SCK CEN lanceert RADAR-tool voor betere stralingsbescherming

Vandaag lanceert het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN Mol de gloednieuwe softwaretool, RADAR. 

RADAR vormt een handig instrument in stralingsbescherming. In stralingsbescherming hanteert de nucleaire sector het ALARA-principe. ALARA staat voor “as low as reasonably achievable”. Dat betekent dat bij werken met radioactiviteit de stralingsdosis voor medewerkers altijd zo laag als redelijkerwijs mogelijk gehouden moeten worden. Maar kan je vooraf evalueren welke werkwijze de laagste stralingsdosis oplevert? Met RADAR kunnen experten die werken virtueel simuleren en de opgelopen stralingsdosis inschatten.

In die softwaretool RADAR kunnen experten een digital twin van hun nucleaire installatie bouwen. Dat is een virtuele replica van de bestaande installatie, die rekening houdt met de aard en intensiteit van de stralingsbronnen ter plaatse. In die replica kunnen experten avatars laten bewegen en handelingen laten uitvoeren. Denk bijvoorbeeld aan hurken, objecten verplaatsen of schroeven. 

Dat laat toe om te variëren en meerdere scenario’s te vergelijken. Wat als we de blootstellingstijd inkorten, de wandelroute wijzigen of bijkomende loodschilden plaatsen? Hoe vertaalt zich dat in een lagere stralingdosis? En dat laat toe om de meest veilige aanpak te selecteren.

SCK CEN lanceert RADAR-tool - details

SCK CEN lanceert RADAR-tool voor betere stralingsbescherming Softwaretool laat toe werkwijzen vooraf te vergelijken In stralingsbescherming hanteert de nucleaire sector het ALARA-principe. 

ALARA staat voor “as low as reasonably achievable”. Dat betekent dat bij werken met radioactiviteit de stralingsdosis voor medewerkers altijd zo laag als redelijkerwijs mogelijk gehouden moeten worden. Maar kan je vooraf evalueren welke werkwijze de laagste stralingsdosis oplevert? Dat kan met de gloednieuwe softwaretool RADAR, die het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN ontwikkelde. 

Met die tool kunnen experten die werken virtueel simuleren en de opgelopen stralingsdosis inschatten. “Zo kunnen we meerdere scenario’s uittesten en vergelijken”, aldus de ontwikkelaars. “En dat laat toe om de meest veilige aanpak te selecteren.” Bij de ontmanteling van nucleaire installaties verwijderen experten geleidelijk componenten, slijpen ze leidingen weg of breken ze betonnen wanden af. 

Een ontmantelingswerf evolueert dus continu en elke handeling verandert de stralingssituatie op de werkvloer. De volgorde waarin ze die werken uitvoeren, bepaalt in grote mate de opgelopen stralingsdosis. Om ontmantelingsexperten maximaal te beschermen, groeide de nood aan een meer uitgebreide ALARA tool. 

“We willen de verschillende ontwikkelingsscenario’s vooraf kunnen verkennen, zodat we de bijbehorende stralingsdoses vergelijken en op basis daarvan de meest veilige werkwijze selecteren. Daarom ontwikkelden we de softwaretool RADAR”, aldus Pasquale Lombardo, een van de ontwikkelaars. 

In die softwaretool RADAR kunnen experten een digital twin van hun nucleaire installatie bouwen.

 “Dat is een virtuele replica van de bestaande installatie, die rekening houdt met de aard en intensiteit van de stralingsbronnen ter plaatse. In die replica kunnen we avatars laten bewegen en handelingen laten uitvoeren.  Denk bijvoorbeeld aan hurken, objecten verplaatsen of schroeven. Dat laat toe om te variëren en scenario’s uit te testen. Wat als we de blootstellingstijd inkorten, de wandelroute wijzigen of bijkomende loodschilden plaatsen? Hoe vertaalt zich dat in een lagere stralingdosis?”, duidt mede-ontwikkelaar Mahmoud Abdelrahman. 

Dat visualeert de RADAR-tool in één oogopslag. 

Robuuste wetenschap

 Wie met RADAR aan de slag gaat, merkt dat de software weinig uitleg vergt om te starten. De interface lijkt op die van een videogame: intuïtief en visueel sprekend. 

“Dat speelse karakter is geen toeval, want de software bouwt voort op systemen uit de gamewereld”, vervolgt Pasquale Lombardo. “Achter de toegankelijke interface schuilt een combinatie van wetenschappelijke rekenmethodes. RADAR combineert immers Monte Carlo-simulaties met de Point Kernel-methode.” 

Een Monte Carlo-simulatie modelleert een fysisch proces door het duizenden tot miljoenen keren te herhalen. Hier betreft dat proces het uitzenden van stralingsdeeltjes. Point Kernel daarentegen is een snelle methode om de dosis op één specifiek punt in te schatten. Daarbij houdt het rekening met de bron zelf, de afstand tot die bron en afschermingen die de straling tegenhouden. 

