Das Ziel des Artikels ist es eine Übersicht über neue methodische Ansätze und Verfahren zur Bewertung der Zuverlässigkeit von ZfP-Systemen in Übereinstimmung mit den spezifischen Anforderungen verschiedener industrieller Anwendungen zu geben. Nach einem Überblick über die in den vergangenen Jahrzehnten erreichten Fortschritte, wird der Fokus auf die gegenwärtigen Entwicklungen gerichtet. Für hohe Sicherheitsanforderungen wurde die quantitative Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (probability of detection, POD) basierend auf 'hit/miss'- oder 'Signal-Response'-Analysen und die ROC-Analyse (Receiver Operating Characteristics) als typische Werkzeuge entwickelt. Im Rahmen des modularen Modells für die ZfP-Zuverlässigkeit unterscheidet man zwischen den rein physikalisch-technischen Einflussfaktoren, den industriellen Anwendungsfaktoren und den menschlichen Faktoren. Es hilft zum Beispiel zu erkennen, welche dieser Faktoren man in Modellierungsrechnungen bzw. mittels offenen oder Blindversuchen untersuchen kann. Ein neues Paradigma wird für die Betrachtung der POD als eine Funktion der gewählten Systemparameter und somit als Optimierungswerkzeug verwendet, anstelle sie für die endgültige Beurteilung zu nehmen. Zur Handhabung der Zuverlässigkeitsuntersuchung von realen Defekten in einer realistischen Umgebung werden ökonomisch vertretbare, aber dennoch präzise genug arbeitende Methoden, wie der Ansatz von Bayes oder modellbasierte Methoden vorgestellt. Die menschlichen Faktoren sind oft von ausschlaggebender Wichtigkeit für die Gesamtzuverlässigkeit. Hier hilft ein systematischer psychologischer Ansatz die Engpässe und Verbesserungsmöglichkeiten zu finden.
Für eine ganzheitliche Betrachtung der Sicherheit bei der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) ist es unvermeidlich neben der Technik auch den Prüfer und die Prüforganisation einzubeziehen. Die Prüfung der Unversehrtheit von Endlagerbehältern ist eine eine sicherheitstechnisch wichtige Anwendung. Die Betreiber der geplanten finnischen und schwedischen Endlager, Posiva und SKB, kapseln den radioaktiven Abfall in Kupferkanistern ein und deponieren die Kanister dann in Felsgestein in einer Tiefe von ca. 500m. Die Kanister bestehen aus einem zylinderförmigen Kupfermantel mit einem Deckel und einem Boden, die zusammen die Außenumhüllung ergeben sowie einer Gusseisenmatrix für die Brennstäbe. Alle Komponenten werden auf ihre Dichtheit bzw. strukturelle Unversehrtheit mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden geprüft, um sicher zu stellen, dass im Material und in den Schweißnähten keine kritischen Defekte vorhanden sind, die zu Freisetzungen in die Umgebung führen könnten. Vier ZfP Methoden (Ultraschall-, Wirbelstrom- und radiographische Prüfung, und die visuelle Prüfung anhand einer Kamera) werden mechanisiert durchgeführt, die gewonnenen Daten werden von qualifizierten Fachleuten ausgewertet und bieten so die Möglichkeit, dass Fehler entstehen.
Das 'Human Factor'- Untersuchungskonzept besteht aus der Identifizierung potenzieller menschlicher Fehler, deren Ursachen und Präventionsmethoden. Mit Hilfe einer abgewandelten FMEA (Failure Modes and Effects Analysis) wurden mögliche Risiken identifiziert, die die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten menschlicher Fehler bei
der Datenauswertung erhöhen. Einige dieser Risiken sind beispielsweise
Verantwortungsdiffusion beim 4-Augen-Prinzip, Übervertrauen in die Technik bei der automatischen Identifikation von Defekten sowie der Aufmerksamkeitsverlust bei dynamischer Bildbetrachtung. Deren Wirkung wird derzeit experimentell überprüft, um Ansatzpunkte für Optimierungen zu ermitteln und damit die Gesamtzuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
Since the beginnings of the European American Workshops (EAW) in 1997, the aim was to gather the experts in NDE reliability and discuss burning topics with the aim of identifying crucial problems and suggesting ways to move forward. This was usually achieved during the so-called break-out sessions, in which predetermined topics were discussed. During the 5th EAW, held in Berlin in 2013, this approach was replaced by an Open Space Technology (OST) approach. The benefit of this approach is seen in the freedom of topic choices, i. e., the topics are not predetermined but rather arise at that moment in that space and by the participants choice. The following topics arose: new reliability methods (Bayesian, MAPOD,
), structural health monitoring, definition of requirements of NDE by customer versus provider, what value of POD is good enough?, human factors, manual versus automated inspection, and basic concepts of reliability of NDE. The participants were encouraged to walk from one session to another and openly express their opinions. These were in the end summarized by a chosen group of moderators and presented in this paper.
Human factors approach to the reliability of NDT in nuclear waste management in Sweden and Finland
(2010)
Nuclear power industry has the responsibility to manage and dispose of all radioactive waste from its
plants. Finnish Posiva and Swedish SKB are leading in the world in the development of disposal of
spent nuclear fuel. Their method consists of encapsulating spent nuclear fuel in copper canisters and
depositing them in the bedrock at a depth of about 500 meters for the next 100 000 years, leaving the
radioactivity to decrease naturally through the decay of the radioisotopes in it. The copper canisters,
consisting of a copper tube, a lid and a bottom (which make the outer shell) and an insert made of a
cast iron, need to be inspected for their structural integrity to ensure no critical defects are present in
the materials and welds that could lead to a leakage of the waste into the environment. Data acquired
by 4 different non-destructive testing (NDT) methods (i.e. UT, ET, RT and VT with a remote camera)
are evaluated by skilled human operators and therefore could be subject to human error.
Human Factors approach lies in identifying potential errors made by the human, their causes
and ways of preventing them. A customized Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) was
conducted to anticipate possible human failures during the data evaluation. The results led to
designing several experiments (e.g. diffusion of responsibility within the 4-eye principle, over trust in
automated systems) which are being experimentally tested in ongoing projects. The results are
expected to lead to the optimization of the procedures followed by the NDT operators and
consequently to the improvement of the overall NDT reliability.