Δραστηριότητες

Ακολουθεί μια επιλογή από τις ακαδημαϊκές μου δραστηριότητες:

1. Διασφάλιση της ποιότητας στην ανίχνευση ραδιενεργών ισοτόπων σε υλικά

1.1 Γενικά

O κυριότερος σημερινός τρόπος για τη διασφάλιση της ποιότητας στην ανίχνευση ραδιενεργών ισοτόπων σε υλικά είναι οι ασκήσεις Διασύγκρισης/ Διαβαθμονόμησης (inter-comparison / inter-calibration exercises). Στα πλαίσια τέτοιων ασκήσεων δοκιμάζονται τόσο η ποιότητα των προτύπων αναφοράς που χρησιμοποιεί ένα Εργαστήριο, όσο και η βαθμονόμηση των οργάνων του αλλά και οι μέθοδοι και οι τεχνικές μέτρησης που εφαρμόζει. Μια άσκηση Διασύγκρισης/ Διαβαθμονόμησης γίνεται με τη συμμετοχή δύο ή περισσότερων Εργαστηρίων, τα οποία μπορούν να συγκρίνουν τα αποτελέσματά τους για διάφορα είδη μετρήσεων πάνω στο ίδιο δείγμα. Οι ακριβείς τιμές αναφοράς σε αυτές τις ασκήσεις προκύπτουν από Εργαστήρια που συμμετέχουν και είναι πιστοποιημένα για τις μετρήσεις που διεξάγονται. To εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του ΕΜΠ (ΕΠΤ-ΕΜΠ) έχει μακρά εμπειρία από τέτοιες ασκήσεις. Για κάθε μία από τις τέσσερις ασκήσεις που θα αναφερθούν στη συνέχεια και που πραγματοποιήθηκαν κατά ή μετά το 2006 είχα την ευθύνη για μέροςτων ζητούμενων αποτελεσμάτων. Οι τέσσερις αυτές ασκήσεις έχουν ως εξής:

1.2 Άσκηση 1η (Ομάδα Εργασίας: Α. Ευσταθόπουλος, Ν. Πετρόπουλος)

Το 2006 το ΕΠΤ-ΕΜΠ συμμετείχε σε Πανευρωπαϊκή Άσκηση Διασύγκρισης/Διαβαθμονόμησης για την ανίχνευση ραδιενεργών ισοτόπων σε δείγματα με πιστοποιημένη ραδιενέργεια που διοργάνωσε το National Physical Laboratory του Ηνωμένου Βασιλείου. Το ΕΠΤ-ΕΜΠ διακρίθηκε για την ποιότητα των αποτελεσμάτων του σε όσα από τα ραδιοϊσότοπα ανίχνευσε και μέτρησε ποσοτικά Η συμβολή μου στα αποτελέσματα αυτά έγκειται στον επιτυχή ποσοτικό προσδιορισμό των ισοτόπων Sr-90, Sr-89 και Cl-36, σε υψηλέςσυγκεντρώσεις, μέσω της μεθόδου υγρού σπινθηρισμού.

1.3 Άσκηση 2η (Ομάδα Εργασίας: Μ. Σάββα, Δ. Καράγγελος, Ν. Πετρόπουλος)

Το 2010 το ΕΠΤ-ΕΜΠ συμμετείχε σε Πανευρωπαϊκή Άσκηση Διασύγκρισης/Διαβαθμονόμησης για την ανίχνευση ραδιενεργών ισοτόπων σε δείγματα με πιστοποιημένη ραδιενέργεια που διοργάνωσε το Joint Research Institute IRMM της Ευρωπαϊκής Ένωσης το οποίο εδρεύει στο Βέλγιο. Το ΕΠΤ-ΕΜΠ διακρίθηκε για την ποιότητα των αποτελεσμάτων του σε όσα από τα ραδιοϊσότοπα ανίχνευσε και μέτρησε ποσοτικά. Η συμβολή μου στα αποτελέσματα αυτά έγκειται στον σχετικά επιτυχή ποσοτικό προσδιορισμότου ισοτόπου Sr-90 σε χαμηλές συγκεντρώσεις, μέσω μεθόδων ραδιοχημικής επεξεργασίας και μέτρησης υγρού σπινθηρισμού.

