Nukleare Sicherheit – Remote Deployment mit Laserscannern

Remote Deployment mit Laserscannern in kontaminierten Umgebungen mit Software zur Abbildung von Deformationen für 3D-Punktewolken-Modelle

Ein zentraler Sicherheitsaspekt beim Betrieb eines Atomreaktors oder einer nuklearen Entsorgungsanlage ist die Kontrolle und der sichere Einschluss von radioaktivem Material, wobei Risikobeurteilung und Management mittels regelmäßiger Inspektionen einen wesentlichen Bestandteil des Sicherheitsmanagements und eine aufsichtsbehördliche Vorgabe sind.

In Anbetracht der Herausforderungen, die die Arbeit in strahlungskontrollierten Umgebungen mit sich bringt, steht nur eine begrenzte Auswahl an kontaktlosen Techniken zur Fernuntersuchung zur Verfügung. Aus diesem Grund war die Sichtprüfung bisher die am häufigsten angewandte Technik –obwohl sie auf die Erkennung offensichtlicher Defekte beschränkt ist und eine gute Sehkraft sowie Beleuchtung erfordert. Sehr häufig liefert sie subjektive und in Bezug auf die Abmessungen wenig informative Befunde.

Seit einigen Jahren erlaubt das Remote Deployment mit Laserscannern in kontaminierten Umgebungen die Erfassung präziserer Vermessungsdaten. Mittels der systematischen Emission von Millionen von Laserstrahlen tätigt ein 3D-Laserscanner (z. B. der FARO Focus3D) akkurate Messungen hinsichtlich der Entfernungen zu Objekten. Das Ergebnis ist ein 3D-Modell, das oft als „Punktewolke“ bezeichnet wird.

Ein zentraler Sicherheitsaspekt beim Betrieb eines Atomreaktors oder einer nuklearen Entsorgungsanlage ist die Kontrolle und der sichere Einschluss von radioaktivem Material, wobei Risikobeurteilung und Management mittels regelmäßiger Inspektionen einen wesentlichen Bestandteil des Sicherheitsmanagements und eine aufsichtsbehördliche Vorgabe sind.
Durch die Vernetzung einzelner Punkte der Punktewolke kann die Form des jeweiligen Objekts extrapoliert werden. Wie bei anderen physikalischen Messsystemen unterliegen alle gesammelten Daten statistischem Rauschen. Deshalb kann ein durch Vernetzung roher Punktewolkendaten erstelltes Oberflächenprofil sehr grobkörnig sein und die gesamte geometrische Darstellung des Objekts verschleiern.

Point Cloud Engineering ist eine maßgeblich von Geopticks Ltd entwickelte innovative neue Technologie, die sich mit der Erkennung und Beseitigung des statistischen Rauschens bei Punktewolkendaten befasst. Mit Hilfe dieser Technik erhält man glatte Punktewolkenoberflächen, ohne dass dabei die tatsächliche Objektform verändert würde. Mathematisch gesprochen besteht der Vorteil von Point Cloud Engineering darin, dass jede präzise vernetzte Flächennormale aus vier benachbarten Punkten auf einem quadratischen Gitter benachbarte Flächennormalen in weit größeren Abständen schneidet.

Steve Foster, Technical Manager (Encapsulation) bei Sellafield Ltd., erläutert:
„Die Zustandsüberwachung der Anlage, der Ausrüstung und der Produkte am Standort Sellafield ist ein zentraler Aspekt des gesamten Standortmanagements. Sie verbessert die Zuverlässigkeit der Ausrüstung und ermöglicht den Nachweis nuklearer Sicherheit. Es zeigte sich, dass man eine kontaktlose Methode zur Messung von dimensionalen Veränderungen über mehrere Jahre mit einer Genauigkeit von 1 mm oder besser benötigte, um die laufende Zustandsüberwachung des radioaktiven Abfalls zu unterstützen. Da der Laserscanner in einer radioaktiven Umgebung betrieben wird, muss er zu seinem Schutz entfernt werden können, wenn er nicht im Einsatz ist. Die Arbeit von Geopticks in Bezug auf die Glättung von Punktewolken und vergleichendes Scannen nach langen Zeiträumen ohne die Notwendigkeit präziser Positionierung von Laserscanner und Zielobjekt wird von der Atomindustrie ausgesprochen positiv aufgenommen, erhöht sie doch den Nutzen von Laserscannern in einem Bereich, in dem noch so kleine, aber mitunter bedeutende Abmessungsveränderungen mittels kontaktloser Methoden gemessen werden müssen. Wir freuen uns, dass uns diese neue Technologie nun zur Verfügung steht.“

Dank der hervorragenden Oberflächengestaltung können mathematische Operationen durchgeführt werden – die Subtraktion der überlappenden Normalenlängen erlaubt die Berechnung des Abstands zwischen zwei vernetzten Oberflächen oder, mit anderen Worten, die Feststellung der Breite von Oberflächenablenkungen oder -verformungen.