Development of artificial neural networks to analyze micrographs of zirconium-based alloys and hydrides for nuclear power applications

开发人工神经网络来分析核电应用中锆基合金和氢化物的显微照片

• 批准号: 549836-2020
• 负责人: Béland, LaurentKarim
• 金额: $ 3.44万
• 依托单位: Queen's University
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721116
• 关键词: Development; artificial; neural; networks; analyze

Nuclear power provides 60% of Ontario's electricity. This energy source is carbon-free and has a small environment footprint. In order to ensure safe, reliable, and economical operation of our reactors, the structural materials of which they are made are regularly inspected. Notably, as the neutrons flowing through the reactor hit the pressure tubes made of zirconium alloys, they displace atoms out of their normal positions, creating nanoscale microstructure that is not observed in other conditions. Also, since the hot pressure tubes are in contact with water, they tend to pick-up hydrogen, and form zirconium hydrides, which also changes the material's mechanical properties. Characterizing radiation-induced microstructures and hydrides necessitates very high resolution instruments, including transmission electron microscopes, which have a resolution of a couple of nanometers (i.e. a few atoms wide). However, analyzing the micrographs produced by these instruments is a tedious, time-consuming task. Currently, the Canadian Nuclear Laboratories (CNL) perform this characterization for the benefit of its clients, including Canadian utilities. Skilled scientists spend countless hours painstakingly analysing these images manually, since the images are often too noisy for standard image filters to be of much help. This Alliance industrial partnership aims at developing neural networks to largely automate the image analysis, and let scientist focus on solving other important challenges in the field of materials science.#(cr)#(lf)60% de l'électricité ontarienne est produite par ses centrales nucléaires. Il s'agit d'une énergie sans émissions de carbone et avec une très petite empreinte environnementale. Afin d'assurer que les réacteurs soient opérés de façon sécuritaire, fiable et économique, les matériaux qui les composent sont régulièrement inspectés. Notamment, les neutrons générés par les réacteurs rentrent en collision avec les tubes à pression composés d'alliage de zirconium. Ils déplacent les atomes de l'alliage hors-position, menant à la création de nanostructures qui ne sont pas normalement présentent dans le zirconium. Aussi, puisque ces tubes sont à haute température et exposés à l'eau, ils accumulent de l'hydrogène, qui forme des hydrures de zirconium, ce qui modifie également les propriétés mécaniques du matériau. Caractériser les nanostructures induites par la radiation et les hydrures nécessite des instruments de très fine résolution, incluant des microscopes à transmission électroniques, qui disposent d'une résolution de quelques nanomètres, soit une taille équivalente à celle de quelques atomes. Cependant, l'analyse de ces micrographies est une tâche pénible, répétitive, qui prend beaucoup de temps. Les Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC) caractérisent ces matériaux pour le compte de ses clients, les producteurs électriques canadiens. Des scientifiques hautement qualifiés analysent ces images à la main, puisque les filtres traditionnels ne fonctionnent pas très bien, parce que ces images sont souvent brouillées. Ce partenariat industriel CRSNG-Alliance vise à mettre sur pied un réseau de neurones artificiel pour assurer une analyse automatisée de ces images. Ainsi, ces scientifiques industriels pourront consacrer leur savoir et leurs énergies à élucider d'autres mystères de la science des matériaux utilisés par l'industrie nucléaire.

核电提供了安大略省60％的电力。该能源无碳，环境足迹较小。为了确保我们的反应堆的安全，可靠和经济的操作，可以定期检查它们制造的结构材料。值得注意的是，随着中性流经反应器的中性击中由锆合金制成的压力管，它们将原子置于正常位置，从而产生了在其他条件下未观察到的纳米级微结构。同样，由于热压管与水接触，因此它们倾向于拾起氢，并形成锆氢座，这也改变了材料的机械性能。表征了辐射诱导的显微结构和水力的必要高分辨率仪器，包括透射电子显微镜，它们具有几个纳米的分辨率（即几个原子宽）。但是，分析这些仪器产生的显微照片是一项繁琐的任务。目前，加拿大核实验室（CNL）对包括加拿大公用事业在内的客户的利益进行了这种表征。熟练的科学家花了无数小时的时间手动分析这些图像，因为这些图像通常太噪音了，以至于标准图像过滤器无法提供很多帮助。这种联盟工业伙伴关系旨在开发神经网络以很大程度上自动化图像分析，并让科学家专注于解决材料科学领域的其他重要挑战。 il s'agit d'uneénergiesansémissionsd carbone et avec unetrèsPetiteEmpreinte Environnementale。 Afin d'Assurer que lesréacteurssoientopérésdefaçonsécuritaire，Pliable etéconomique，lesMatériauxqui qui qui les coposent composent sontrégulièrementInspectés。 les中子généréspar les resréacteursrentrent en Collision avec les tubes - 压力composésd'Alliage d'Alliage de zirponium。 ilsdéplacentles Atomes de l'Alliage hors-position，menant-lacréationde nanostructures qui ne sont pas pas parprésententprésentententententendans le zirponium。 Aussi，puisque ces tubessontàhautetempératureetexposésàl'eau，ils comguity del'hydrogène，qui eme eme forme des des des des des des de zirponium ce ce开发的显微照片也很重要。在辐射领域开发的显微照片也包括在更细的传输领​​域，并且该区域中显微镜的传播也被分配，并且还包括量身定制的平衡原子。 Beaucoup de Temps。 Les Laboratoiresnucléairescanadiens（LNC）caractérisentcesMatériauxpour le compte de ses客户，lesproducteursélectriquescanadiens。 des Scientifiques hautementvelefiés分析ces图像àla main，puisque les filtres nevernels ne fonctionnent pastrèsBien，parce que que ce ce ce ce s souvent souvent souventbrouillées。 CE Partenariat Industriel Crsng-AllianceViseàMettresur pied sur piedunréseaudeneurones artificiel分析的自动机构图像。分析的自动机构图像的隶属关系是事实。