هسته‌ای در صنعت ــ ۳۵ | کنترل ترک‌های میکروسکوپی بال و بدنه هواپیما با پرتو هسته‌ای

- اخبار اقتصادی -خبرگزاری تسنیم؛ گروه اقتصادی ــهواپیماها در طول پرواز در معرض تنش‌های گردیدید مکانیکی، حرارتی و دینامیکی قرار دارند. این شرایط در طول زمان باعث ایجاد ترک‌های میکروسکوپی در بدنه و بال‌ها خواهد گردید. ترک‌های ریز اگر به‌موقع شناسایی نشوند، به‌تدریج رگردید کرده و به شکست ساختاری منجر می‌شوند. فناوری پرتوی گاما ابزاری پیشرفته برای آشکارسازی این ترک‌ههست که بدون نیاز به باز کردن سازه و تنها با تابش پرتو، امکان ارزیابی دقیق و سریع را فراهم انجام می‌دهد. این روش به صنعت هوایی کمک انجام می‌دهد تا ایمنی پرواز افزایش یافته و هزینه‌های نگهداری کاهش یابد.بیشتر بخوانیدهسته‌ای در صنعت ــ 31 | پایش و کنترل نشت نفت با ایزوتوپ‌هاهسته‌ای در صنعت ــ 32 | هستریل‌سازی بسته‌بندی دارو با فناوری هسته‌ایضرورت و اهمیت پایش ترک‌های ریزآمارهای بین‌المللی نشان می‌دهد که درصد قابل‌توجهی از سوانح هوایی ناشی از شکست سازه‌ای هست. ترک‌های میکروسکوپی اغلب عامل اولیه این شکست‌ها هستند. روش‌های سنتی مانند بازرسی چشمی یا هستفاده از اولتراسونیک در چندین موارد توانایی تشخیص ترک‌های زیرسطحی را ندارند. پرتو گاما به‌دلیل قدرت نفوذ بالا و دقت در تفکیک تغییرات چگالی، امکان شناسایی زودهنگام این نواقص را فراهم انجام می‌دهد. ضرورت هستفاده از این فناوری به‌ویژه در هواپیماهای مسافربری که ایمنی صدها نفر در هر پرواز به سلامت سازه آن‌ها وابسته هست، دوچندینان خواهد گردید.اصول علمی پرتوی گاما در شناسایی ترک‌هاپرتوی گاما تابش الکترومغناطیسی پرانرژی هست که امکان داردد از میان مواد متراکم مانند آلیاژهای فلزی عبور کند. زمانی که پرتو از ماده عبور انجام می‌دهد، ترک‌ها و نواقص داخلی موجب تغییر در گردیدت پرتو خروجی می‌شوند. این تغییرات توسط دتکتورهای حساس ثبت و به تصویر یا داده قابل تحلیل تبدیل می‌شوند. در واقع، تفاوت میزان جذب پرتو در ناحیه سالم و ناحیه دارای ترک، مبنای تشخیص هست. این اصل علمی باعث گردیده پرتو گاما یکی از دقیق‌ترین ابزارها در شناسایی ترک‌های میکروسکوپی در صنعت هوایی باگردید.سامانه‌های پرتودهی برای بازرسی هواپیما از چندین بخش اصلی تشکیل گردیده‌اند. منبع پرتوزا، معمولاً کبالت-60 یا سزیم-137، پرتوهای گاما را تولید انجام می‌دهد. سیستم دتکتور شامل فیلم‌های رادیوگرافی یا آشکارسازهای دیجیتال هست که تغییرات گردیدت پرتو را ثبت انجام می‌دهد. واحد پردازش داده با کمک نرم‌افزارهای تحلیلی تصاویر نهایی را تولید و ترک‌ها را مشخص می‌نماید. حفاظ‌های سربی و تجهیزات ایمنی نیز برای جلوگیری از انتشار پرتو به محیط به‌کار می‌روند. ترکیب این اجزا سامانه‌ای یکپارچه را ایجاد انجام می‌دهد که امکان بازرسی ایمن و دقیق سازه‌های هواپیما را فراهم می‌آورد.حوزه‌های کاربرد در سازه هواییپرتوی گاما امکان داردد در بخش‌های مختلف هواپیما مورد هستفاده قرار گیرد. بال‌ها که بیشترین تنش آیرودینامیکی را تحمل می‌کنند، از مهم‌ترین حوزه‌های کاربرد هستند. بدنه و اتصالات آن نیز به‌طور مرتب تحت فشار و ارتعاش قرار دارند و مستعد ترک‌خوردگی‌اند. نیز، اجزای داخلی مانند سازه‌های تقویتی و اتصالات موتور به بدنه امکان داردند با این فناوری مورد بازرسی قرار گیرند. گستردگی حوزه‌های کاربرد نشان می‌دهد که پرتو گاما نه‌تنها برای بخش‌های اصلی، بلکه برای اجزای جانبی نیز ابزاری مؤثر هست.