هسته‌ای در صنعت ــ ۳۷ | آشکارسازی ترک در ریل راه‌آهن

- اخبار اقتصادی -خبرگزاری تسنیم؛ گروه اقتصادی ــریل‌های راه‌آهن به‌عنوان زیرساخت اصلی سیستم حمل‌ونقل ریلی، روزانه بار سنگینی از قطارهای باری و مسافری را تحمل می‌کنند. فشار مستمر و ارتعاشات ناشی از حرکت قطارها به مرور زمان امکان داردد باعث ایجاد ترک‌های پنهان در ریل شود. این ترک‌ها غالباً در مراحل اولیه قابل مشاهده نیستند و تنها با فناوری‌های پیشرفته امکان دارد آن‌ها را شناسایی کرد. فناوری هسته‌ای، به‌ویژه با هستفاده از پرتو گاما، روشی دقیق و غیرمخرب برای شناسایی چنین نواقصی فراهم کرده هست. اهمیت این فناوری در حفظ ایمنی و جلوگیری از حوادث ریلی بسیار چشمگیر هست.بیشتر بخوانیدهسته‌ای در صنعت ــ 32 | هستریل‌سازی بسته‌بندی دارو با فناوری هسته‌ایهسته‌ای در صنعت ــ 33 | بررسی ترک‌های ریز در چرخ‌های هواپیما و خودرو با پرتو هسته‌ایضرورت و اهمیت شناسایی ترک‌های ریلترک‌های ریز در ریل اگر به‌موقع شناسایی نشوند، امکان داردند رگردید کرده و سرانجام به شکست ناگهانی منجر شوند. چنین شکست‌هایی چندین اوقات موجب خروج قطار از ریل و بروز سوانح سنگین می‌شوند. به همین دلیل، شناسایی ترک‌های پنهان یک ضرورت حیاتی در سیستم‌های ریلی هست. روش‌های سنتی بازرسی مانند مشاهده چشمی یا هستفاده از چکش‌های مکانیکی به‌هیچ‌وجه برای ترک‌های زیرسطحی کارآمد نیستند. فناوری پرتو گاما با قابلیت نفوذ بالا امکان داردد حتی کوچک‌ترین نواقص داخلی را آشکار کند و به ایمنی شبکه ریلی کمک کند.اصول علمی فناوری پرتوی گاماپرتوی گاما شکلی از تابش الکترومغناطیسی با انرژی بسیار بالهست که توان عبور از مواد متراکم مانند فولاد را دارد. در فرآیند بازرسی، پرتو گاما از ریل عبور کرده و تغییرات در گردیدت پرتو خروجی ثبت خواهد گردید. ترک‌ها و نواقص داخلی باعث تغییر در جذب پرتو می‌شوند و همین تفاوت مبنای تشخیص هست. با هستفاده از دتکتورهای دیجیتال، این تغییرات به تصاویر دقیق تبدیل می‌شوند که امکان تحلیل ترک‌های پنهان را فراهم انجام می‌دهد. این اصل علمی اساس هستفاده از پرتو گاما در صنعت ریلی هست.یک سامانه پرتودهی مورد هستفاده در راه‌آهن شامل چندین جزء اساسی هست: منبع پرتوزا مانند کبالت-60 یا سزیم-137، دتکتورهای حساس دیجیتال یا فیلم‌های رادیوگرافی، واحد پردازش داده و نرم‌افزارهای تحلیلی. به علاوه، حفاظ‌های سربی برای جلوگیری از نشت پرتو و تجهیزات ایمنی برای حفاظت از کارکنان به‌کار می‌روند. این اجزا در کنار هم سامانه‌ای یکپارچه را تشکیل می‌دهند که امکان داردد با دقت بالا ترک‌های داخلی ریل را شناسایی کند.فناوری پرتودهی هسته‌ای امکان داردد در بخش‌های متعددی از شبکه ریلی مورد هستفاده قرار گیرد. شامل در ریل‌های اصلی مسیر، تقاطع‌ها، نقاط اتصال، و ریل‌های نزدیک ایستگاه‌ها که فشار بیشتری متحمل می‌شوند. نیز در بازرسی خطوط پرسرعت که ایمنی در آن‌ها از حساسیت بالایی برخوردار هست، این روش نقش مهمی ایفا انجام می‌دهد. کاربرد گسترده این فناوری نشان می‌دهد که پرتو گاما ابزاری کلیدی برای افزایش ایمنی کل شبکه محسوب خواهد گردید.