“Door beide methodes te combineren, levert RADAR gedetailleerde en betrouwbare resultaten binnen een aanvaardbare rekentijd” besluit Mahmoud Abdelrahman. 

Gevalideerd 

Om hun computerberekeningen te valideren, deden Pasquale Lombardo en Mahmoud meerdere bestralingsexperimenten in het Labo Nucleaire Kallibraties (LNK) van SCK CEN. 

In LNK kunnen de onderzoekers van SCK CEN meettoestellen aan een precieze stralingsdosis blootstellen. Door die dosis opnieuw te meten en dat met de resultaten uit RADAR te vergelijken, konden de ontwikkelaars hun tool helemaal op punt stellen. 

Meerdere toepassingen 

Al snel voelden de ontwikkelaars dat in de tool meer potentieel zit dan ontmantelingsactiviteiten of beheer van radioactief afval. De tool kan een meerwaarde voor stralingsbescherming in een bredere zin betekenen en het ALARA-bewustzijn vergroten. Het helpt stralingsbeschermingsdeskundigen beschermingsmaatregelen en werkstromen objectief te vergelijken en weloverwogen keuzes te maken. Om die reden hebben de ontwikkelaars de tool nu ook naar andere toepassingen uitgebreid. 

“RADAR is een handig instrument bijvoorbeeld bij het ontwerp van nieuwe installatie en bij opleiding en training van personeel”, aldus Pasquale Lombardo. “Zo laat het ook toe om te controleren of bijkomende loodschermen artsen en zorgverleners beter beschermen tijdens medische interventies met radioactiviteit.” 

Toekomstige ontwikkelingen

 De ontwikkelaars kijken ook vooruit naar verdere uitbreidingen van RADAR. Zo komt er een integratie van een volwaardige virtual reality- en augmented reality-omgeving. Daarmee kunnen gebruikers stralingsgevoelige werkzaamheden niet alleen op een scherm analyseren, maar ook zelf te ervaren. 

In zo’n omgeving kunnen experten en trainees zich virtueel door een installatie bewegen en werkzaamheden inoefenen in realistische omstandigheden. Zo kunnen zij verschillende werkvolgordes en beschermingsmaatregelen veilig testen en ervaring opdoen, nog vóór de werken in de praktijk starten.

Innovatie in stralingsbescherming dankzij Europees project ‘ANUBIS’ RADAR werd gerealiseerd in het kader van het Europese project ANUBIS. ANUBIS staat voor “Advancing Nuclear dismantling in Belgium through Improving Sustainability”. Het project streeft ernaar om ontmantelingsprocessen duurzamer, efficiënter en veiliger te organiseren. 

Dat willen de SCK CEN-wetenschappers bereiken door nieuwe technologieën te ontwikkelen of bestaande technologieën te verbeteren. RADAR haakt in op het veiligheidsaspect. De tool werd initieel ontworpen om meerdere ontmantelingsscenario’s te simuleren. Doel was om de stralingsblootstelling te berekenen. Die uitkomsten helpen experten beslissen welk scenario medewerkers het meest beschermt tegen straling.

Intussen is de RADAR-tool voor een brede waaier aan toepassingen inzetbaar. ANUBIS & het relanceplan van België en Europa In 2021 reikte de Europese Unie aan SCK CEN een financiering uit voor het ANUBIS-project. Dat project wil technologieën en competenties ontwikkelen om hergebruik van materialen die vrijkomen bij nucleaire ontmanteling, kostenefficiënt te maximaliseren. 

Dat omvat ook de bouw van het MaT-gebouw op de terreinen van SCK CEN in Mol, een nieuwe onderzoeks-, ontwikkelings- en demonstratiefaciliteit met bijhorende installaties om de innovatie van ontmantelingsprojecten in België te ondersteunen. 

Het project past niet alleen in het Belgisch-Europese plan voor economisch herstel na de COVID-19 pandemie, maar sluit ook naadloos aan bij de duurzame ontmanteling van de kerncentrales in Doel en Tihange. Meer info: www.sckcen.be/nl/anubis 

SCK CEN 70 jaar ervaring in nucleair onderzoek en nucleaire technologie 

SCK CEN behoort tot de grootste onderzoeksinstellingen van België. Meer dan 900 medewerkers zetten zich iedere dag in voor de ontwikkeling van vreedzame toepassingen van radioactiviteit. De onderzoeksactiviteiten van SCK CEN focussen zich op drie grote thema’s: innovatieve nucleaire systemen, het beheer van kernafval en ontmanteling, en een doortastende kankerbestrijding. SCK CEN wordt wereldwijd erkend en deelt zijn kennis door talrijke publicaties en opleidingen, zodat deze pool aan uitzonderlijke competenties behouden wordt. www.sckcen.be