1.4 Άσκηση 3η (Ομάδα Εργασίας: Μ. Σάββα, Δ. Καράγγελος, Ν. Πετρόπουλος)

Το 2011 το ΕΠΤ-ΕΜΠ συμμετείχε σε Διεθνή Άσκηση Διασύγκρισης/Διαβαθμονόμησης για την ανίχνευση ραδιενεργών ισοτόπων σε δείγματα με πιστοποιημένη ραδιενέργεια που διοργάνωσε το δίκτυο ALMERA του Διεθνούς Οργανισμού Ατομικής Ενέργειας (ΔΟΑΕ), στο οποίο το ΕΠΤ-ΕΜΠ είναι ενεργό μέλοςμεταξύ 126 Εργαστηρίων από 78 χώρες. Η συμβολή μου στα υποβληθέντα αποτελέσματα έγκειται στον σχετικά επιτυχή προσδιορισμό συγκεντρώσεως του ισοτόπου Ra-226 στο νερό καθώς επίσης και στον σχετικά επιτυχή προσδιορισμό των συγκεντρώσεων ολικής-α και -β ακτινοβολίας σε διάφορα υγρά δείγματα με τη μέθοδο υγρού σπινθηρισμού. Αξίζει να σημειωθεί ότι ήταν η πρώτη φορά που το ΕΠΤ-ΕΜΠ επιχείρησε να υπολογίσει τέτοιες συγκεντρώσεις σε υγρά δείγματα, στα πλαίσια

τέτοιας άσκησης εφαρμόζοντας γενικά τις πλέον μοντέρνες τεχνικές όπως είναι διαθέσιμες στο ΕΜΠ.

1.5 Άσκηση 4η (Ομάδα Εργασίας: Μ. Σάββα, Δ. Καράγγελος, Ν. Πετρόπουλος)

Το 2012 το ΕΠΤ-ΕΜΠ συμμετείχε σε Διεθνή Άσκηση Διασύγκρισης/Διαβαθμονόμησης για την ανίχνευση ραδιενεργών ισοτόπων σε δείγματα με πιστοποιημένη ραδιενέργεια που διοργάνωσε το δίκτυο ALMERA (βλ. πιοπάνω). Η συμβολή μου στα υποβληθέντα αποτελέσματα έγκειται στην απόπειρα προσδιορισμού συγκεντρώσεων του ισοτόπου Η-3 στο νερό με τη μέθοδο υγρού σπινθηρισμού. Το ΕΠΤ-ΕΜΠ παρουσίασε για πρώτη φορά τέτοια αποτελέσματα σε Άσκηση Διασύγκρισης. Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι ήταν σημαντικά υπερεκτιμημένα σε σχέση με τις πιστοποιημένες τιμές κατά ένα παράγοντα "5". Αυτή η υπερβολική προς τα πάνω απόκλιση οφείλεται κατά πάσα βεβαιότητα σε λανθασμένη εκτίμηση του συντελεστή βαθμονόμησης της μεθόδου μέτρησης. Η αιτία για αυτό εντοπίζεται στο γεγονός ότι η πρότυπη πηγή βαθμονόμησης ήταν πολύ υψηλής ενεργότητας σε σχέση με την ενεργότητα των δειγμάτων που μετρήθηκαν. Το ΕΠΤ-ΕΜΠ έχει προγραμματίσει να προμηθευθεί μία καταλληλότερη πρότυπη πηγή Η-3 χαμηλής ενεργότητας όταν υπάρξει σχετική χρηματοδότηση.

2. Αντικατάσταση εξυπηρετητών Η/Υ (Ομάδα Εργασίας: Δ. Καράγγελος, Ν. Πετρόπουλος, Σ. Σιμόπουλος)

2.1 Γενικά

Ήδη από το 2004 είχε διαπιστωθεί η δυσκολία με την οποία τα κεντρικά συστήματα εξυπηρετητών Η/Υ του ΕΠΤ-ΕΜΠ, ανταποκρίνονταν στις σύγχρονες ανάγκες συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων κυρίως από τα πειραματικά συστήματα -γ φασματοσκοπικών αναλύσεων και τις διατάξεις συλλογής δεδομένων ραδιοπεριβαλλοντικής επιτήρησης. Επίσης είχε διαπιστωθεί η ανεπάρκεια των λειτουργούντων συστημάτων δικτυακής εξυπηρέτησης των μελών του ΕΠΤ-ΕΜΠ σε ό,τι αφορά τις παροχές e-mail, τις δικτυακές σελίδες και τα παρόμοια, σημερινά αυτονόητα. Τα προβλήματα αυτά οφείλονταν κυρίως στην παλαιότητα των εμπλεκόμενων συστημάτων, η οποία είχε ως συνέπειες (α) την πλημμελή συντήρηση υλικού (β) την πλημμελή συντήρηση λογισμικού και την αδυναμία αναβάθμισής του σε σύγχρονες εκδόσεις που να ικανοποιούν τις σύγχρονες ανάγκες, (γ) την περιστασιακή και μόνο λόγω ανάγκης δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας (backup), (δ) την αντικατάσταση σημαντικού μέρους των πειραματικών διατάξεων με τις οποίες αυτά τα συστήματα Η/Υ συνεργάζονταν με νεότερες αυξημένων δυνατοτήτων και διαφορετικής τεχνολογίας μάλλον ασύμβατης με τα συστήματα αυτά, (ε) τον πολλαπλασιασμό των χρηστών των συστημάτων από την άποψη του πλήθους και τέλος (στ) τον πολλαπλασιασμό των αναγκών των χρηστών των συστημάτων από την άποψη χωρητικότητας δίσκου και χρήσης μνήμης. Μετά τον Σεπτέμβριο του 2006, επέσπευσα την σταδιακή αντικατάσταση των τριών κεντρικών συστημάτων εξυπηρετητών Η/Υ του ΕΠΤ-ΕΜΠ. Ως μέλος της ομάδας εργασίας ο ίδιος κατά ένα μεγάλο μέρος αλλά και σε συνεργασία με τα άλλα μέλη:

(1) επέλεξα το υλικό, (2) επέβλεψα και επέσπευσα τις σχετικές προμήθειες, (3) επέλεξα το Λειτουργικό Σύστημα (Λ/Σ), (4) χωροθέτησα και δικτύωσα τα νέα συστήματα, (5) εγκατέστησα το σχετικό λογισμικό και εφάρμοσα τους κανόνες διαδικτυακής ασφάλειας, (6) δημιούργησα το περιβάλλον των χρηστών και τα δικαιώματά τους κατά τις ανάγκες, (7) μετέφερα σημαντικό μέρος του παλαιού λογισμικού όπως λειτουργούσε στα παλαιότερα συστήματα, στα νέα συστήματα και το μετέτρεψα ώστε να λειτουργεί και εκεί, (8) σύνδεσα κατά τον καλύτερο δυνατό τρόπο τις υπάρχουσες πειραματικές διατάξεις με τα νέα συστήματα, ώστε να αποδίδουν όπως και με τα παλαιότερα ή ακόμα καλύτερα, και τέλος (9) έκανα "commit" τα νέα συστήματα και τα "θεράπευσα" στις "παιδικές τους ασθένειες". Οι εργασίες αυτές έγιναν χωρίς τη συνδρομή προσωπικού με ειδίκευση στις τεχνολογίες πληροφορικής και επικοινωνιών, διότι -ωςγνωστό τέτοιο προσωπικό δεν διατίθεται στο ΕΠΤ-ΕΜΠ. Μετά το πέρας των εργασιών και την τεχνογνωσία που αποκτήθηκε, τα νέα συστήματα που λειτουργούν συντηρούνται πολύ ευκολότερα και -το κυριότερο, μπορούν άμεσα, όταν παραστεί ανάγκη, να αντικατασταθούν από νεότερα παρόμοιας τεχνολογίας χωρίς να χρειασθούν μεγάλες επεμβάσεις. Τα τρία νέα συστήματα εξυπηρετητών παρουσιάζονται στη συνέχεια κατά χρονολογική σειρά ανάπτυξης.

2.2 2006: Σύστημα 1ο: Εξυπηρετητής ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και δικτυακών σελίδων του ΕΠΤ-ΕΜΠ.

Υλικό και Λ/Σ που αντικαταστάθηκε: Σταθμός Εργασίας Silicon Graphics Incorporated (SGI) τύπου Indy με Λ/Σ Irix 5.3, σε λειτουργία απότο 1995.

Νέο σύστημα: Σταθμός Εργασίας Intel Pentium με Λ/Σ LINUX Debian, σε λειτουργία από το 2006.

Ειδικές απαιτήσεις από το νέο σύστημα: Πέραν των άλλων το σύστημα αυτό συλλέγει με εσωτερική διαδικτύωση από άλλον εξυπηρετητή Η/Υ (το σύστημα "3", που θα αναφερθεί αμέσως παρακάτω) ραδιοπεριβαλλοντικά δεδομένα, όπως καταγράφονται από πειραματικές διατάξεις ανεπτυγμένες στο ΕΠΤ-ΕΜΠ και με κατάλληλο τρόπο τα αναρτά αυτόματα σε τακτά χρονικά διαστήματα στιςιστοσελίδες του ΕΠΤ-ΕΜΠ, προς χρήση του κοινού αλλά και της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας. Πρέπει να σημειωθεί ότι η τρέχουσα μορφή των ιστοσελίδων του ΕΠΤ-ΕΜΠ αναπτύχθηκε από το μέλος της ομάδας Δρ. Δ. Καράγγελο.

2.3 2007-2008: Σύστημα 2ο: Εξυπηρετητής πειραματικών διατάξεων -γ φασματοσκοπικήςανάλυσηςτου ΕΠΤ-ΕΜΠ.

Υλικό και Λ/Σ που αντικαταστάθηκε: Σταθμός Εργασίας (Super mini computer) Hewlett Packard 9000/370 Λ/Σ HPUX 7.x (UNIX System V), σε λειτουργία από το 1987.

Νέο σύστημα: Σταθμός Εργασίας Intel Pentium με Λ/Σ LINUX Fedora, σε λειτουργία από το 2008.

