Uite, o voi spune direct - lucrul cu instalațiile nucleare este absolut stresant și, sincer, ar trebui să fie. Am primit un telefon acum trei săptămâni de la o instalație de cercetare nucleară care avea probleme cu procedurile lor de schimbare a filtrelor, iar conversația mi-a amintit de ce am o relație de dragoste și ură cu acest colț special al industriei camerelor curate.

Directorul instalației era practic panicat deoarece vechiul lor sistem BIBO (bag-in-bag-out) se apropia de sfârșitul duratei de viață și își dădea seama că nu toate sistemele de reținere sunt egale atunci când ai de-a face cu particule radioactive. "Avem nevoie de ceva care în mod absolut sigur nu va elibera contaminare în timpul schimbării filtrelor", mi-a spus el. Și știți ce? Acesta nu este un limbaj de marketing sau de verificare a reglementărilor - este literalmente un lucru de viață și de moarte atunci când vorbești despre izolarea radiațiilor.

Iată un lucru despre aplicațiile nucleare pe care mi-aș dori să îl înțeleagă mai multă lume: mizele sunt fundamental diferite. Într-o cameră curată farmaceutică, dacă o dai în bară la schimbarea unui filtru, da, ai putea contamina un lot sau eșua o validare. Acest lucru este costisitor și enervant (credeți-mă, am fost acolo). Dar în instalațiile nucleare? Expuneți potențial lucrătorii la radiații, creați pericole pentru mediu și vă confruntați cu consecințe normative care fac ca inspecțiile FDA să pară discuții amicale.

De ce sistemele nucleare BIBO mă țin treaz noaptea (într-un mod bun)

Lucrez cu echipamente de filtrare pentru camere curate de aproximativ 15 ani, și certificare nucleară BIBO fabricație reprezintă una dintre cele mai provocatoare și, sincer, fascinante activități din industria noastră. Toleranțele tehnice sunt nebănuite, cerințele de validare sunt exhaustive și nu există absolut niciun loc pentru "probabil că este suficient de bun".

Permiteți-mi să vă dau un exemplu real dintr-un proiect la care am lucrat anul trecut. Am specificat unități BIBO pentru o instalație de producție de izotopi medicali nucleari (acești oameni produc materialele radioactive utilizate în tratamentele pentru cancer și diagnosticarea imagistică). Specificațiile inițiale pe care le-au trimis păreau rezonabile pe hârtie - filtrare HEPA, carcasă standard de tip bag-in-bag-out, documentație de conformitate cu reglementările. Destul de simplu, nu?

Greșit. Atât de greșit.

Când am intrat în detalii, a devenit clar că aerul evacuat transporta izotopi radioactivi de iod, iar filtrele HEPA standard, deși excelente pentru particule, nu sunt concepute pentru a capta gaze radioactive volatile. Am ajuns să proiectăm un sistem hibrid cu pretratare prin adsorbție de carbon urmată de filtrare HEPA/ULPA, toate integrate într-un sistemul BIBO de izolare a radiațiilor care ar putea trata atât radionuclizii particulari, cât și pe cei gazoși.

Proiectul a durat cu aproximativ patru luni mai mult decât era planificat inițial (ceea ce i-a frustrat pe toți cei implicați, inclusiv pe mine), a costat aproximativ 40% mai mult decât bugetul inițial și a necesitat teste de validare care au fost mai cuprinzătoare decât orice am făcut în aplicațiile farmaceutice. Dar știți ce? Acest sistem funcționează perfect de peste un an, iar lucrătorii schimbă filtrele în siguranță, fără nicio expunere măsurabilă la radiații.

Acesta este genul de lucruri care mă entuziasmează în legătură cu această muncă, chiar și atunci când este o durere în gât pentru inginer.

Ce diferențiază unitățile nucleare BIBO (și de ce nu puteți face economie)

Bine, deci să vorbim despre ceea ce separă de fapt sistemele BIBO de grad nuclear de unitățile standard de biosecuritate sau farmaceutice cu care sunt familiarizați cei mai mulți oameni care lucrează în camere curate.

Selectarea materialelor și rezistența la radiații

În primul rând, alegerea materialului este esențială. Nu puteți folosi orice carcasă veche din oțel acoperit cu pulbere și să o numiți o zi. Expunerea la radiații în timp poate degrada polimerii, garniturile și chiar unele metale. Am văzut materiale de garnituri care devin fragile și se fisurează după o expunere prelungită la radiații gama - nu este exact ceea ce vă doriți atunci când obiectivul principal este izolarea.

Pentru aplicațiile nucleare, specificăm de obicei oțel inoxidabil (de obicei 304 sau 316) pentru construcția carcasei, cu garnituri și etanșări specializate rezistente la radiații. Materialul filtrant în sine trebuie să își mențină integritatea structurală în condiții de expunere la radiații, motiv pentru care instalațiile nucleare utilizează adesea filtre HEPA din sticlă, mai degrabă decât materialul standard din fibră de sticlă pe care îl vedeți în camerele curate comerciale.

