortschrittliche Prüfwerkzeuge, mit denen Prüfer visuelle Betrachtungen aus der Ferne über externe kamerabasierte Geräte durchzuführen können. Die Einführungsteile des Videoendoskops werden bis zum Zielbereich navigiert und mit der Videotechnologie kann der Bereich aus der Ferne über einen Monitor analysiert werden. Bilddaten können in Echtzeit auf dem Bildschirm angezeigt und zur weiteren Beurteilung, Analyse und Berichterstellung aufgezeichnet werden Mit IPLEX Videoskopsystemen können Prüfern Probleme schnell identifizieren, was eine schnellere Entscheidungsfindung und gezielte Wartung ermöglicht. Unsere industrielle Endoskoptechnologie umfasst robuste und bewegliche Einführungsteile, die sich problemlos durch komplexe Strukturen innerhalb der Anlage navigieren lassen. Wir bieten IPLEX Modelle mit verschiedenen Konfigurationsoptionen und Einführungsteilen mit verschiedenen Durchmessern und Längen zur Anpassung an unterschiedliche und komplexe Prüfbedingungen. Zudem dienen die aufgenommenen Videos und Bilder als nützliche Dokumentation bei der Berichterstellung und unterstützen umfassende und normkonforme Prüfungen.

Bei der Bestimmung der Prüfbedingungen sind Zeit und Entfernung zwei wichtige zu berücksichtigende Faktoren. Videoskope mit einem langen Einführungsteil ermöglichen die Sichtprüfung von schwer zugänglichen Stellen, wie z. B. Wasserleitungen. Je länger das Einführungsteil ist, desto weiter weg können sich Prüfer vom strahlenbelasteten Bereich befinden. Der Reaktorbehälter enthält Komponenten, die für den Betrieb des Kraftwerks von entscheidender Bedeutung sind. Aufgrund der hohen Strahlenexposition kann der Zugang zu diesen Bereichen jedoch schwierig sein. Zur Sichtprüfung vom Inneren von Reaktorbehältern, einschließlich Kernmantel, der Steuerstab-Antriebsmechanismen und anderer wichtiger Elemente, werden Video-Endoskope eingesetzt. Das Endoskop kann über eine Fernsteuerung bedient und Videos und Bilder in Echtzeit erfasst werden, um den Zustand dieser Komponenten zu beurteilen, ohne dass sich Personal direkt in der Umgebung mit hoher Strahlung befinden muss.

Darstellung der Prüfbereiche im Inneren eines Druckwasserreaktors (Pressurized Water Reactor, PWR) und Siedewasserreaktors (Boiling Water Reactor, BWR)

Doch leider bleibt auch das beste Videoendoskop bei Strahlenexposition nicht vollkommen unversehrt. Wenn das Einführungsteil zur Prüfung von Rohrleitungen mit radioaktivem Wasser verwendet wird, sind Verunreinigung und Beschädigung nicht völlig vermeidbar. Wird das Gerät in Bereichen mit hoher Strahlungbelastung eingesetzt, kann sich die Dekontamination des Geräts in einigen Fällen als zu teuer und für die Gesundheit des Personals als zu gefährlich erweisen. Das Werk kann sich dann dafür entscheiden, das Einführungsteil dauerhaft im Strahlungsbereich zu belassen. Ungeachtet dessen müssen Einführungsteil und Videoskop robust genug sein, um die Anforderungen und Erwartungen der Sicherheitsprüf- und Wartungsprogramme des Kernkraftwerks zu erfüllen. Deshalb entwickelt Evident Systeme, wie das IPLEX GAir Videoendoskop mit speziellen Eigenschaften für einen längeren Einsatz in Bereichen mit hoher Strahlenexposition.

Im Folgenden sind 5 Vorteile des GAir Systems für die Sichtprüfung in Kernkraftwerken aufgelistet.
 