Ειδικές απαιτήσεις από το νέο σύστημα: Το υπόψιν υπολογιστικό σύστημα συνδέεται απευθείας με σειρά πολυκαναλικών αναλυτών, στους οποίους συλλέγονται δεδομένα από πέντε (5) διαφορετικούς ανιχνευτές Γερμανίου κατάλληλους για την -γ φασματοσκοπική ανάλυση υλικών, προκειμένου για τον ποιοτικό και τον ποσοτικό προσδιορισμό των περιεχόμενων ραδιοϊσοτόπων. Για το σκοπό αυτό το υπόψιν σύστημα απαιτεί:

(α) διασύνδεση με τις διατάξεις αυτές με σειριακές, παράλληλες ή διαδικτυακές επικοινωνίες, κάθε μία από τις οποίες έχει δικά της αποκλειστικά προβλήματα που έπρεπε να επιλυθούν, (β) σειριακή, παράλληλη ή διαδικτυακή διασύνδεση με υπάρχοντα συστήματα μεγάλων εκτυπωτών τεχνολογίας dot-matrix, (γ) σειριακή διασύνδεση με παλαιού τύπου -αλλά υπάρχοντα και λειτουργούντα- τερματικά ASCII (για τη διασύνδεση αυτή, γράφθηκαν εξ'αρχής βιβλιοθήκες λειτουργίας τερματικών), (δ) την εξασφάλιση της άριστης λειτουργίας του λογισμικού -γ φασματοσκοπικής ανάλυσης SPUNAL, όπως αυτό είχε αναπτυχθεί από τον Καθηγητή κ. Σ.Ε. Σιμόπουλο για το προηγούμενο σύστημα που αντικαταστάθηκε και τέλος (ε) την εξασφάλιση της άριστης λειτουργίας της βάσης δεδομένων -γ φασματοσκοπικών αναλύσεων και του περιβάλλοντος αλληλεπίδρασης με τον χρήστη, όπως αυτά είχαν επίσης αναπτυχθεί από τον Καθηγητή κ. Σ.Ε. Σιμόπουλο για το προηγούμενο σύστημα που αντικαταστάθηκε. Πρέπει εδώ να σημειωθεί ότι η συμμετοχή μου στις ενέργειες (δ) και (ε) ήταν περιορισμένη. Το μεγαλύτερο μέρος της σχετικής εργασίας ανέλαβαν για αυτές ο Δρ. Δ. Καράγγελος και ο Καθηγητής κ. Σ.Ε. Σιμόπουλος.

2.4 2009: Σύστημα 3ο: Εξυπηρετητής συλλογής ραδιοπεριβαλλοντικών δεδομένων από κατάλληλη πειραματική διάταξη του ΕΠΤ-ΕΜΠ.

Υλικό και Λ/Σ που αντικαταστάθηκε: Σταθμός Εργασίας (Super mini computer) Hewlett Packard 9000/370 Λ/Σ HPUX 7.x (UNIX System V), σε λειτουργία από το 1987.

Νέο σύστημα: Σταθμός Εργασίας Intel Pentium με Λ/Σ LINUX Fedora, σε λειτουργία από το 2009.

Ειδικές απαιτήσεις από το νέο σύστημα: Το υπόψιν υπολογιστικό σύστημα συνδέεται απευθείας με ανιχνευτή Ιωδιούχου Νατρίου κατάλληλων διαστάσεων και τεχνολογίας εκτεθειμένο στον αέρα του περιβάλλοντος με σκοπό την επιτήρηση της ατμόσφαιρας κυρίως σε σχέση με την παρουσία σε αυτήν ισοτόπων που δυνατόν να προέρχονται από σχάση. Ο ανιχνευτής αυτός όπως είναι εγκατεστημένος επικοινωνεί προς το υπολογιστικό σύστημα δεδομένα και δέχεται εντολές από αυτό μέσω σειριακής επικοινωνίας. Για την αποκατάσταση αυτού του είδους της σειριακής επικοινωνίας είχε γραφθεί ειδικό λογισμικό για τον Η/Υ Hewlett Packard 9000/370 Λ/Σ HPUX 7.x, ο οποίος αντικαταστάθηκε. Στα πλαίσια της Διπλωματικής Εργασίας του κ. Αλεξόπουλου, την οποία και επέβλεψα, το λογισμικό αυτό τροποποιήθηκε για να εξασφαλισθεί η καλή του λειτουργία και στο νέο σύστημα. Επιπλέον το νέο υπολογιστικό σύστημα συνδέεται απευθείας μέσω αναλογοψηφιακού μετατροπέα με διάφορους μεταλλάκτες για τη συλλογή περιβαλλοντικών δεδομένων, όπως θερμοκρασία, ατμοσφαιρική πίεση, σχετική υγρασία κ.ά. Η συλλογή των δεδομένων αυτών γίνεται μέσω της πλατφόρμας comedi, με λογισμικό που ανέπτυξε ο Δρ. Δ. Καράγγελος. Όπως σημειώθηκε και προηγούμενα το σύστημα "3" συνεργάζεται με το σύστημα "1" για τη δημοσιοποίηση των συλλεγόμενων δεδομένων στο διαδίκτυο.