(Și înainte ca cineva să întrebe - da, filtrele complet din sticlă sunt semnificativ mai scumpe. Este vorba despre un cost de aproximativ 2-3 ori mai mare decât cel al filtrelor HEPA comerciale standard. Dar atunci când conțineți materiale radioactive, acesta este doar prețul de a face afaceri).

Izolare în timpul înlocuirii filtrului

Aici este locul în care designul BIBO își câștigă cu adevărat existența. Ideea principală a sistemelor bag-in-bag-out este de a permite înlocuirea sigură a filtrului fără a expune lucrătorii de întreținere la orice contaminare pe care filtrul a captat-o. În instalațiile nucleare, această contaminare poate include particule emițătoare alfa, surse de radiații beta sau izotopi emițători gamma.

Procedura standard de schimbare a BIBO implică:

1. Sigilarea filtrului contaminat într-o pungă de plastic în timp ce acesta este încă instalat în carcasă
2. Decuparea filtrului din cadrul de montare (încă în interiorul pungii sigilate)
3. Punerea în sac a filtrului contaminat a doua oară pentru o reținere suplimentară
4. Instalarea unui filtru nou utilizând o procedură inversă de introducere în sac
5. Validarea instalării noului filtru prin testarea etanșeității

Sună simplu, nu-i așa? Dar în aplicațiile nucleare, fiecare dintre acești pași trebuie să fie efectuat în conformitate cu protocoale stricte de siguranță împotriva radiațiilor, adesea cu monitorizare continuă a radiațiilor, urmărirea dozelor pentru lucrători și proceduri specializate de control al contaminării.

Anul trecut am asistat la schimbarea unui filtru la o instalație nucleară, care a durat aproape patru ore de la început până la sfârșit - în comparație cu 45 de minute pentru o procedură similară într-o cameră curată farmaceutică. Diferența? Studii privind radiațiile între fiecare etapă, teste de contaminare prin ștergere și niveluri multiple de supraveghere pentru a se asigura că nimic nu a mers prost.

A fost plictisitor? Absolut. A fost necesar? De asemenea, absolut.

Coșmarul reglementărilor (sau de ce proiectele nucleare BIBO durează o veșnicie)

Uite, nu am de gând să îndulcesc acest lucru - cerințele de reglementare pentru sistemele BIBO nucleare sunt intense. De genul "face ca GMP farmaceutice să pară simple", niveluri de intensitate.

În funcție de aplicația și locația specifică, s-ar putea să aveți de-a face cu:

• Cerințele Comisiei de reglementare nucleară (NRC) în SUA
• Standardele Agenției Internaționale pentru Energie Atomică (AIEA)
• Reglementări locale privind siguranța împotriva radiațiilor
• Limitele dozelor profesionale și principiile ALARA (As Low As Reasonably Achievable)
• Autorizații de mediu pentru emisiile atmosferice
• reglementări privind transportul deșeurilor radioactive (deoarece filtrele contaminate trebuie să ajungă undeva)

Am avut odată un client care a fost șocat - cu adevărat șocat - când i-am spus că termenul complet de proiectare, fabricare și validare pentru sistemul său nuclear BIBO ar fi de aproximativ 14 luni. "Dar am primit o ofertă de la un alt furnizor care a spus că o poate face în șase luni!", a protestat el.

Știți ce i-am spus? "Înseamnă că ori nu înțeleg aplicațiile nucleare, ori plănuiesc să facă economii care vă vor afecta în timpul punerii în funcțiune."

Se pare că am avut dreptate (nu că m-aș bucura sau ceva de genul ăsta). Au apelat la celălalt furnizor, care le-a livrat un echipament care nu a trecut testele inițiale de validare, deoarece procedura de închidere a sacului în sac nu a menținut o izolare adecvată în timpul schimbării simulate a filtrului. Întregul sistem a trebuit să fie reproiectat, ceea ce a durat... ați ghicit... aproximativ 14 luni de la data instalării lor inițiale.

Dacă vă confruntați cu provocări similare sau planificați modernizarea unei instalații nucleare, nu ezitați să mă contactați la [email protected] - sunt întotdeauna bucuros să discutăm despre termenele proiectului și așteptările realiste înainte de a vă angaja față de un furnizor care promite prea mult.

Aplicații nucleare din lumea reală (și de ce fiecare este diferită)

Iată ce mă deranjează la modul în care unii furnizori abordează sistemele BIBO nucleare: se comportă ca și cum ar fi o soluție unică. "Producem unități BIBO de calitate nucleară!", vor spune ei, ca și cum fiecare aplicație nucleară ar avea aceleași cerințe.

Este un nonsens total.

Permiteți-mi să detaliez câteva dintre diferitele aplicații nucleare cu care am lucrat și de ce fiecare necesită o abordare personalizată:

Centralele nucleare

Aceste instalații se ocupă în principal de contaminarea cu particule din zonele de manipulare a combustibilului, zonele de întreținere a reactoarelor și depozitarea echipamentelor contaminate. Particulele radioactive pot include produse de coroziune activate, particule de combustibil sau produse de fisiune.