5 Vorteile des IPLEX GAir Videokops in Kernkraftwerken

1. Beständig gegen Strahlenschäden

Wir haben das Einführungsteil des IPLEX GAir Videokops getestet und festgestellt, dass die Laserbeleuchtung und der CCD-Bildsensor auch nach einer kumulativen Bestrahlung mit 1,400 Gy (eine Einheit, die die absorbierte Strahlendosis misst) noch funktionieren. Besonders vorteilhaft ist der LED-beleuchtete Spitzenadapter des Videoskops, der die Verwendung von optischen Fasern überflüssig macht, die bei Strahlungseinwirkung vergilben können. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer in einer radioaktiven Umgebung. Je nach Strahlungsart entspricht 1 Gy etwa 1 Sievert. Dies bedeutet, dass das Einführungsteil einer höheren Strahlenbelastung standhält, als sie für das Personal zugelassen ist (etwa um das 140.000-Fache der jährlichen Dosisgrenze für eine Person).

2. Sichtprüfung aus sicherer Entfernung Das IPLEX GAir Videoendoskop verfügt über ein sehr langes Einführungsteil. So kann das Personal Sichtprüfungen aus sicherer Entfernung durchführen. Das 30 m lange Einführungsteil kann in die Schmutzwasserleitungen im Strahlenschutzbereich eingeführt werden und es lässt sich aus der Ferne steuern und manövrieren. Für mehr Flexibilität ermöglicht ein USB-WLAN-Adapter die Beobachtung von Live-Bildern und die Aufzeichnung von Standbildern und Videos auf einem Tablet-PC aus einer Entfernung von 15 bis 20 m vom Gerät. Mit einem handelsüblichen Repeatersystem kann das IPLEX GAir Videoendoskop aus einer Entfernung aus bis zu 100 m ferngesteuert werden.

3. Austauschbare Einführungsteile

Das austauschbare Einführungsteil des IPLEX GAir Videoskops kann direkt am Prüfort ausgetauscht werden. Dies spart Zeit und Kosten, da der Prüfer ein Ersatzgerät mitbringen und vor Ort austauschen kann, falls das Originalgerät durch Strahlung kontaminiert wird. 

4. Optimale Beleuchtung, Kontrast und Ausleuchtung

Die Bildhelligkeit ist für die Prüfung des Inneren eines Rohrs oder eines Behälters aus großer Entfernung unerlässlich. Der optische Spitzenadapter des IPLEX GAir Videoendoskops verfügt über eine LED-Beleuchtung, die unabhängig von der Länge des Einführungsteils kontinuierlich helles Licht liefert. In Kombination mit der WiDER Bildverarbeitung (Wide, Dynamic Extended Range) liefert das Videoskop helle, kontrastausgeglichene Bilder über die gesamte Schärfentiefe. Zudem unterstützt die Langzeitbelichtungsfunktion die Prüfung von großen Bereichen (wie z. B. bei einem Reaktorbehälter), wodurch Fehler leichter zu erkennen sein.

5. Einfache Bedienung für eine schnelle Prüfung

Um die Sicherheit der Prüfer maximal zu erhöhen, müssen Prüfungen in einer Strahlungsumgebung so schnell wie möglich abgeschlossen werden. Die pneumatische Abwinklung des IPLEX GAir Videoskops ist kompakt und verfügt über einen integrierten Luftkompressor, sodass das System schnell zu einem anderen Prüfort transportiert werden kann.

Beim Manövrieren des Einführungsteils durch ein Rohr richtet ein Schwerkraftsensor in der Spitze des Einführungsteils das Bild automatisch aus, sodass der Prüfer immer sieht, welche Richtung nach oben zeigt, was zu weniger Verwirrung führt und die Prüfung beschleunigt. Darüber hinaus erleichtert ein Führungskopf am distalen Ende des Einführungsteils das reibungslose Navigieren durch Rohrbögen und verbessert die Prüfeffizienz weiter.
 

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