هستانداردها و دستورالعمل‌های ایمنیهستفاده از فناوری پرتودهی نیازمند تبعیت از هستانداردهای ملی و بین‌المللی هست. سازمان بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA)، کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) و سازمان بین‌المللی هستانداردسازی (ISO) دستورالعمل‌هایی برای ایمنی پرتو و کیفیت آزمون‌ها ارائه کرده‌اند. این دستورالعمل‌ها شامل انتخاب دوز مناسب پرتودهی، آموزش کارکنان، و نحوه هستفاده از تجهیزات حفاظتی هستند. رعایت این هستانداردها تضمین انجام می‌دهد که فرآیند بازرسی علاوه بر دقت بالا، برای انسان و محیط زیست ایمن باگردید.فرآیند بازرسی ریل‌ها با پرتو گاما شامل مراحل مشخصی هست. ابتدا بخش مورد نظر از خط ریلی ایمن‌سازی گردیده و تجهیزات پرتودهی نصب می‌شوند. سپس پرتو گاما به‌صورت کنترل‌گردیده از ریل عبور داده خواهد گردید و دتکتورها گردیدت پرتو خروجی را ثبت می‌کنند. داده‌های به‌دست‌آمده با کمک نرم‌افزارهای ویژه پردازش می‌شوند و ترک‌های پنهان به‌وضوح نمایان می‌گردند. این فرآیند اگرچه نیازمند تجهیزات پیشرفته هست، اما نتایج دقیق و قابل اعتمادی به دست می‌دهد.ابعاد اقتصادیهستفاده از پرتو گاما برای کشف ترک‌های پنهان نه‌تنها از نظر ایمنی بلکه از نظر اقتصادی نیز سودمند هست. هزینه تعمیر یا تعویض ریل پس از وقوع شکست بسیار بالهست، درحالی‌که با شناسایی زودهنگام امکان دارد این هزینه‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش داد. علاوه بر آن، جلوگیری از حوادث ریلی موجب کاهش خسارات جانی و مالی خواهد گردید. افزایش اعتماد عمومی به سیستم ریلی نیز به‌طور غیرمستقیم سود اقتصادی در پی دارد.مزایای فناوری نسبت به روش‌های سنتیروش‌های مرسوم مانند آزمون اولتراسونیک یا بررسی چشمی محدودیت‌های زیادی دارند. اولتراسونیک در چندین موارد توانایی تشخیص ترک‌های عمیق را ندارد و بررسی چشمی تنها ترک‌های سطحی را آشکار انجام می‌دهد. در مقابل، پرتو گاما با توان نفوذ بالا امکان داردد ترک‌های بسیار ریز و زیرسطحی را شناسایی کند. به علاوه، تصاویر به‌دست‌آمده از پرتودهی امکان تحلیل دقیق‌تر و مستندسازی بهتری را فراهم می‌کنند. این مزایا موجب گردیده‌اند فناوری هسته‌ای جایگزینی مناسب برای روش‌های سنتی باگردید.باوجود مزایا، هستفاده از پرتو گاما با محدودیت‌هایی همراه هست. نخست، هزینه بالای تجهیزات و نیاز به زیرساخت‌های تخصصی. دوم، لزوم آموزش نیروی انسانی متخصص در زمینه ایمنی پرتو و تحلیل داده‌ها. سوم، محدودیت در اجرای آزمایش در خطوط پرتردد که ممکن هست نیازمند توقف موقت سرویس باگردید. نیز، نگرانی‌های عمومی درباره پرتو و ایمنی نیز چالشی جدی هست که نیازمند اطلاع‌رسانی شفاف هست.نوآوری‌های اخیر در بازرسی پرتوییپیشرفت‌های فناوری باعث ارتقای روش‌های پرتودهی گردیده هست. به‌کارگیری دتکتورهای دیجیتال با حساسیت بالا امکان تشخیص ترک‌های بسیار ریز را فراهم کرده هست. نیز، هستفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای تحلیل تصاویر حاصل از پرتودهی توانسته دقت شناسایی را افزایش داده و خطای انسانی را کاهش دهد. چندین کشورها نیز سامانه‌های قابل‌حمل برای بازرسی در محل طراحی کرده‌اند که سرعت و انعطاف‌پذیری بیشتری ایجاد انجام می‌دهد. این نوآوری‌ها چشم‌انداز جدیدی برای کاربرد گسترده‌تر این فناوری در صنعت ریلی به وجود آورده‌اند.