Sistemele BIBO pentru centralele electrice necesită de obicei:

• Eficiență foarte ridicată a particulelor (grad HEPA sau ULPA)
• Construcție robustă pentru funcționare 24/7
• Sisteme redundante pentru zonele critice de ventilație
• Integrarea cu sistemele de monitorizare a radiațiilor din instalații
• Performanță extrem de fiabilă (deoarece opririle neplanificate costă milioane)

Medicina nucleară și producția radiofarmaceutică

Acesta este momentul în care lucrurile devin interesante din punct de vedere chimic. Nu aveți de-a face doar cu particule, ci și cu compuși radioactivi volatili, solvenți organici și subproduse de prelucrare chimică.

Am lucrat la un proiect pentru un producător de produse radiofarmaceutice care produce agenți de imagistică PET (adică tomografie cu emisie de pozitroni, pentru oricine nu este familiarizat cu medicina nucleară). Provocarea? Fluorul-18 radioactiv pe care îl foloseau există sub formă de gaz la temperatura camerei, astfel încât filtrarea standard a particulelor nu era suficientă.

Am ajuns să proiectăm un sistem cu:

• Paturi de cărbune activat pentru compuși radioactivi volatili
• Filtrare HEPA pentru captarea particulelor
• Construcție rezistentă la substanțe chimice (deoarece se foloseau și solvenți organici)
• Proceduri accelerate de înlocuire (deoarece F-18 are o perioadă de înjumătățire de 110 minute, astfel încât calendarul de producție este critic)

Întregul sistem trebuia să capteze atât izotopii radioactivi, cât și să respecte standardele de emisii de COV pentru activitatea de chimie organică pe care o desfășurau. Vorbim despre o durere de cap multidisciplinară.

Instalații de cercetare nucleară

Din experiența mea, instalațiile de cercetare sunt cele mai dificile aplicații nucleare, deoarece sursele de contaminare se schimbă constant. Într-o lună se lucrează cu tritiu (un izotop de hidrogen emițător beta), iar în luna următoare cu cercetarea plutoniului (emițător alfa, ceea ce reprezintă o cu totul altă provocare în materie de izolare).

Pentru aplicațiile de cercetare, flexibilitatea este esențială. Deseori proiectăm sisteme BIBO cu:

• Bănci de filtre modulare care pot fi reconfigurate
• Filtrare în mai multe etape pentru diferite tipuri de izotopi
• Sisteme îmbunătățite de monitorizare și alarmă
• Sisteme de documentare pentru urmărirea condițiilor experimentale

Prelucrarea deșeurilor nucleare

Aceasta este probabil cea mai solicitantă aplicație cu care am lucrat. Aveți de-a face cu cele mai nocive și mai concentrate materiale radioactive din ciclul combustibilului nuclear - materiale care sunt pregătite pentru depozitare sau eliminare pe termen lung.

Nivelurile de contaminare sunt cu câteva ordine de mărime mai mari decât la instalațiile nucleare operaționale, ceea ce înseamnă:

• Mai multe etape de filtrare HEPA (adesea 3-4 etape în serie)
• Pre-filtre care trebuie înlocuite frecvent
• Proceduri extrem de robuste de introducere-ieșire a bagajelor
• Capacități de monitorizare și operare de la distanță
• Integrarea ecranării pentru zonele cu radiații ridicate

Am vizitat odată o instalație de procesare a deșeurilor nucleare în care carcasa BIBO era instalată în spatele unui perete de beton cu ferestre de vizionare din sticlă cu plumb, iar toate schimbările de filtre erau efectuate cu ajutorul manipulatoarelor de la distanță. Tehnicienii de întreținere nu atingeau niciodată direct echipamentul - totul se făcea prin intermediul brațelor mecanice și al monitorizării video.

Acest proiect a fost absolut fascinant din punct de vedere ingineresc și, de asemenea, mi-a întărit complet respectul pentru oamenii care lucrează în domeniul gestionării deșeurilor nucleare. Ei se confruntă cu provocări la care majoritatea dintre noi, cei din industria camerelor curate, nu trebuie să ne gândim niciodată.

Caracteristici de proiectare care contează cu adevărat (bazate pe experiența nucleară reală)

În regulă, să intrăm în detalii despre ceea ce face un sistem nuclear BIBO bun. Acestea nu sunt informații de marketing - acestea sunt caracteristici pe care le-am văzut făcând diferența între instalațiile de succes și eșecurile costisitoare.

Integrarea monitorizării radiațiilor

Un sistem BIBO nuclear adecvat nu ar trebui să fie doar o carcasă de filtrare pasivă. Acesta trebuie să monitorizeze în mod activ fluxul de evacuare pentru nivelurile de radiații. Majoritatea sistemelor pe care le specific includ:

• Monitoare de aer continue (CAM) pe partea de evacuare
• Alarme de radiații integrate în sistemele de siguranță ale instalațiilor
• Înregistrarea datelor pentru documentația de conformitate cu reglementările
• Proceduri de oprire automată în cazul în care nivelurile de radiații depășesc punctele de referință

Am văzut instalații în care această monitorizare a detectat defecțiuni ale filtrelor înainte ca acestea să se transforme în breșe grave de izolare. Într-un caz, un filtru HEPA a dezvoltat o mică ruptură (probabil din cauza unui defect de fabricație), iar monitorul de radiații din aval a detectat niveluri ridicate în câteva minute. Sistemul s-a oprit automat, izolarea a fost menținută, iar noi am reușit să înlocuim filtrul defect înainte de a se produce vreo eliberare semnificativă.

