Flyability室內無人機如何幫助減少輻射暴露：支持核電廠 ALARA 合規性的新創新

每年，核電站的工程師和檢查員都會受到一定量的輻射。雖然不可能消除這種暴露，但工廠操作員的目標是盡可能地減少這種暴露。

在美國，此目標是法律規定的，並被描述為ALARA，這是一個首字母縮略詞，代表“合理抑低或稱可合理達到的最低水平”。

根據 ALARA 的說法，核電站運營商必須採取一切合理措施來減少員工的輻射暴露，同時考慮以下變量：

• 技術狀態
• 與技術狀態相關的改進經濟學
• 與公共健康和安全利益相關的改進經濟學
• 其他社會和社會經濟因素（如適用）

與描述必須如何進行檢查的特定協議的核檢查標準不同，ALARA 故意有點含糊。

這種模糊性來自“合理可實現”這個詞。考慮到技術的不斷發展、預算的複雜性以及運行如此龐大的操作的日常限制，每個工廠在他們可以做些什麼來降低成本方面可能具有不同的能力。劑量暴露。ALARA 的首要重點是鼓勵核運營商盡其所能減少輻射暴露。

事實上，ALARA 的模糊性賦予了它很大的力量。核運營商必須主動權衡選擇，研究新技術，並不斷努力降低輻射暴露，而不是被動地檢查清單以確保合規性。即使每人每年僅減少 30 秒，這種微小的改進也被認為是值得實施的。

7天工作20分鐘檢查

所有的工業檢查都以徹底而著稱，但核檢查是所有行業中最細緻的。

前 NDT 檢查員 Michael Vanovermeir 現在就職於 MFE Inspection Solutions，他的核檢查生涯始於 7 天，在核電廠進行 20 分鐘檢查。為了進行檢查，他和他的同事遵循了數百個步驟，所有步驟都放在一個大活頁夾中，該活頁夾專為那次 20 分鐘的調查而製作。

以下是圍繞 20 分鐘檢查的 7 天是如何度過的：

• 為期三天的檢查培訓
• 兩天執行檢查走下來和準備
• 執行檢查的一天
• 有一天進行檢查後匯報以發現問題並為未來做出改進

這個時間段是典型的。事實上，如果沒有這種詳細、有條不紊的準備、執行和工作後匯報，核工業就不會進行計劃檢查。

時間框架——7 天 20 分鐘——揭示了 ALARA 對核運營商的重要性。在這 7 天裡所做的所有工作的核心是盡可能減少暴露，無論需要做什麼。

機器人技術如何幫助 ALARA

減少核電廠輻射暴露的戰略通常分為三類：

• 時間——減少某人在輻照環境中花費的時間。
• 屏蔽——佩戴防護罩以減少輻射暴露。
• 距離——增加人員與受輻射環境之間的距離。

在這三種策略中，機器人通過增加核檢查員與他們需要進行檢查的環境中的輻射之間的距離來幫助核檢查員。機器人還可以通過執行工作（例如收集視覺檢查數據）來幫助減少在輻照環境中花費的時間，否則人們將不得不這樣做。

由於核操作員一直在考慮 ALARA，因此他們是檢查機器人解決方案的早期採用者。

在大多數情況下，機器人只能代替人工完成核電站需要完成的部分檢查工作，用於減少但不能消除輻射暴露。但是，如上所述，即使是非常小的暴露減少也非常值得付出成本和努力。

“核檢查過程效率極低，這是設計使然。如果您可以減少任何這種低效率——即使只是一天，甚至幾分鐘——它可以通過減少停機時間節省數百萬美元。”

– Michael Vanovermeir，無損檢測檢查員

用於核檢查的機器人主要有三種類型：履帶式機器人、ROV 機器人和無人機。

爬行器是一種用於在地面或管道中爬行的小型機器人。ROV 是遠程操作的水下車輛，可在水中操作。無人機是無人駕駛飛行器，也稱為無人機。

在無人機中，有專為戶外飛行而設計的無人機——這是大多數無人機所屬的類別——然後有專為室內飛行而設計的無人機，例如 Flyability 的 Elios 2。

Elios 2 位於一個保護籠中，允許它在密閉空間飛行時發生碰撞並繼續飛行而不受傷害。它是為內部檢查而創建的，可以為檢查員提供高質量的視覺數據，這樣他們就不必進入危險的、可能受到輻射的環境來自己收集數據。

Elios 2 RAD——支持 ALARA 合規性的新創新 

在核工業的大多數檢查中，機器人用於收集視覺數據。

這種視覺數據可以向檢查員展示輻射環境內的條件，使他們無需親自進入該區域，從而減少輻射暴露。

在進行檢查時，核檢查員將尋找核電廠材料和資產中隨著時間推移可能變得更糟的缺陷。例如，在檢查核反應堆的混凝土圓頂時，他們將尋找混凝土中的裂縫，在檢查裝有钚或鈾的套管周圍的焊接時，他們將尋找焊接開始開裂的地方或腐蝕。

在核行業出現的幾乎所有檢查場景中，機器人技術都可以幫助收集視覺數據。對於外部檢查，無人機可以飛到一個表面並收集顯示其狀況的視覺鏡頭，就像履帶式檢查內部管道一樣。對於內部檢查，在密閉空間內飛行的耐碰撞室內無人機可以非常接近被檢查的表面，即使在難以到達的地方，也可以幫助檢查員識別裂縫或其他缺陷。

機器人技術的新創新有可能通過遠程收集其他類型的數據來進一步減少輻射暴露，為檢查員提供更多方法來減少他們在受輻射區域的時間並增加他們與受輻射區域的距離。

Flyability 的Elios 2 RAD是核行業此類創新的一個新示例，它專為核電站工作而設計。

無人機配備了三個輻射傳感器（也稱為輻射探測器）。每個傳感器涵蓋不同的輻射強度範圍，並且可以在 Elios 2 RAD 上互換使用，為工廠管理員提供一組強大的數據，以幫助規劃他們的操作並減少工廠人員的總體劑量暴露。

這些傳感器允許無人機在飛行中收集準確的輻射數據。在飛行時，工廠人員可以看到測量的最後一分鐘的直方圖，採樣率為兩秒，它提供了當前最大閾值的指示。檢查員可以在 Rem 和 Sv 單位之間進行選擇，獲取傳感器的瞬時讀數、飛行累積劑量和終生累積劑量。

飛行期間收集的數據然後可用於繪製給定區域內存在的劑量圖，以便核操作員可以了解其工廠內各種輻射水平的位置。這些輻射數據可用於識別熱點，增強對放射狀況的了解，並改進劑量規劃和決策——所有這些都可以幫助工廠工作人員減少潛在的輻射暴露。

核電站工作人員已經在使用 Elios 2 RAD 進行遠程輻射傳感，使他們能夠避免進入受輻射區域自行收集信息。

這些數據對於項目規劃和 ALARA 的整體工作非常寶貴，通過讓核電廠人員在進入特定區域之前知道存在多少輻射來幫助他們減少核電廠人員可能面臨的輻射。