核材料运输中的远程监控技术

阿贡国家实验室的研究人员正在开发远程监测系统，以确保放射性材料在储存、运输和处置过程中的安全、安保和保障措施。

1、远程监控系统

阿贡国家实验室位于伊利诺伊州莱蒙特（来源：阿贡国立实验室）

美国能源部阿贡国家实验室的研究人员致力于确保核燃料在循环设施中，以及储存、运输和处置过程中，核材料和其他放射性材料的安全、安保和保障措施（3S）。

为了支持这一全球使命，他们正在率先开发和使用ARG-US“警戒守卫者”（Watchful Guardian）远程监控系统。

ARG-US技术由两个主要平台组成，这两个平台都获得了专利。

第一个是带传感器的射频识别（RFID）监控，用于储存和运输中的滚筒式包装，带有固定读取器或“一体式”CommBox。

第二个是用于核燃料循环设施远程区域的模块化监测系统，以及用于实时跟踪和监测运输中高价值和高风险材料的TRAVELER。

2、RFID监控

ARG-US RFID的基础是监控标签。通用形状因子标签，可用于各种滚筒类型，这个系统包含各种传感器，有温度、湿度、冲击和辐射（伽马、中子），以及一个触觉密封传感器，用于检测密封完整性的破坏，包括自然破坏和人为损坏。

为了长期供电和可靠监测，标签上有10年使用寿命的电池。这项经过验证的监测技术于2014年获得Evigia Systems公司的许可。

CommBox

CommBox能够对包裹进行基于物品的监控和跟踪（图源：阿贡实验室）

CommBox能够通过ARG-US RFID标签对包裹进行基于物品的监控和跟踪，该标签具有多个传感器、一个读取器（询问器）、一个可充电锂离子电池和蜂窝/卫星通信设备，所有这些都在一个Pelican机箱中，使安装和使用变得简单。

商业托运人可以在运输拖车内放置CommBox，以监控装有RFID标签的包裹。

运输过程中也可以进行监控，因为CommBox内的RFID读取器可以与包裹上的RFID标签通信，并通过蜂窝和卫星调制解调器中继数据。

CommBox可以在不同的车辆和货物上重复使用。它与美国能源部经过验证的TRANSCOM跟踪和通信系统兼容。

因此，与传统的跟踪技术相比，CommBox简单且成本更低。

阿贡研究人员也在探索小型化的选择，开发一种小型阅读器，使用可充电锂离子电池和能量收集来改善电源，并通过蜂窝5G和卫星技术增强通信能力。

RAMM

ARG-US RAMM是一种获得专利的有线和无线传感器网络（WSN）通信系统，用于监测核燃料循环设施。

每个RAMM单元都包含一套ARG-US辐射和其他传感器，这些传感器可以根据应用环境进行定制。

预配置的RAMM单元可以通过使用主电源和备用电源，以及多个有线和无线通信介质来监控整个设施并报告数据，即使在发生中断事件时也是如此。

有线网络提供正常的基线数据收集和通信，还通过以太网供电（PoE），为RAMM单元电池充电。该架构具有灵活性和可扩展性——集成额外的RAMM单元可以扩展监控区域和通信。

几个RAMM原型装置已安装在阿贡的三个设施：阿尔法-伽马热电池设施（AGHCF）、阿贡串联线性加速器系统（ATLAS）和低能加速器设施（LEAF）。这些原型装置由一家获得技术许可的合同制造商生产。

RAMM的衍生应用，包括用于温度测量的RAMM，或RAMM-TM，可用于检测由氯化物引起的应力腐蚀开裂（CISCC）、通风口堵塞和辐射水平引起的乏燃料罐破裂，以降低安全和公众健康风险并保护环境。

阿贡计划在不久的将来在爱达荷国家实验室（INL）的选定设施实施RAMM。原型的成功运行预计将推动美国能源部和行业场地和设施采用RAMM。

TRAVELER

TRAVELER是一种蜂窝/卫星/GPS和无线传感器网络（WSN）通信技术，用于实时跟踪和监测铁路、船舶或卡车运输中的重大风险材料。

与ARG-US的其他技术一样，TRAVELER为安全、安保和保障事件发出自动警报，并为应急响应人员提供缓解和恢复行动所需的信息。

2017年，阿贡公司在从马里兰州巴尔的摩到科罗拉多州普埃布洛的演示容器铁路运输过程中展示了TRAVELER的真实性能。

2019年，在从南卡罗来纳州哥伦比亚到堪萨斯州狼溪（Wolf Creek）核电站的压水堆（PWR）新燃料组件卡车运输过程中，再次展示了TRAVELER的真实应用情况。

3、包装科学学院提供教育创新

阿贡的刘云在培训课程中主持讨论（图源：阿贡实验室）

为了满足对核包装专业知识的需求，美国能源部包装认证计划通过其包装科学学院提供培训课程。

自2015年以来，阿贡国家实验室作为美国能源部包装科学学院的一部分，举办了核材料和其他放射性材料包装和运输研究生级培训课程。

每门课程都由相关专家进行，涵盖的主题从应用包装设计和制造的ASME规范和质量保证（QA）到美国国内和国际运输安全、运输应急响应、去污和退役以及设施/现场关闭。

除2020年和2021年因新冠肺炎流行影响，这些课程每年都在阿贡试验室举行。尽管疫情阻止了现场出席，但它为开发先进的技术学习工具提供了机会。

阿贡国家实验室包装认证和生命周期管理项目经理刘云（音译）解释道，“我们开发了基于网络的应用程序，可以自动对要运输的材料进行分类，并生成具有安全规定的运输安全计划，以满足核材料和其他放射性材料运输的所有监管要求。”

“我们还开发了用于地理围栏、地理信息系统（GIS），以及交通应急响应课程的扩展虚拟现实场景。其他工具，包括课堂练习和考试中的受众调查和反应系统，提供评估学生如何成功实现课堂学习目标的指标。”

（完）

文章来源：嘿嘿能源heypower