Acesta este tipul de redundanță de siguranță care justifică costul suplimentar și complexitatea sistemelor BIBO nucleare adecvate.

Monitorizarea presiunii diferențiale și alarme

Încărcarea filtrului afectează performanța sistemului, în mod evident, dar în aplicațiile nucleare afectează și siguranța. Un filtru supraîncărcat poate dezvolta căi de ocolire, permițând aerului contaminat să se scurgă în jurul mediului filtrant, mai degrabă decât prin acesta.

Fiecare sistem nuclear BIBO ar trebui să aibă:

• Manometre diferențiale (manometre magnehelice sau traductoare electronice)
• Alarme de înaltă presiune care indică necesitatea înlocuirii filtrului
• Alarme de presiune scăzută care indică condiții de bypass sau defecțiuni ale sistemului
• Înregistrarea tendințelor și a datelor pentru întreținerea predictivă

Iată o comparație rapidă a modului în care stabilesc de obicei limitele diferențiale de presiune pentru diferite aplicații:

(Notă: W.G. = inches of water gauge, măsura standard a presiunii în aplicațiile HVAC. De asemenea, acestea sunt orientări aproximative bazate pe experiența mea - aplicația dvs. specifică poate varia).

Durata de viață mai scurtă a filtrelor în procesarea deșeurilor nu este o greșeală - aceste pre-filtru sunt afectate de sarcini mari de contaminare și trebuie înlocuite frecvent. Este costisitor și necesită multă forță de muncă, dar aceasta este doar realitatea acestei aplicații.

Detalii de proiectare a carcasei Bag-In-Bag-Out

Designul real al locuinței BIBO contează mai mult decât își dau seama majoritatea oamenilor. Am văzut unități care, din punct de vedere tehnic, corespundeau definiției BIBO, dar care erau un adevărat coșmar în ceea ce privește deservirea.

Caracteristici pe care le caut întotdeauna:

1. Volum adecvat al pungii: Sacul de reținere trebuie să fie suficient de mare pentru a cuprinde complet filtrul contaminat fără a se rupe în timpul îndepărtării. Am văzut instalații în care cineva a specificat saci subdimensionați pentru a economisi bani, iar lucrătorii au ajuns să se lupte cu sacii rupți în timpul înlocuirii. Nu este acceptabil atunci când aveți de-a face cu contaminare radioactivă.

2. Suprafețe interioare netede: Orice muchii ascuțite sau proeminențe din interiorul carcasei pot perfora pungile în timpul instalării sau îndepărtării filtrului. Interiorul trebuie să fie neted, din oțel inoxidabil lustruit, cu colțuri rotunjite.

3. Acces ergonomic: Schimbarea filtrelor în echipamentul complet de protecție (uneori inclusiv respiratoarele) este deja o provocare. Designul carcasei trebuie să facă procedura cât mai simplă posibil, cu căi de acces clare și mecanisme de montare intuitive.

4. Iluminare și vizibilitate adecvate: Acest lucru poate părea minor, dar încercarea de a efectua o procedură de introducere-ieșire a bagajelor în condiții de iluminare slabă duce la greșeli. Instalațiile bune includ iluminare suplimentară cu LED-uri în jurul carcasei.

5. Acces fără scule sau cu scule minime: Cu cât sunt necesare mai puține unelte pentru accesul la filtru, cu atât sunt mai puține șanse ca uneltele să cadă, ca elementele de fixare să se desprindă sau ca alte incidente să apară în timpul unei proceduri cu miză mare.

Considerații structurale pentru ecranare

În funcție de nivelurile de radiații implicate, carcasele BIBO ar putea avea nevoie să suporte o greutate semnificativă din cauza protecției cu plumb, a barierelor de beton sau a altor măsuri de protecție împotriva radiațiilor.

Am lucrat la un proiect în care specificațiile inițiale privind carcasa BIBO nu țineau cont de ecranarea care urma să fie adăugată în timpul instalării. Atunci când instalația a încercat să atașeze panouri plumbuite la carcasă (pentru a reduce expunerea la radiații în timpul schimbării filtrelor), structura carcasei nu a fost adecvată și a început să se deformeze.

Am sfârșit prin a fi nevoiți să fabricăm o carcasă complet nouă, cu o armătură structurală consolidată - o lecție costisitoare despre importanța înțelegerii din timp a cerințelor complete de instalare, nu doar a specificațiilor de filtrare.

Validarea performanței (de ce testarea durează o veșnicie, dar contează)

Bine, trebuie să mă descarc un minut în legătură cu testarea validării. Este plictisitoare, consumatoare de timp, costisitoare și absolut nenegociabilă pentru aplicațiile nucleare.

