Reality Capture Arbeitsabläufe setzen neue Maßstäbe für die Sicherheit bei der Stilllegung von Kernkraftwerken

Der Prozess der Stilllegung eines Kraftwerks, das Kernmaterial enthält, ist sowohl komplex als auch besonders gefährlich. In jeder Anlage kann es Bereiche geben, in denen die Strahlenbelastung höher ist als in anderen - und das übergreifende Prinzip für die Arbeit in diesen Bereichen besteht darin, die Arbeiten in möglichst kurzer Zeit auszuführen und dabei Abstand und Abschirmung von den Strahlungsquellen einzuhalten(ALARA-Prinzip, "As Low As Reasonably Achievable"). Der Grundsatz, die Expositionszeit "so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar" zu halten, ist ein Eckpfeiler der Sicherheit in der Nuklearindustrie: Je weniger Zeit man in kontrollierten Bereichen verbringt, desto besser - aus Kosten- und Sicherheitssicht.

Bei Neubauprojekten ist es einfacher, diese komplexe Planung mit detaillierten 3D-Modellen durchzuführen, aber für die älteren Anlagen, die in ganz Europa stillgelegt werden, gibt es keine solchen 3D-Modelle. In einem Umfeld, in dem Zeit ein kritisches Element ist, hat das herkömmliche terrestrische Laserscanning-Verfahren klare Nachteile - die Arbeit vor Ort ist langsam und man kommt dabei mit den Anlagenstrukturen in Kontakt. Die Scanning-Experten haben möglicherweise keine Genehmigung oder Ausbildung, um kritische Bereiche zu betreten, und sie erhöhen auch ihr eigenes persönliches Risiko der Exposition.

eSite wurde 2019 als Serviceeinheit von Fortum gegründet und ist ein Anbieter von Virtual-Reality-Lösungen für die Industrie, dem komplexe Umgebungen von Anlagen, Fabriken und Baustellen nicht fremd sind. So setzt Fortum Nuclear Services eSite beispielsweise beim ersten nuklearen Stilllegungsprojekt in Finnland ein, der Stilllegung des Forschungsreaktors FiR 1. Sicheres Arbeiten in der Nuklearindustrie ist aus offensichtlichen Gründen ein zentrales Anliegen, und die nukleare Sicherheit in Finnland wird seit mehr als 40 Jahren kontinuierlich verbessert.

Durch die Erstellung realistischer 3D-Punktwolkenmodelle aus Reality Capture von Bereichen, die als nächstes stillgelegt werden sollen, kann eine zusätzliche Sicherheitsebene geschaffen werden. Da die Zeit, die die Bediener vor Ort mit der Durchführung von Stilllegungsarbeiten verbringen, so kurz wie möglich gehalten werden muss, ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Arbeitsverfahren, die sie befolgen, sowohl effizient als auch korrekt sind. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies gelingt, steigt, wenn sie in der virtuellen Realität, die mit Reality Capture erstellt wurde, geprobt werden, sagt Miko Olkkonen, Leiter von eSite.

"Ein Raum oder ein Bereich in einem Kernkraftwerk, der stillgelegt werden muss, bedeutet, dass man dort hineingehen und einige Rohre durchtrennen muss, die früher radioaktives Wasser enthielten, und das auf sichere Weise. Das bedeutet auch, dass man alles tun muss, um dies so schnell und sicher wie möglich und mit der geringsten Strahlendosis zu tun."

Bei der virtuellen Planung der Arbeitsabläufe ist es möglich, diese so zu verfeinern, dass sie schnell und präzise durchgeführt werden können und Strahlungsherde vermieden werden. Jede Handlung im Kontrollbereich der Anlage bedeutet Zeit, die man der Strahlung aussetzt. Das Prinzip "so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar" steht hinter jeder dieser Entscheidungen. In Kombination mit anderen Sensoren, die ebenfalls Strahlung abbilden können, kann eine Überlagerung von Strahlungs-Hotspots in die Visualisierungen eingefügt werden, um Risikobereiche frühzeitig zu erkennen.

"Wir können die Reality Capture am Morgen erstellen, sie am Nachmittag bearbeiten, den Scan in eine Virtual-Reality-Brille einfügen, und die Mitarbeiter vor Ort können die Arbeiten üben, die sie für einen 15-minütigen Schnitt des Rohrs durchführen müssen. In der virtuellen Realität kann man üben, wo man hingeht, was man tut, wo man seine Ausrüstung aufbewahrt. Man kann üben, wie man schneller und mit weniger Schritten vorankommt und heiße Stellen vermeidet. Natürlich ändert sich die Umgebung während der Stilllegung, und der Vorteil ist, dass man die ursprüngliche Reality Capture verwerfen kann, und wenn man das nächste Mal an dieser Stelle arbeiten muss, nimmt man eine neue Reality Capture von diesem Moment", sagt Olkkonen.

In den finnischen Kernkraftwerken, in denen Fortum Nuclear Services und eSite tätig sind, gibt es radioaktive Bereiche und Räume, die nur an wenigen Tagen im Jahr während der jährlichen Abschaltung des Kernkraftwerks für Menschen zugänglich sind. Während dieser wenigen Tage werden Hunderte von Wartungsarbeiten nach einem minutengenauen Zeitplan durchgeführt.

Seit einem Jahrzehnt besteht die beste Praxis darin, diese Bereiche zu betreten und stationäres Laserscanning durchzuführen. Dies ermöglichte die Planung der Stillstandsarbeiten für das nächste Jahr während der Betriebsphase der Anlage, obwohl die Bereiche nicht physisch zugänglich sind. Selbst bei 10-stündigen Scanarbeiten konnten wir nur begrenzte Abschnitte erfassen.