هستفاده از فناوری پرتوی گاما در صنعت هواپیماسازی تحت نظارت هستانداردها و قوانین بین‌المللی انجام خواهد گردید. سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی (ICAO) و آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) دستورالعمل‌هایی برای کاربرد ایمن این روش ارائه داده‌اند. نیز، هستانداردهای ASTM و ISO مقررات فنی مربوط به بازرسی غیرمخرب را مشخص کرده‌اند. پایبندی به این هستانداردها موجب خواهد گردید نتایج حاصل از آزمون‌ها قابل هستناد قرار دارای بوده و ایمنی پرواز تضمین شود. رعایت الزامات ایمنی پرتو نیز بخش جدایی‌ناپذیر این قوانین هست.پیامدهای اقتصادی به‌کارگیری فناوریهستفاده از پرتو گاما در شناسایی ترک‌های هواپیما علاوه بر مزایای ایمنی، پیامدهای اقتصادی مثبت نیز دارد. هزینه تعمیرات ناشی از خرابی سازه‌ای بسیار بیشتر از هزینه بازرسی پیشگیرانه هست. با شناسایی زودهنگام ترک‌ها، امکان دارد از بروز خسارات سنگین و خواب طولانی‌مدت هواپیما جلوگیری کرد. نیز، افزایش ایمنی پرواز موجب افزایش اعتماد مسافران و ارتقای جایگاه شرکت‌های هواپیمایی خواهد گردید. در مجموع، این فناوری به کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری اقتصادی صنعت هوایی کمک انجام می‌دهد.برتری این روش در مقایسه با سایر فناوری‌هااجرای آزمون گامایی در هواپیما شامل چندین مرحله هست. ابتدا ناحیه مورد نظر مشخص و تجهیزات پرتودهی در محل نصب می‌شوند. پرتو گاما از میان سازه عبور کرده و دتکتورها گردیدت پرتو خروجی را ثبت می‌کنند. داده‌های به‌دست‌آمده به‌وسیله نرم‌افزارهای ویژه پردازش گردیده و ترک‌ها به‌صورت خطوط یا نواحی تاریک در تصویر نمایان می‌شوند. سرانجام، کارشناسان با تحلیل این تصاویر، سلامت یا وجود نقص در سازه را ارزیابی می‌کنند. این فرایند به‌گونه‌ای طراحی گردیده که دقت بالا و سرعت عمل را همزمان تضمین کند.هرچندین روش‌های دیگری مانند اولتراسونیک یا توموگرافی کامپیوتری نیز برای بازرسی هواپیما هستفاده می‌شوند، اما پرتو گاما برتری‌های خاص خود را دارد. توانایی نفوذ در مواد ضخیم، آشکارسازی ترک‌های زیرسطحی بسیار ریز و امکان ثبت تصاویر دقیق از مزایای کلیدی این روش هست. برخلاف چندین روش‌ها، پرتو گاما نیاز به تماس مستقیم با سطح ندارد و امکان داردد در شرایط عملیاتی نیز به‌کار رود. همین ویژگی‌ها موجب گردیده این فناوری جایگاه ویژه‌ای در صنعت هوایی پیدا کند.در چندینین پروژه عملی، پرتو گاما توانسته نقش خود را به‌خوبی اثبات کند. برای مثال، در اروپا از این فناوری برای بررسی ترک‌های میکروسکوپی در بال هواپیماهای مسافربری هستفاده گردیده هست. در ایالات متحده نیز نیروی هوایی پروژه‌های تحقیقاتی متعددی در زمینه پرتودهی گامایی اجرا کرده هست. در آسیا، چندین شرکت‌های هواپیمایی تجاری از این روش برای پایش دوره‌ای بدنه هستفاده می‌کنند. این مطالعات موردی تأکیدی بر قابلیت اعتماد و کارایی عملی این فناوری هستند.محدودیت‌ها و چالش‌های کاربردیباوجود مزایا، هستفاده از پرتو گاما با محدودیت‌هایی همراه هست. نخست، هزینه بالای تجهیزات و نیاز به زیرساخت‌های ایمنی پیشرفته. دوم، لزوم آموزش نیروی انسانی متخصص برای کار با منابع پرتوزا. سوم، نگرانی‌های عمومی درباره ایمنی پرتو که نیازمند اطلاع‌رسانی دقیق هست. نیز، در چندین شرایط محیطی مانند آب‌وهوای نامساعد، اجرای آزمون دشوار خواهد گردید. رفع این چالش‌ها مستلزم سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین، ارتقای ایمنی و توسعه آموزش‌های تخصصی هست.