Procesul de validare pentru sistemele BIBO nucleare include de obicei:

Testare în fabrică (înainte de expediere)

• Testarea scanării filtrului HEPA (provocare cu aerosoli DOP sau PAO)
• Verificarea căderii de presiune de-a lungul filtrului
• Testarea sub presiune a carcasei (pentru a verifica integritatea izolării)
• Simularea procedurii bag-in-bag-out
• Certificarea materialelor rezistente la radiații
• Testarea calității sudării (de obicei prin penetrare cu vopsea sau inspecție radiografică)
• Pregătirea pachetului de documentație

De obicei, prevăd un buget de 2-3 săptămâni pentru testarea completă în fabrică, și asta cu o echipă de testare experimentată. Prin grăbirea acestei faze, defectele se strecoară și cauzează probleme în timpul punerii în funcțiune.

Testarea instalării la fața locului

Odată ce unitatea ajunge la instalația nucleară, are loc o întreagă rundă suplimentară de teste:

• Verificarea integrității instalației
• Testarea etanșeității racordurilor conductelor
• Verificarea debitului de aer al sistemului
• Calibrarea și testarea monitorului de radiații
• Testarea funcțională a sistemului de alarmă
• Verificarea sistemului de presiune diferențială
• Demonstrarea completă a procedurii "bag-in-bag-out" (de obicei observată de personalul de securitate radiologică al unității)
• Revizuirea documentației "As-built"

Această fază durează de obicei 3-5 săptămâni, în funcție de restricțiile de acces la instalație, de cerințele de siguranță împotriva radiațiilor și de coordonarea cu alte meserii.

Validarea operațională

Chiar și după testarea instalării, există de obicei o perioadă de validare operațională în care sistemul funcționează în condiții reale de proces, cu monitorizare și documentare îmbunătățite:

• Monitorizarea continuă a radiațiilor cu rezultate documentate
• Studii periodice privind contaminarea
• Eșantionarea și analiza aerului evacuat
• Măsurarea ratei de încărcare a filtrului
• Evoluția performanței sistemului
• Urmărirea dozei la lucrători în timpul primei înlocuiri a filtrului
• Documentarea oricăror abateri sau probleme de performanță

Această fază poate dura 3-6 luni înainte ca unitatea să considere sistemul complet validat și operațional.

Da, este un proces lung. Da, este costisitor. Dar ați vrea să fiți persoana care a sărit peste pașii de validare și care mai târziu a avut o eliberare radioactivă din cauza unui eșec al izolării? Eu cu siguranță nu aș vrea.

Probleme comune (și cum am învățat să le evit)

Permiteți-mi să vă împărtășesc câteva dintre problemele pe care le-am întâlnit de-a lungul anilor și modul în care le abordez acum:

Problema #1: Sisteme subdimensionate

La începutul carierei mele, am făcut greșeala de a dimensiona un sistem nuclear BIBO pe baza cerințelor nominale privind debitul de aer, fără un factor de siguranță adecvat. Din punct de vedere tehnic, sistemul îndeplinea specificațiile, dar funcționa aproape la capacitate maximă, ceea ce însemna:

• Costuri energetice ridicate
• Încărcarea accelerată a filtrului
• Nu există capacitate pentru condiții de suprasolicitare sau modificări ale procesului
• Dificultate în menținerea presiunii negative în timpul perioadelor de cerere ridicată

Acum, de obicei, supradimensionez sistemele de ventilație nucleară cu cel puțin 20-30% pentru a asigura o performanță fiabilă în toate condițiile de funcționare. Costurile inițiale sunt mai mari, dar beneficiile operaționale merită.

Problema #2: Ignorarea controlului umidității

Iată un lucru care m-a surprins: umiditatea poate afecta semnificativ performanța filtrelor HEPA în aplicațiile nucleare, în special în instalațiile de coastă sau în climatele umede.

Umiditatea ridicată poate provoca:

• Creșterea căderii de presiune a filtrului (deoarece mediul absoarbe umezeala)
• Potențial de dezvoltare microbiană pe filtre (care poate complica eliminarea deșeurilor radioactive)
• Probleme de coroziune cu carcasele și suporturile metalice
• Dificultăți cu procedurile de introducere-ieșire a sacilor (umiditatea face ca sacii să se lipească între ei)

Acum specific întotdeauna controlul umidității (dezumidificare sau materiale rezistente la umiditate) pentru instalațiile nucleare din medii umede. Într-o instalație nucleară de coastă, am adăugat dezumidificarea desicantă în amonte de unitățile BIBO, ceea ce a prelungit durata de viață a filtrului cu aproximativ 40% și a eliminat problemele recurente de coroziune.

Problema #3: Proceduri inadecvate de schimbare a filtrelor

Acesta este un aspect important. Sistemul BIBO în sine ar putea fi perfect proiectat, dar dacă unitatea nu are proceduri de schimbare a filtrelor bine documentate și bine puse în practică, se pot produce evenimente de contaminare.

Am început să solicit elaborarea de proceduri cuprinzătoare ca parte a proiectelor BIBO nucleare:

• Proceduri scrise pas cu pas cu fotografii
• Sesiuni de formare pentru personalul de întreținere
• Practică de schimbare simulată (cu echipamente non-radioactive)
• Validarea procedurilor sub supravegherea securității radiologice
• cursuri periodice de perfecționare (cel puțin o dată pe an)

Aceasta adaugă timp și costuri la proiecte, dar prima dată când vedeți o schimbare profesională și fără probleme a filtrului efectuată de o echipă bine pregătită, vă dați seama că investiția merită cu prisosință.