3. Ανάπτυξη εγκατάστασης βιομηχανικής ραδιογραφίας

Η Βιομηχανική Ραδιογραφία είναι μία από τις σημαντικότερες μεθόδους Μη Καταστροφικού Ελέγχου. Η εκπαίδευση σε αυτή μπορεί να δώσει στους φοιτητές του ΕΜΠ τη δυνατότητα να γνωρίζουν τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να εφαρμόζεται η υπόψιν μέθοδος ορθά και με ασφάλεια. Για το σκοπό αυτό, ο Τομέας Πυρηνικής Τεχνολογίας ήδη από το Ακ. Έτος 2005 – 2006, εισήγαγε στο 7ο εξάμηνο του Προπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών το μάθημα επιλογής "Βιομηχανικές Εφαρμογές Πυρηνικής Τεχνολογίας" και στο ΔΠΜΣ "Εφαρμοσμένη Μηχανική" το μάθημα ροής "Μη Καταστροφικοί Έλεγχοι Υλικών με Μεθόδους Πυρηνικής Τεχνολογίας", σημαντικό μέρος των οποίων είναι αφιερωμένο στη Βιομηχανική Ραδιογραφία. Τα μαθήματα αυτά, διδάσκω ήδη από το Ακ. Έτος 2006-07, όπως εξάλλου έχει αναφερθεί και στις §§ 6.2 και 6.3 αντίστοιχα. Παράλληλα, και με στόχο την ανάπτυξη της Εργαστηριακής Εξάσκησης στα υπόψιν μαθήματα, αλλά και τη συμβολή του ΕΠΤ-ΕΜΠ στη γενικότερη διδασκαλία και την έρευνα για τον Μη Καταστροφικό Έλεγχο, αποφασίσθηκε να συγκροτηθεί και Εγκατάσταση Βιομηχανικής Ραδιογραφίας. Η συγκρότηση αυτή διήρκεσε με εργασία μερικής απασχόλησης περί τους 36 μήνες και πραγματοποιήθηκε στο ΕΠΤ-ΕΜΠ, αποκλειστικά με μελέτες και εργασία εμού του ιδίου ως εξής: (α) επιλογή του εξοπλισμού, (β) προμήθεια του εξοπλισμού, (γ) χωροθέτηση του εξοπλισμού, και τέλος (δ) ανάπτυξη υποδομών για την εγκατάσταση του εξοπλισμού. Εκτιμάται ότι συμπεριλαμβανομένου του κόστους εξοπλισμού αλλά και των αναγκαίων μεταβολών στις κτιριακές υποδομές προκειμένου για την εγκατάστασή του σύμφωνα με τους τεχνολογικούς κανόνες, το ύψος της επένδυσης αυτής στο ΕΜΠ, ξεπερνάει τα 80.000 ΕΥΡΩ (σε τιμές 2009). Πρέπει εδώ να τονισθεί ότι πραγματοποίησα και το χειρονακτικό μέρος της αναφερόμενης εργασίας για την συγκρότηση της υπόψιν Εγκατάστασης, δεδομένου ότι το ΕΠΤ-ΕΜΠ εδώ και σημαντικό χρονικό διάστημα (και πάντως πολύ πριν αναλάβω ως λέκτορας το 2006) δεν διαθέτει τεχνικό προσωπικό κατάλληλο για τέτοιες ειδικευμένες και εκτεταμένες εφαρμογές. Για την εκτίμηση του μεγέθους της χειρωνακτικής συμβολής μου σημειώνεται κυρίως ότι: (1) αναπτύχθηκε και συνδέθηκε ηλεκτρική και διαδικτυακή καλωδίωση συνολικού μήκους > 1km μέσω σχαρών και πλαστικών σωλήνων διανομής, (2) δια της ηλεκτρικής καλωδίωσης αυτής η εγκατάσταση εξυπηρετήθηκε με συνδέσεις στους κεντρικούς ηλεκτρικούς πίνακες του κτιρίου, ώστε να διαθέτει, μονοφασικό ρεύμα πόλεως, μονοφασικό ρεύμα από την εφεδρική γεννήτρια του κτιρίου και τέλος μονοφασικό ρεύμα από το σταθμό αδιάλειπτης παροχής ισχύος του κτιρίου του ΕΠΤ-ΕΜΠ -όλες τις συνδέσεις πραγματοποίησα προσωπικά, (3) αναπτύχθηκε και