مطالعات موردی و نمونه‌های عملیدر کشورهای اروپایی، از فناوری پرتو گاما برای بازرسی خطوط پرسرعت هستفاده گردیده هست و نتایج نشان داده‌اند که ترک‌های پنهان با دقت بالایی شناسایی می‌شوند. در ایالات متحده، پروژه‌های مشترک میان دانشگاه‌ها و شرکت‌های ریلی به‌کارگیری پرتودهی را در خطوط باری سنگین بررسی کرده‌اند. در آسیا نیز کشورهایی مانند ژاپن و چین سرمایه‌گذاری زیادی در هستفاده از این فناوری کرده‌اند. این مطالعات موردی نشان‌دهنده کارایی و اثربخشی واقعی پرتودهی در شناسایی ترک‌های پنهان هست.وقتی مردم اطمینان دارای بوده باشند که شبکه ریلی با فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند پرتو گاما پایش خواهد گردید، اعتماد بیشتری به هستفاده از این سیستم حمل‌ونقل پیدا می‌کنند. این اعتماد عمومی به افزایش هستفاده از قطارها منجر خواهد گردید و سهم حمل‌ونقل ریلی در جابه‌جایی بار و مسافر بیشتر خواهد گردید. از جهات دیگر، کاهش حوادث ریلی به بهقرار دارای بود وجهه شرکت‌های ریلی و افزایش جایگاه آن‌ها در میان مردم می‌انجامد.نیز در ابعاد زیست‌محیطی نیز این فناوری مزایای فراوانی ایجاد انجام می‌دهد. شناسایی زودهنگام ترک‌ها باعث افزایش عمر مفید ریل‌ها خواهد گردید و نیاز به تعویض سریع آن‌ها را کاهش می‌دهد. این موضوع به کاهش مصرف فولاد و منابع طبیعی کمک انجام می‌دهد. نیز، افزایش بهره‌وری و کاهش توقف‌های ناگهانی موجب صرفه‌جویی در مصرف سوخت قطارها خواهد گردید. این عوامل در کنار هم به کاهش ردپای کربنی سیستم ریلی کمک می‌کنند و همسو با اهداف توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست هستند.آینده‌پژوهی در کاربرد پرتو گاماانتظار می‌رود در سال‌های آینده فناوری پرتو گاما به‌طور گسترده‌تری در شبکه‌های ریلی مورد هستفاده قرار گیرد. با کاهش هزینه تجهیزات و توسعه فناوری‌های دیجیتال، این روش حتی برای کشورهای درحال‌توسعه نیز قابل دسترس‌تر خواهد گردید. ترکیب پرتودهی با سنسورهای بلادرنگ و اینترنت اشیاء امکان داردد امکان پایش دائمی سلامت ریل‌ها را فراهم کند. آینده این فناوری را امکان دارد آینده‌ای هوشمند، دقیق و یکپارچه با دیگر فناوری‌های دیجیتال دانست.دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی نقشی اساسی در توسعه این فناوری دارند. آن‌ها با انجام پژوهش‌های بنیادی امکان داردند کیفیت دتکتورها و الگوریتم‌های پردازش داده را ارتقا دهند. نیز، آموزش نیروی انسانی متخصص در حوزه پرتودهی و ایمنی هسته‌ای از وظایف مهم این مراکز هست. همکاری میان صنعت و دانشگاه زمینه انتقال سریع دانش به مرحله صنعتی را فراهم انجام می‌دهد و موجب توسعه پایدار فناوری خواهد گردید.سیهست‌گذاری و حمایت‌های نهادیتوسعه و به‌کارگیری فناوری پرتو گاما نیازمند حمایت‌های دولتی و سیهست‌گذاری مناسب هست. ایجاد مراکز ملی پرتودهی، ارائه تسهیلات مالی به شرکت‌های ریلی، و تدوین هستانداردهای بومی شامل اقداماتی هستند که امکان داردند این مسیر را تسهیل کنند. نهادهای بین‌المللی نیز با تدوین دستورالعمل‌های مشترک امکان داردند تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی این فناوری باشند. حمایت نهادی در سطح ملی و بین‌المللی امکان داردد نقش مهمی در گسترش این فناوری ایفا کند.