Dacă vă confruntați cu elaborarea unor proceduri eficiente de schimbare a filtrelor sau aveți nevoie de ajutor pentru instruirea personalului de întreținere, trimiteți-mi un mesaj la [email protected] - am acumulat de-a lungul anilor o mulțime de modele de proceduri și materiale de instruire care v-ar putea scuti de unele dureri de cap.

Verificarea realității costurilor (nimeni nu vrea să vorbească despre asta, dar să fim sinceri)

În regulă, să vorbim despre bani. Sistemele nucleare BIBO sunt scumpe. Foarte scumpe în comparație cu echipamentele standard de filtrare pentru camere curate.

Iată o comparație aproximativă bazată pe proiectele la care am lucrat recent (acestea sunt cifre aproximative - aplicația dvs. specifică va varia):

De ce o diferență de cost atât de mare?

• Materiale: Materiale rezistente la radiații, construcție din oțel inoxidabil, garnituri și etanșări specializate
• Inginerie: Proiectare personalizată, modelare computațională, integrarea sistemelor de siguranță
• Testare: Testare cuprinzătoare în fabrică și pe teren, documentație de validare
• Conformitate: Documente de reglementare, revizuiri ale securității nucleare, sprijin pentru acordarea licențelor
• Instalare: Contractori specializați, supravegherea securității radiațiilor, punerea în funcțiune extinsă
• Operațiuni: Filtre specializate, costuri de eliminare a deșeurilor radioactive, monitorizare îmbunătățită

Este scump? Absolut. Dar iată care este treaba - costul unui eveniment de contaminare, al expunerii la radiații sau al unei acțiuni de punere în aplicare a reglementărilor este cu mult mai mare decât costul unei acțiuni corecte de la prima dată.

Am văzut instalații care încearcă să renunțe la sistemele BIBO nucleare și niciodată nu se termină cu bine. Fie se trezesc cu echipamente care nu îndeplinesc cerințele de reglementare (și trebuie să fie înlocuite), fie au probleme de performanță care compromit siguranța și creează nevoi de remediere costisitoare.

Sfatul meu sincer: dacă nu vă puteți permite să efectuați BIBO nuclear în mod corespunzător, ar trebui să reconsiderați dacă instalația dvs. este pregătită pentru operațiuni cu materiale radioactive. Acesta nu este un domeniu în care "suficient de bun" este acceptabil.

Colaborarea cu furnizorii (cum să separați experiența nucleară de afirmațiile de marketing)

Iată ceva care mă frustrează: numărul de furnizori care pretind capacitatea nucleară pe baza unei experiențe reale minime. Fabricarea unei carcase de filtru HEPA nu te face calificat pentru aplicații nucleare - este un joc complet diferit.

Atunci când evaluez furnizorii de echipamente nucleare BIBO, iată care sunt întrebările pe care le pun:

Verificarea experienței

• "Câte instalații nucleare ați finalizat în ultimii cinci ani?" (Vreau cifre concrete, nu afirmații vagi)
• "Îmi puteți furniza contacte de referință la instalațiile nucleare?" (și apoi chiar le sun)
• "Care este experiența dumneavoastră cu [izotop specific sau aplicație relevantă pentru proiectul meu]?"
• "Ce aprobări sau certificări de reglementare nucleară deține echipamentul dumneavoastră?"

Capacitate tehnică

• "Spuneți-mi care este abordarea dvs. pentru selectarea materialelor rezistente la radiații."
• "Cum validați eficiența izolării bag-in-bag-out?"
• "Ce experiență aveți în integrarea monitorizării radiațiilor?"
• "Descrieți un proiect nuclear dificil și modul în care ați făcut față provocărilor."

Calitate și documentație

• "Ce sistem de management al calității aplicați?" (Caut cel puțin ISO 9001, de preferință programe de asigurare a calității specifice domeniului nuclear)
• "Ce documentație însoțește echipamentul?" (instalațiile nucleare necesită o documentație extinsă)
• "Cum gestionați cerințele privind trasabilitatea materialelor nucleare?"
• "Care este abordarea dumneavoastră cu privire la gestionarea configurației și controlul modificărilor?"

Dacă un furnizor nu poate oferi răspunsuri sigure și detaliate la aceste întrebări, acesta este un semnal de alarmă. Aveți nevoie de cineva care are experiență reală în domeniul aplicațiilor nucleare, nu de cineva care tratează problema ca pe un alt proiect de cameră curată.

Tendințe viitoare (Ce se schimbă de fapt vs. Marketing Hype)

Industria nucleară se mișcă încet - ceea ce este probabil un lucru bun atunci când ai de-a face cu siguranța radiațiilor - dar există unele evoluții legitime care merită atenție:

Reactoare modulare mici (SMR)

Se vorbește mult despre SMR ca fiind viitorul energiei nucleare. Din perspectiva unui sistem BIBO, aspectul interesant al SMR-urilor este că sunt proiectate pentru fabricarea în fabrică și instalarea modulară.