συνδέθηκε υδραυλικό δίκτυο νερού πόλεως συνολικού μήκους > 50m, (4) αναπτύχθηκε και συνδέθηκε αποχέτευση νερού συνολικού μήκους > 15m. Στα πλαίσια σειράς Διπλωματικών Εργασιών και μίας Μεταπτυχιακής Εργασίας, πραγματοποιήθηκε επιπλέον και η τεκμηρίωσή της σε όλες της τις λεπτομέρειες. Σήμερα (2011), η Εγκατάσταση αυτή λειτουργεί πλήρως με τις ακόλουθες βασικότερες συνιστώσες: (i) μηχανή παραγωγής ακτίνων –x της GΕ Inspection Technologies GmbH, 200 kV (διαπερατότητα χάλυβα έως 42 mm), (ii) αυτόματο εμφανιστήριο της AGFA τύπου NOVA, (iii) διαφανοσκόπιο, (iv) μετρητής οπτικής πυκνότητας, (v) συλλογή δοκιμίων ελέγχου ποιότητας ραδιογραφικής εικόνας κατά ΕΝ και ASTM και (vi) τα απαραίτητα παρελκόμενα και αναλώσιμα. Για την εξυπηρέτηση της Εγκατάστασης διαμορφώθηκε και τροποποιήθηκε θωρακισμένος υπόγειος χώρος του Εργαστηρίου, που ικανοποιεί τα πλέον αυστηρά κριτήρια ακτινοπροστασίας και έχει αδειοδοτηθεί από την Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ). Κατά την κείμενη νομοθεσία έχω ορισθεί ως ο Υπεύθυνος Ακτινοπροστασίας της Εγκατάστασης από την ΕΕΑΕ. Ο έλεγχος της μηχανής ακτίνων –x, γίνεται από ειδικό δωμάτιο ελέγχου εκτός και μακριά από τον θωρακισμένο αυτό χώρο. Επιπλέον, τμήμα των χώρων του Εργαστηρίου έχει διαμορφωθεί ως σκοτεινός θάλαμος υψηλών προδιαγραφών για τις ανάγκες εμφάνισης του φιλμ. Στην Εγκατάσταση οι φοιτητές έχουν τη δυνατότητα να ασκούνται σε σειρά εργαστηριακών ασκήσεων, κατά τις οποίες επιδιώκεται η διαπίστωση πραγματικών αστοχιών σε μεταλλικές κατασκευές (π.χ. πόροι και ρωγμές) σε πρότυπα ή πραγματικά δοκίμια. Την πραγματοποίηση των εργαστηριακών αυτών ασκήσεων, επιβλέπω προσωπικά σε μικρές ομάδες φοιτητών. Πέραν της παρεχόμενης εκπαίδευσης εξελίσσεται ερευνητικό έργο με στόχο την παραγωγή ραδιογραφιών και τομογραφικών απεικονίσεων, από δοκίμια μηχανολογικών κατασκευών με τυπικά ελαττώματα. Σημειώνεται ότι για τις ανάγκες της κατασκευής δοκιμίων για τις εργαστηριακές ασκήσεις στην Εγκατάσταση Βιομηχανικής Ραδιογραφίας, συστήθηκε μικρό αλλά επαρκές μηχανουργείο, ώστε στο ΕΠΤ-ΕΜΠ, με ίδια μέσα, να γίνονται οι σχετικές αλλά και άλλες κατασκευές και επισκευές. Το μηχανουργείο αυτό αποτελείται από μικρό επιτραπέζιο τόρνο Raglan Little John Mk.2, ωφέλιμου μήκους 60 εκ., μικρό φρεζοδράπανο Optimum GmbH Opti F40E και σημαντικό αριθμό παρελκομένων και λοιπών σχετικών εργαλείων, η συλλογή των οποίων βρίσκεται στο στάδιο της συμπλήρωσης, λόγω του περιορισμένου ρυθμού χρηματοδότησης. Τη σύσταση του μηχανουργείου επέσπευσα προσωπικά ξεκινώντας από το στάδιο των αγορών εξοπλισμών, μέχρι και την εγκατάστασή τους και τη συντήρησή τους, όπου χρειάσθηκε , όταν επρόκειτο για παλαιότερα τμήματα που επανήρθαν σε χρήση μετά από αδράνεια.