نگاه به آیندهتحولات جدیدی در فناوری پرتوی گاما رخ داده هست. دتکتورهای دیجیتال با حساسیت بالا امکان تصویربرداری دقیق‌تر از ترک‌های ریز را فراهم کرده‌اند. نیز، ترکیب پرتو گاما با الگوریتم‌های هوش مصنوعی در تحلیل تصاویر توانسته دقت تشخیص را افزایش دهد و خطای انسانی را کاهش دهد. چندین شرکت‌ها حتی سامانه‌های قابل‌حمل طراحی کرده‌اند که امکان داردد در فرودگاه‌ها و آشیانه‌ها مورد هستفاده قرار گیرد. این نوآوری‌ها نشان می‌دهند که آینده بازرسی پرتویی به سمت سرعت بیشتر و هزینه کمتر حرکت انجام می‌دهد.پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که فناوری پرتوی گاما در دهه‌های آینده جایگاه ویژه‌ای در صنعت هوایی پیدا خواهد کرد. با کاهش هزینه تجهیزات و گسترش سامانه‌های دیجیتال، هستفاده از این روش در میان شرکت‌های هواپیمایی کوچک‌تر نیز رایج خواهد گردید. نیز، ترکیب این فناوری با سنسورهای بلادرنگ و اینترنت اشیاء امکان داردد به ایجاد سامانه‌های هوشمند پایش سازه هواپیما منجر شود. آینده این فناوری را امکان دارد آینده‌ای ترکیبی، سریع‌تر، و یکپارچه با سایر ابزارهای دیجیتال دانست.دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی نقش کلیدی در توسعه این فناوری ایفا می‌کنند. تحقیقات بنیادی در زمینه بهقرار دارای بود دتکتورها و الگوریتم‌های پردازش تصویر امکان داردد کیفیت و دقت این روش را افزایش دهد. نیز، آموزش نیروی انسانی متخصص در حوزه پرتودهی و ایمنی هسته‌ای یکی از وظایف اصلی مراکز علمی هست. همکاری میان صنعت و دانشگاه موجب خواهد گردید نوآوری‌ها سریع‌تر وارد مرحله صنعتی شوند و صنعت هوایی بتواند همگام با پیشرفت‌های علمی حرکت کند.ابعاد اجتماعی و اعتماد عمومیافزایش ایمنی پرواز نه‌تنها برای شرکت‌های هواپیمایی بلکه برای مسافران نیز اهمیت حیاتی دارد. هستفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند پرتوی گاما موجب افزایش اعتماد عمومی به صنعت هوایی خواهد گردید. وقتی مردم بدانند سازه‌های هواپیما با ابزارهای دقیق کنترل می‌شوند، اطمینان بیشتری به سفرهای هوایی پیدا می‌کنند. این اعتماد عمومی یکی از عوامل کلیدی در رونق صنعت هوایی و افزایش تقاضای مسافرت‌های هوایی هست.همسویی با اهداف زیست‌محیطییکی از مزایای غیرمستقیم هستفاده از پرتو گاما، همسویی با اهداف زیست‌محیطی هست. افزایش عمر مفید سازه‌های هواپیما به معنای کاهش نیاز به تعویض زودهنگام قطعات و بنابراین کاهش مصرف مواد اولیه هست. نیز، نگهداری بهتر و کاهش شکست‌های ناگهانی باعث خواهد گردید مصرف سوخت بهینه‌تر شود. سرانجام، این فناوری به کاهش ردپای کربنی صنعت هوایی کمک انجام می‌دهد و همسو با اهداف جهانی توسعه پایدار قرار دریافت می‌کند.نقش سیهست‌گذاری و حمایت‌های نهادیبرای گسترش هستفاده از پرتو گاما، سیهست‌گذاری مناسب ضروری هست. دولت‌ها امکان داردند با ایجاد مراکز پرتودهی ملی، ارائه مشوق‌های مالی به شرکت‌های هواپیمایی و تدوین هستانداردهای بومی، توسعه این فناوری را تسهیل کنند. نهادهای بین‌المللی نیز باید دستورالعمل‌های مشترک برای تضمین ایمنی و کیفیت بازرسی‌ها تدوین کنند. حمایت‌های نهادی در سطح ملی و جهانی امکان داردد مسیر هستفاده گسترده‌تر از این فناوری را هموار سازد.