- Sistem sensor serat optik baru dapat mendeteksi sinyal akustik di atas 100 kHz.
- Sistem ini dirancang untuk memantau retakan dan korosi pada tangki penyimpanan bahan bakar nuklir.
- Tim peneliti bekerja sama dengan beberapa laboratorium untuk mencari pendanaan lebih lanjut guna memajukan aplikasi.
- Pengujian belum dapat mengonfirmasi kinerja jangka panjang sistem dalam kondisi penyimpanan nuklir.
Peneliti di Universitas Pittsburgh telah menunjukkan sebuah sistem sensor serat optik yang mampu mendeteksi sinyal akustik di atas 100 kilohertz (kHz), dengan frekuensi sekitar lima kali lipat dari sistem tradisional, yang bertujuan untuk memantau retakan dan korosi pada tangki penyimpanan bahan bakar nuklir. Sistem ini dikembangkan bersama dengan perusahaan rintisan Sensible Photonics yang berbasis di Pittsburgh, dan telah dilakukan pengujian lapangan di Idaho National Laboratory (INL) pada bulan September. Para peneliti menggunakan tangki bahan bakar nuklir yang disimulasikan untuk menguji apakah sensor dapat mendeteksi getaran dan menentukan sumbernya. Teknologi ini ditujukan untuk memantau tangki baja yang menyimpan bahan bakar bekas, dan dapat diadaptasi untuk tangki penyimpanan yang ada, sehingga operator dapat mendeteksi sinyal akustik yang relevan sebelum retakan mempengaruhi integritas wadah.
Para peneliti melakukan pengujian dari tanggal 8 hingga 11 September, menggunakan konfigurasi sensor yang berbeda untuk mengevaluasi sensitivitas sistem. Demonstrasi ini menandai penyelesaian fase pertama proyek dan didanai oleh Departemen Energi AS. Bahan bakar bekas biasanya didinginkan dalam air, kemudian disegel dalam tangki baja, yang dibungkus dengan tangki penyimpanan beton. Wadah ini dapat menyimpan di fasilitas nuklir selama beberapa dekade. Meskipun bahan bakar telah diambil dari reaktor, ia masih menghasilkan panas. Oleh karena itu, tangki penyimpanan dilengkapi dengan ventilasi untuk membantu disipasi panas. Di fasilitas nuklir pesisir, udara asin dapat masuk melalui ventilasi ini dan mempercepat korosi pada tangki baja.
Seiring berjalannya waktu, korosi dapat menyebabkan retakan yang mengancam integritas strukturnya.
Aplikasi dan Pengujian Sistem Serat Optik
Para peneliti mengembangkan sistem serat optik untuk mendeteksi emisi akustik, yaitu getaran kecil yang dihasilkan saat material mengalami perubahan (seperti retak). Khurram Naeem, asisten profesor penelitian di Pittsburgh dan kepala teknis demonstrasi ini, menyatakan, "Orang sering menganggap serat optik hanya untuk menyediakan kecepatan internet yang lebih cepat, tetapi ia dapat digunakan untuk memantau berbagai hal secara berkelanjutan, mulai dari jembatan hingga baterai hingga limbah nuklir." Menurut Naeem, sistem ini dapat mendeteksi sinyal di atas 100 kHz, sementara kemampuan sebagian besar sistem tradisional yang ia sebutkan adalah 20 kHz.
Frekuensi deteksi yang lebih tinggi adalah kemampuan teknis, bukan bukti bahwa sistem ini dapat mendeteksi retakan lebih awal atau lebih akurat.
Dalam demonstrasi di INL, para peneliti memasang serat optik di luar tangki bahan bakar nuklir yang disimulasikan dan menguji beberapa konfigurasi untuk mengukur getaran akustik. Mereka juga melakukan pengujian pemecahan pensil, sebuah teknik standar yang digunakan untuk menghasilkan sinyal akustik yang dapat diulang, mensimulasikan emisi yang terkait dengan kerusakan material. Naeem menyatakan, "Melalui serangkaian pengujian pemecahan pensil, kami menunjukkan bahwa teknologi ini mampu mendeteksi suara dan menemukan sumbernya." Tim juga mengevaluasi metode untuk melampirkan sensor ke tangki penyimpanan, bertujuan untuk mengembangkan instalasi yang dapat bertahan selama bertahun-tahun dalam kondisi suhu tinggi dan radiasi tinggi.
Keandalan Sistem Masih Perlu Diverifikasi
Namun, pengujian belum dapat mengonfirmasi bahwa sistem ini dapat secara andal mengidentifikasi korosi atau retakan yang sebenarnya di dalam tangki penyimpanan bahan bakar nuklir yang sedang beroperasi, dan kinerja jangka panjangnya dalam kondisi penyimpanan nuklir masih perlu dibuktikan lebih lanjut.
Proyek ini melibatkan peneliti dari Swanson School of Engineering di Pittsburgh dan perusahaan rintisan Sensible Photonics yang didirikan bersama oleh profesor Pittsburgh, Paul Ohodnicki. Para peneliti juga bekerja sama dengan ilmuwan dari INL, Oak Ridge National Laboratory, dan Pacific Northwest National Laboratory. Tim ini sedang mencari pendanaan lebih lanjut untuk mengevaluasi daya tahan dan stabilitas sistem, serta memajukan aplikasi komersial potensialnya di fasilitas penyimpanan nuklir.
Item Spesifikasi Frekuensi Deteksi Di atas 100 kHz Kemampuan Sistem Tradisional 20 kHz
Potensi Teknologi Sensor Serat Optik dalam Keamanan Nuklir
Pengembangan sistem sensor serat optik menandai kemajuan penting dalam teknologi pemantauan keamanan penyimpanan bahan bakar nuklir. Seiring dengan penuaan tangki penyimpanan bahan bakar nuklir, risiko korosi dan retakan meningkat, teknologi ini mampu mendeteksi masalah potensial lebih awal, sehingga meningkatkan keamanan nuklir. Meskipun pengujian saat ini belum membuktikan keandalan sistem dalam operasi nyata, kemampuan deteksi frekuensi tinggi menunjukkan potensi aplikasi di masa depan. Dengan penelitian dan dukungan pendanaan lebih lanjut, teknologi ini dapat menjadi alat penting dalam manajemen keamanan fasilitas nuklir.