Acest lucru ar putea face ca echipamentele nucleare BIBO să fie mai puțin costisitoare (o nebunie, nu-i așa?), deoarece sistemele pot fi proiectate, fabricate și testate ca module integrate, mai degrabă decât ca instalații unice personalizate. Sunt prudent optimist și cred că acest lucru ar putea reduce costurile echipamentelor nucleare de tratare a aerului cu aproximativ 20-30% în următorul deceniu.

Sau s-ar putea să nu iasă deloc. Timpul va spune.

Medii de filtrare avansate

Există cercetări în curs de desfășurare privind medii filtrante avansate care sunt mai rezistente la radiații, au o durată de viață mai lungă sau oferă o eficiență mai bună de captare pentru izotopi specifici.

Am văzut niște lucrări interesante pe:

• Filtre HEPA îmbunătățite electrostatic, optimizate pentru particule radioactive
• Mediu hibrid carbon/HEPA pentru captarea simultană a particulelor și a fazei gazoase
• Mediu filtrant din nanofibre cu stabilitate îmbunătățită la radiații

Va deveni ceva din toate acestea ceva obișnuit? Sincer, nu știu. Industria nucleară este (în mod corespunzător) conservatoare în ceea ce privește adoptarea de noi tehnologii, astfel încât chiar și evoluțiile promițătoare ar putea dura 10-15 ani pentru a fi acceptate pe scară largă.

Operare și întreținere de la distanță

Aceasta este probabil cea mai realistă evoluție pe termen scurt. Capacitatea de a monitoriza, opera și chiar de a efectua unele activități de întreținere de la distanță reduce expunerea lucrătorilor la radiații și îmbunătățește eficiența operațională.

Văd un interes din ce în ce mai mare pentru:

• Monitorizarea presiunii diferențiale a filtrului de la distanță cu algoritmi de întreținere predictivă
• Sisteme automatizate de bag-in-bag-out care reduc la minimum implicarea directă a lucrătorilor
• Sisteme robotizate sau semi-robotizate de schimbare a filtrelor
• Monitorizare avansată a radiațiilor cu analiză în timp real a datelor

YOUTH Clean Tech a explorat unele dintre aceste tehnologii și cred că vom asista la o adoptare din ce în ce mai mare în următorii 5-10 ani, în special în aplicații cu radiații ridicate, cum ar fi prelucrarea deșeurilor.

Elementul uman (deoarece echipamentul este doar o parte a poveștii)

Știți ce determină cu adevărat succesul sistemelor nucleare BIBO? Oamenii care le operează și le întrețin.

Am văzut instalații perfecte din punct de vedere tehnic care au eșuat pentru că personalul instalației nu a fost instruit corespunzător sau nu a înțeles natura critică a muncii lor. Și am văzut echipamente mai vechi, mai puțin ideale, care au funcționat în siguranță timp de zeci de ani pentru că echipa de întreținere era absolut hotărâtă să facă lucrurile cum trebuie.

Câteva observații din anii de lucru cu personalul instalațiilor nucleare:

Cultura siguranței

Instalațiile nucleare care iau în serios securitatea radiațiilor au o cultură fundamental diferită față de instalațiile în care aceasta este tratată ca o bifă de verificare a conformității. Poți simți asta când intri - atenția la detalii, atitudinea interogativă, lipsa dorinței de a lua scurtături.

Această cultură are un impact direct asupra performanței sistemului BIBO. Atunci când lucrătorii înțeleg de ce sunt importante procedurile bag-in-bag-out, le îndeplinesc cu atenție și corect. Atunci când este doar o altă sarcină de bifat, se întâmplă greșeli.

Investiții în formare

Cele mai bune instalații nucleare investesc masiv în formare - nu doar în calificarea inițială, ci și în practica continuă, în cursuri de perfecționare și în îmbunătățirea continuă a procedurilor.

Îmi amintesc că am vizitat o instalație în care se efectuau simulări de schimbare a filtrelor trimestrial, chiar dacă schimbarea efectivă a filtrelor avea loc doar o dată sau de două ori pe an. "Vrem memorie musculară", mi-a spus supervizorul de întreținere. "Când lucrăm cu filtre fierbinți, nu vrem ca nimeni să se gândească la pași - vrem să fie ceva automat."

Acesta este nivelul de angajament care menține siguranța oamenilor.

Responsabilizarea echipei de întreținere

În instalațiile nucleare bune, personalul de întreținere are autoritatea de a opri lucrările dacă ceva nu pare în regulă, de a pune la îndoială procedurile și de a sugera îmbunătățiri. Nu există nicio presiune pentru a se grăbi cu schimbările de filtre sau pentru a sări peste etapele de validare.

Am văzut cum schimburile de filtre au fost suspendate pentru că cineva a observat o pungă care părea ușor ruptă. Era mai bine să se ia o oră în plus și să se aducă o pungă nouă decât să se riște eliberarea unei contaminări - iar cultura instalației a sprijinit complet această decizie.

Recomandări practice (ce i-aș spune cuiva care începe astăzi un proiect BIBO nuclear)

În regulă, dacă planificați un proiect BIBO nuclear, iată înțelepciunea mea condensată din anii în care am făcut acest lucru:

1. Începeți cu o evaluare completă a pericolelor
Nu presupuneți că înțelegeți sursele de contaminare. Colaborați cu personalul de securitate radiologică, inginerii de proces și personalul de exploatare pentru a caracteriza pe deplin ceea ce trebuie să conțină sistemul BIBO. Includeți scenariile cele mai pesimiste, nu doar funcționarea normală.