توصیه‌های کاربردی برای صنایع هواییصنایع هوایی برای بهره‌گیری مؤثر از پرتو گاما باید چندین اقدام کلیدی انجام دهند: آموزش کارکنان در حوزه ایمنی پرتویی، سرمایه‌گذاری در تجهیزات دیجیتال، همکاری با مراکز پژوهشی و تدوین پروتکل‌های دقیق برای بازرسی دوره‌ای. نیز، اطلاع‌رسانی شفاف به مسافران درباره ایمنی و دقت این فناوری امکان داردد اعتماد عمومی را افزایش دهد. اجرای این توصیه‌ها زمینه‌ساز بهره‌برداری موفق و پایدار از فناوری پرتوی گاما خواهد قرار دارای بود.جمع‌بندی و نتیجه‌گیریکنترل ترک‌های میکروسکوپی بال و بدنه هواپیما با پرتو گاما یکی از نوآورانه‌ترین کاربردهای فناوری هسته‌ای در صنعت هوایی هست. این روش با دقت بالا و توان نفوذ قابل‌توجه، امکان شناسایی نواقص پنهان را فراهم انجام می‌دهد. پیامدهای مثبت آن شامل افزایش ایمنی پرواز، کاهش هزینه‌های عملیاتی، ارتقای اعتماد عمومی و همسویی با اهداف زیست‌محیطی هست. با وجود چالش‌هایی همچون هزینه و نیاز به زیرساخت‌های ایمنی، آینده این فناوری روشن هست و امکان داردد به هستانداردی جهانی در بازرسی غیرمخرب سازه‌های هوایی تبدیل شود.---منابعی برای مطالعه بیشترInternational Atomic Energy Agency (IAEA),Non-Destructive Testing Using Gamma Rays, Vienna, 2020.International Civil Aviation Organization (ICAO),Aircraft Structural Safety Standards, Montreal, 2019.ASTM International,Standards for Radiographic Testing in Aerospace Industry, 2020.ISO 5579,Radiographic Testing of Metallic Materials, Geneva, 2018.World Nuclear Association (WNA),Industrial Uses of Nuclear Technology, 2021.Khan, F. M.,Applications of Radiation Physics in Aerospace Engineering, 2017.Sharma, A.,Gamma Radiography in Aircraft Safety, Journal of Aerospace Materials, 2019.Hosseini, S.,Nuclear Techniques in Mechanical and Aerospace Industries, Tehran University Press, 2021.European Aviation Safety Agency (EASA),Guidelines for Non-Destructive Testing in Aircraft Maintenance, 2020.American Society for Nondestructive Testing (ASNT),Gamma Ray Testing in Aviation Industry, 2018.U.S. Federal Aviation Administration (FAA),Aircraft Maintenance and Safety Protocols, 2019.Makuuchi, K.,Radiation Processing of Engineering Materials, Wiley, 2012.International Organization for Standardization (ISO),Quality Assurance in Non-Destructive Testing, 2019.British Standards Institution (BSI),Radiographic Inspection of Aerospace Structures, 2018.Singh, R.,Non-Destructive Evaluation in Aerospace Applications, Springer, 2019.Japanese Society for Nondestructive Inspection,Gamma Radiography Practices in Aerospace, 2021.Canadian Nuclear Safety Commission,Industrial Gamma Radiography Safety Guide, 2019.German Aerospace Center (DLR),Advances in Aircraft Structural Testing with Gamma Rays, 2020.European Committee for Standardization (CEN),NDT in Aerospace Industry Guidelines, 2019.U.S. Department of Energy,Radiation Safety and Industrial Applications, 2020.IAEA: Industrial Applications of Radiation TechnologyASTM Standards on Aerospace RadiographyWorld Nuclear Association – Nuclear Technology in Industryانتهای پیام/