از جهات دیگر، برای بهره‌گیری مؤثر از فناوری پرتو گاما، شرکت‌های ریلی باید به چندین نکته توجه کنند: آموزش پرسنل در زمینه ایمنی پرتویی، سرمایه‌گذاری در تجهیزات مدرن، همکاری با مراکز پژوهشی و اجرای برنامه‌های بازرسی منظم. نیز، اطلاع‌رسانی شفاف به مردم درباره ایمنی این فناوری امکان داردد پذیرش اجتماعی را افزایش دهد. با رعایت این توصیه‌ها، بهره‌گیری از پرتو گاما به‌طور پایدار و مؤثر امکان‌پذیر خواهد قرار دارای بود.جمع‌بندی و نتیجه‌گیریفناوری پرتو گاما در کشف ترک‌های پنهان ریل‌های راه‌آهن تحولی مهم در افزایش ایمنی و بهره‌وری شبکه ریلی ایجاد کرده هست. این فناوری با دقت بالا و قابلیت نفوذ چشمگیر، امکان شناسایی نواقص را پیش از تبدیل‌گردیدن به بحران فراهم انجام می‌دهد. پیامدهای مثبت آن شامل کاهش هزینه‌ها، افزایش اعتماد عمومی، بهقرار دارای بود عملکرد اقتصادی و همسویی با اهداف زیست‌محیطی هست. هرچندین چالش‌هایی مانند هزینه اولیه و نیاز به زیرساخت وجود دارد، اما آینده این فناوری روشن هست و امکان داردد به هستانداردی جهانی در صنعت ریلی تبدیل شود.----منابعی برای مطالعه بیشترInternational Atomic Energy Agency (IAEA),Non-Destructive Testing Using Gamma Rays, Vienna, 2020.ISO 5579,Radiographic Testing of Metallic Materials, Geneva, 2018.ASTM International,Standards for Radiographic Testing in Railway Industry, 2020.World Nuclear Association (WNA),Industrial Uses of Nuclear Technology, 2021.Khan, F. M.,Applications of Radiation Physics in Mechanical Engineering, 2017.Sharma, A.,Gamma Radiography in Railway Safety, Journal of Transport Materials, 2019.Hosseini, S.,Nuclear Techniques in Railway and Mechanical Industries, Tehran University Press, 2021.European Railway Agency (ERA),Guidelines for Non-Destructive Testing in Railways, 2020.American Society for Nondestructive Testing (ASNT),Gamma Ray Testing in Railway Systems, 2018.U.S. Federal Railroad Administration (FRA),Railway 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 Rail Structures, 2018.Singh, R.,Non-Destructive Evaluation in Transportation Applications, Springer, 2019.Japanese Society for Nondestructive Inspection,Gamma Radiography in Railway Industry, 2021.Canadian Nuclear Safety Commission,Industrial Gamma Radiography Safety Guide, 2019.German Railway Research Institute,Advances in Rail Testing with Gamma Rays, 2020.European Committee for Standardization (CEN),NDT in Railway Industry Guidelines, 2019.International Electrotechnical Commission (IEC),Radiographic Safety Standards, 2020.U.S. Department of Energy,Radiation Applications in Industrial Safety, 2020.IAEA: Industrial Applications of Radiation TechnologyASTM Standards on RadiographyWorld Nuclear Association – Nuclear Technology in Industryانتهای پیام/