4. Εφαρμογή κωδίκων CFD σε προβλήματα πυρηνικής τεχνολογίας

Πρόσφατα (δηλ. στην ουσία από το 2005 και μετά), διαπιστώνεται ένας ισχυρός προβληματισμός, στην κοινότητα των επιστημόνων με γνωστικό αντικείμενο την πυρηνική τεχνολογία, σχετικά με το αν είναι δυνατόν να εφαρμόζονται κώδικες CFD, για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων λειτουργίας των πυρηνικών αντιδραστήρων. Μέχρι και περίπου το 2005 αυτός ο προβληματισμός δεν υπήρχε, δεδομένου ότι (α) ένας αντιδραστήρας είναι ένα πολύ μεγάλο σύστημα, για να επιλύεται με το χρονικό και το χωρικό βήμα ενός κώδικα CFD, (β) ο υπολογιστικός χρόνος αλλά και οι υπόλοιπες υπολογιστικές συνιστώσες που απαιτούνταν για το σκοπό αυτό ήταν μάλλον ασύμφορες, και (γ) οι λεγόμενοι "κώδικες αντιδραστήρα", όπως π.χ. o RELAP, oCOBRA και άλλοι είχαν ικανοποιητική απόδοση -από την άποψη απαιτούμενων υπολογιστικών δυνατοτήτων και ακρίβειας- στην μακροσκοπική πρόβλεψη φαινομένων ρευστοδυναμικής για τους γνωστούς τύπους πυρηνικών αντιδραστήρων. Σημειώνεται ότι οι "κώδικες αντιδραστήρα" δεν βασίζονται τόσο στην υπολογιστική επίλυση συστημάτων εξισώσεων ρευστομηχανικής και μεταφοράς θερμότητας και μάζας αλλά κυρίως στην εφαρμογή των λεγόμενων "συσχετίσεων μηχανικού" (στα αγγλικά engineering correlations). Μετά το 2005 και κυρίως μετά την εμπορική διαθεσιμότητα στη λιανική αγορά των λεγόμενων πολυπύρηνων επεξεργαστών, το κόστος και ο χρόνος επίλυσης ενός ρευστομηχανικού προβλήματος σε πυρηνικούς αντιδραστήρες κρίθηκε ότι μπήκε στο επίπεδο του αντιμετωπίσιμου, ακόμα και για πολύ μικρές ερευνητικές ομάδες με υπολογιστικά συστήματα πολύ περιορισμένου μεγέθους. Επιπλέον, περί τη χρονική εκείνη στιγμή γεννήθηκαν για τον πυρηνικό μηχανικό προβλήματα λεπτομέρειας, τα οποία σήμερα είναι κρίσιμα για την οριακή -αλλά πολύτιμη- αύξηση της ενεργειακής απόδοσης ενός ήδη υπάρχοντος αντιδραστήρα ή το σχεδιασμό των τύπων αντιδραστήρων της λεγόμενης γενιάς "3+" και γενιάς "4". Οι εφαρμοζόμενοι ήδη "κώδικες αντιδραστήρων", όσο καλοί και να είναι για τη μακροσκοπική θεώρηση και τους υπολογισμούς για έναν αντιδραστήρα είναι από παλαιότερα γνωστό ότι δεν είναι δυνατόν να αντιμετωπίσουν με ικανοποιητική ακρίβεια τα προβλήματα λεπτομέρειας. Αναφέρονται μάλιστα στην βιβλιογραφία και περιπτώσεις που τα αποτελέσματά τους απέχουν από τις πειραματικές τιμές έως και 25 – 30%. Εκτιμάται από την άλλη, ότι οι κώδικες CFD είναι πιθανόν να είναι πολύ καλύτεροι στα θέματα προβλημάτων λεπτομέρειας, διότι εν προκειμένω μπορούν να δράσουν ως "μεγενθυτικοί φακοί" πάνω σε φαινόμενα που οι "κώδικες αντιδραστήρα" επιλέγουν να αγνοούν ως μη σημαντικά. Παρόλαυτά, οι κώδικες CFD σήμερα (2011) είναι πολλοί και επίσης τα διαθέσιμα σε αυτούς μοντέλα είναι πολλαπλά. Τα προβλήματα που γεννάει αυτή η πολλαπλότητα είναι σημαντικά και μπορούν να συνοψισθούν ως εξής:

Για δεδομένο πρόβλημα:

(α) ποιο μοντέλο είναι το κατάλληλο;

(β) ποιος κώδικας CFD που εφαρμόζει το κατάλληλο μοντέλο, το κάνει με μεγαλύτερη επιτυχία;

(γ) ποιο πλέγμα είναι το κατάλληλο, τόσο από πλευράς τύπου, όσο και από πλευράς χωρικής διακριτικής ικανότητας; και

(δ) για τα χρονικά μεταβαλλόμενα προβλήματα, ποίο χρονικό βήμα είναι το κατάλληλο;

Ακόμα και αν υπάρχουν ή με κάποιο τρόπο έχουν κατ'αρχήν διαπιστωθεί, οι προηγούμενες απαντήσεις, γεννώνται και άλλα ερωτήματα ως εξής:

(1) Τι υπολογιστικές δυνατότητες απαιτούν οι καλύτερες απαντήσεις (α) έως και (δ); Μήπως είναι ασύμφορες;

(2) Πόσος υπολογιστικός χρόνος απαιτείται; Είναι εύλογος, ώστε ο πυρηνικός μηχανικός να έχει απαντήσεις σύντομα και με ακρίβεια; και

(3) Τι ευαισθησία παρουσιάζει το μοντέλο που χρησιμοποιείται στον κώδικα CFD που επιλέχθηκε, σε σχέση με τις οριακές συνθήκες, το πλέγμα, τις θερμοφυσικές ιδιότητες των υλικών και μια σειρά άλλους επίσης σημαντικούς παράγοντες;