2. Implicarea timpurie a autorităților de reglementare
Nu proiectați și construiți un sistem și apoi întrebați dacă acesta îndeplinește cerințele de reglementare. Purtați discuții preliminare cu NRC (sau cu organismul dumneavoastră de reglementare local) pentru a înțelege așteptările acestora și orice cerințe specifice amplasamentului.

3. Buget realist
Utilizați estimările de costuri pe care le-am furnizat anterior ca punct de plecare și adăugați o rezervă. Proiectele nucleare se confruntă întotdeauna cu provocări neașteptate. De obicei, recomand o rezervă de 20-30% pentru instalațiile BIBO nucleare.

4. Planificați pentru termene lungi de livrare
De la proiectarea inițială până la sistemul operațional, așteptați-vă la minimum 12-18 luni, posibil 24+ luni pentru aplicații complexe. Oricine promite o livrare mai rapidă fie nu înțelege cerințele nucleare, fie face economii.

5. Investiți în formare
Nu tratați formarea ca pe un aspect secundar. Prevedeți un buget pentru formarea inițială cuprinzătoare, elaborarea procedurilor, simulări de schimbare și cursuri de perfecționare continuă. Aceasta ar putea reprezenta 10-15% din costul total al proiectului și merită fiecare bănuț.

6. Documentați totul
Instalațiile nucleare trăiesc și mor prin documentație. Asigurați-vă că furnizorul furnizează o documentație completă și completați-o cu proceduri specifice amplasamentului, înregistrări de formare, jurnale de întreținere și înregistrări de validare.

7. Plan pentru eliminare
Aceste filtre contaminate trebuie să ajungă undeva. Asigurați-vă că înțelegeți clasificarea deșeurilor radioactive, căile de eliminare și costurile înainte de a începe operațiunile. Costurile de eliminare pot fi șocant de mari - uneori $5.000-20.000+ per filtru, în funcție de nivelul de contaminare.

8. Luați în considerare costurile ciclului de viață
Costul inițial al echipamentului este doar începutul. Costurile anuale de exploatare (filtre, eliminare, întreținere, monitorizare) depășesc adesea costul inițial de capital pe durata de viață a sistemului. Luați decizii bazate pe costul total de proprietate, nu doar pe prețul de achiziție.

Gânduri finale (pentru că am divagat destul de mult)

Sistemele nucleare BIBO sunt dificile, costisitoare și absolut esențiale pentru siguranța operațiunilor care implică materiale radioactive. Acestea nu sunt genul de echipamente pe care să le tratați cu indiferență sau să încercați să le transformați în mediocritate.

Dar iată ce îmi place cu adevărat la această activitate: atunci când sunt realizate corect, aceste sisteme protejează lucrătorii de pericole grave pentru sănătate, permit utilizări benefice ale tehnologiei nucleare (cum ar fi tratamentul cancerului) și demonstrează că putem manevra în siguranță una dintre cele mai puternice și periculoase forțe ale naturii.

De fiecare dată când văd o schimbare fără probleme a filtrelor, în care lucrătorii rămân mult sub limitele de doză, de fiecare dată când un monitor de radiații detectează o problemă potențială înainte ca aceasta să devină o problemă, de fiecare dată când o instalație funcționează ani de zile fără un incident de contaminare - atunci îmi amintesc de ce este importantă această muncă.

Este perfect? Nu. Există provocări, frustrări și lucruri care mă țin trează noaptea? Categoric. Dar alternativa - tratarea controlului contaminării nucleare ca "doar o altă aplicație de cameră curată" - este complet inacceptabilă.

Dacă lucrați la aplicații nucleare și doriți să discutați despre provocările de proiectare, selectarea furnizorilor sau cerințele de reglementare, sunt întotdeauna bucuros să discutăm. Nu ezitați să mă contactați la [email protected] - poate că nu am toate răspunsurile, dar am făcut suficiente greșeli de-a lungul anilor pentru a vă ajuta să evitați unele dintre capcanele comune.

Iar dacă sunteți un operator de instalație nucleară și citiți aceste rânduri - vă mulțumim că luați în serios controlul contaminării. Munca pe care o faceți pentru a menține siguranța instalațiilor trece adesea neobservată, dar este absolut vitală.

Fiți în siguranță și nu vă zgârciți la sistemele BIBO.

Referințe:

[1] Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA). "Proiectarea sistemelor de ventilație pentru instalațiile nucleare". IAEA Safety Standards Series No. NS-G-1.10, 2003.

[2] U.S. Nuclear Regulatory Commission. "High-Efficiency Particulate Air Filter Units" (Unități de filtrare a aerului cu particule de înaltă eficiență). Regulatory Guide 3.12, Rev. 2, 2001.

[3] American National Standards Institute/American Society of Mechanical Engineers. "Nuclear Facilities - Testing of Nuclear Air Treatment, Heating, Ventilating, and Air Conditioning Systems." ANSI/ASME N510-2007.