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More than 40 feet below the surface, between baskets packed with borated ice, a narrow tool is being asked to do a precise job: cut ice without disturbing the safety system around it. Engineers Ahmad Vaselbehagh and Ty Hagan at the University of South Florida have tested a laser de-icing system at two Tennessee Valley Authority nuclear plants after four years of research, design and testing.
À plus de 40 pieds sous la surface, entre des paniers remplis de glace borée, un outil étroit doit effectuer une tâche précise : découper la glace sans perturber le système de sécurité qui l'entoure. Les ingénieurs Ahmad Vaselbehagh et Ty Hagan, de l'Université de Floride du Sud, ont testé un système laser de dégivrage dans deux centrales nucléaires de la Tennessee Valley Authority après quatre années de recherche, de conception et d'essais.
The problem begins during routine inspections. Workers must lift and weigh thousands of individual baskets. When fresh ice is added, neighboring baskets can freeze together, blocking that one-by-one inspection. The laser fits into the narrow gaps and cuts the sheets of ice connecting the baskets, allowing workers to separate them without damaging the equipment or relying on extensive manual labor.
Le problème commence lors des inspections de routine. Les employés doivent soulever et peser des milliers de paniers individuels. Lorsque de la glace fraîche est ajoutée, les paniers voisins peuvent geler les uns aux autres, empêchant cette inspection un par un. Le laser se glisse dans les espaces étroits et découpe les plaques de glace qui relient les paniers, permettant aux employés de les séparer sans endommager l'équipement ni recourir à un important travail manuel.
The choice to cut rather than melt is the practical heart of the design. Fully melting the ice would create larger volumes of water, which could refreeze in other areas or collect at lower elevations. The system can clear several feet of ice buildup in minutes, according to the University of South Florida and reports of the TVA tests.
Le choix de découper plutôt que de faire fondre constitue le cœur pratique de la conception. Faire complètement fondre la glace produirait de plus grandes quantités d'eau, qui pourraient regeler dans d'autres zones ou s'accumuler à des altitudes inférieures. Le système peut éliminer plusieurs pieds de glace accumulée en quelques minutes, selon l'Université de Floride du Sud et les comptes rendus des essais de la Tennessee Valley Authority.
Getting from an engineering concept to a tool plant workers could use required mechanical and electrical engineering, optics, controls, manufacturing and safety work. The team tested the equipment in freezing environments and contamination-controlled areas, completed radiation-worker and laser-safety certifications, and built a system with hundreds of components for tight nuclear spaces.
Passer d'un concept d'ingénierie à un outil utilisable par le personnel des centrales a nécessité des travaux d'ingénierie mécanique et électrique, d'optique, de contrôle, de fabrication et de sécurité. L'équipe a testé l'équipement dans des environnements soumis au gel et dans des zones à contamination contrôlée, obtenu les certifications de sécurité pour les travailleurs exposés aux rayonnements et pour l'utilisation des lasers, et construit un système doté de centaines de composants destiné à des espaces nucléaires exigus.
So what changes in practice? Plant personnel can separate frozen baskets faster and complete inspections of a critical containment safety system with less manual effort. USF also prepared operating procedures, technical documentation and training so workers can operate and maintain the equipment without the researchers on site. The reported milestone is a successful test at two plants; similar ice condenser systems are used in nuclear facilities in the United States, Japan and Finland.
Alors, qu'est-ce qui change en pratique ? Le personnel des centrales peut séparer plus rapidement les paniers gelés et inspecter avec moins d'efforts manuels un système essentiel à la sécurité du confinement. L'Université de Floride du Sud a également préparé des procédures d'utilisation, une documentation technique et une formation afin que les employés puissent utiliser et entretenir l'équipement sans la présence des chercheurs sur place. Le résultat annoncé est un essai réussi dans deux centrales ; des systèmes de condensation de glace similaires sont utilisés dans des installations nucléaires aux États-Unis, au Japon et en Finlande.