Γίνεται κατανοητό ότι ο συνδυασμός των απαντήσεων στα πιοπάνω ερωτήματα δεν είναι μοναδικός και ότι η εφαρμογή των κωδίκων CFD σε προβλήματα πυρηνικής τεχνολογίας έχει ακόμα δρόμο μπροστά της, παρόλο που ορισμένοι αισιοδοξούν ότι αυτοί οι κώδικες CFD, σύντομα θα χρησιμοποιηθούν για υπολογισμούς ρευστομηχανικής στο σύνολο του όγκου ενός αντιδραστήρα. Δεν πρέπει μάλιστα να ξεχνάει κανείς ότι μια καθολική εφαρμογή των κωδίκων CFD σε προβλήματα πυρηνικής τεχνολογίας πρέπει να είναι αυστηρότατα πιστοποιημένη, εξαιτίας της φύσεως της τεχνολογίας αυτής. Όπως πάντως φαίνεται σήμερα (2011), υπάρχουν πολλά θέματα που πρέπει να διερευνηθούν πριν την εφαρμογή των κωδίκων CFD σε τόσο μεγάλη κλίμακα. Η διερεύνηση αυτή γίνεται μέσω των λεγόμενων benchmark. Πρόκειται στην ουσία για διεθνείς ασκήσεις συγκριτικής αξιολόγησης κωδίκων CFD πάνω σε ένα πρόβλημα λεπτομέρειας για το οποίο είναι γνωστά πολλά και αξιόπιστα πειραματικά αποτελέσματα. Τέτοια benchmark οργανώνονται περίπου κάθε δύο χρόνια.

Σε ό,τι αφορά το παρόν, ως αποτέλεσμα της συμμετοχής μου στο 11th NURETH Conference, που πραγματοποιήθηκε στην Avignon της Γαλλίας, τον Οκτώβριο του 2005, και στο οποίο παρουσίασα εργασία, προσκλήθηκα να συμμετέχω στο benchmark που οργανώθηκε από τον ΟΟΣΑ/Επιτροπή Πυρηνικής Ενέργειας (OECD/NEA) με θέμα "OECD/NEA Sponsored CFD Benchmark Exercise:Thermal Fatigue in a T-Junction". Το benchmark αυτό αφορούσε στην υπολογιστική διερεύνηση της τυρβώδους μίξης νερού διαφορετικών θερμοκρασιών και παροχής που συμβαίνει σε ένα ορθογώνιο σύνδεσμο σωληνώσεων "ταυ". Επέλεξα να συμμετέχω στο benchmark αυτό, διότι (α) θα μου έδινε την ευκαιρία να χρησιμοποιήσω έναν κώδικα CFD στα πλαίσια ενός προβλήματος πυρηνικής τεχνολογίας, (β) θα με βοηθούσε να κατανοήσω τον τρόπο που χρησιμοποιούνται οι θερμοφυσικές ιδιότητες των ρευστών σε αυτούς τους κώδικες και τέλος (γ) θα με βοηθούσε να διερευνήσω τους τρόπους με τους οποίους οι κώδικες αυτοί μπορούν να επικοινωνήσουν με κώδικες νετρονικών υπολογισμών αντιδραστήρα. Για το benchmark αυτό χρησιμοποίησα τον κώδικα CFD ANSYS CFX 12.0, για τον οποίο το ΕΜΠ διαθέτει ικανό αριθμό αδειών και υπέβαλλα αποτελέσματα βασισμένα στο μοντέλο SAS-SST εντός προθεσμίας, την Άνοιξη του 2010, μαζί με άλλους μόλις 28 συμμετέχοντες από όλο τον κόσμο. Τα αποτελέσματα αυτά είχα την ευκαιρία να συζητήσω και με άλλους συμμετέχοντες στο benchmark, στις 23-24 Μαρτίου 2011, κατά το CFD – Network meeting & follow-up of OECD/NEA T-Junction Benchmark, που οργανώθηκε από Gesellshaft fuer Anlagen und Reaktorsicherheit Forshungszentrun (GRS), στο Technische Universitaet Muenchen, Muenchen, Germany. Από την άποψη της ακρίβειας με την οποία αποδόθηκαν τα πειραματικά αποτελέσματα από το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε, τα υπολογιστικά αποτελέσματα όπως υποβλήθηκαν υπολείπονται αρκετά από αποτελέσματα άλλων συμμετεχόντων με βάση άλλα μοντέλα και κώδικες CFD. Παρόλαυτά, όπως φαίνεται, αυτό δεν οφείλεται σε κακή υπολογιστική δουλειά, αλλά κυρίως σε φτωχή συμπεριφορά του επιλεχθέντος μοντέλου SAS-SST, η οποία επιβεβαιώθηκε και από άλλους συμμετέχοντες που το εφάρμοσαν και υπέβαλλαν αποτελέσματα σύμφωνα με αυτό. Σε συνέχεια της συμμετοχής μου στο "OECD/NEA Sponsored CFD Benchmark Exercise: Thermal Fatigue in a T-Junction", προσκλήθηκα και αποδέχθηκα να συμμετέχω και στο "OECD/NEA Sponsored CFD Benchmark Exercise: Turbulent Flow in a Rod Bundle with Spacers", για το οποίο αποτελέσματα πρέπει να υποβληθούν την Άνοιξη του 2012.