باحثون يطورون نهجاً جديداً للتعامل مع النفايات النووية
وفقاً لبيانات مكتب المحاسبة الحكومي الأمريكي، تراكم في البلاد حتى اليوم أكثر من 85 000 طن متري من الوقود النووي المستهلك من محطات الطاقة النووية التجارية، و90 مليون غالون من النفايات الناتجة عن البرامج الحكومية المتعلقة بالتسلح.
هذا الرقم يتزايد بسرعة. تُضاف كل عام 2000 طن متري من الوقود النووي المستهلك. إن معالجة النفايات النووية والتخلص منها مهمة خطرة تتطلب دقة وعناية. ويبحث باحثون من المركز الوطني للروبوتات النووية، بقيادة مختبر الروبوتات في الظروف القصوى بجامعة برمنغهام في المملكة المتحدة، عن سبل تساعد البشر والروبوتات على العمل معاً لإنجاز مهامهم.
طوّر الباحثون نظاماً يعتمد على روبوت صناعي قياسي مزود بقابض ذي فكين متوازيين للتعامل مع الأجسام، وكاميرا ثلاثية الأبعاد من طراز Ensenso N35 لمراقبة المحيط. يتيح نظام العلماء للبشر اتخاذ قرارات أكثر تعقيداً لا يستطيع الذكاء الاصطناعي اتخاذها، بينما يحدد الروبوت أفضل طريقة لتنفيذ المهام. ويستخدم الفريق ثلاثة أنواع من التحكم المشترك.
النوع الأول هو شبه الاستقلالية، حيث يتخذ الإنسان القرارات على المستوى العالي، ويخطط الروبوت لها وينفذها. والثاني هو الاستقلالية المتغيرة، حيث يمكن للإنسان أن يقرر التبديل بين الحركات المستقلة والحركات المباشرة التي يتحكم بها عصا التحكم. والثالث هو التحكم المشترك، حيث يتحكم الإنسان عن بُعد في بعض جوانب المهمة، مثل تحريك ذراع الروبوت نحو الجسم، بينما يقرر الذكاء الاصطناعي كيفية توجيه القابض لالتقاط الجسم بأفضل شكل.
يُزوَّد الروبوت بكاميرا ثلاثية الأبعاد من طراز Ensenso، تمنحه رؤية مكانية شبيهة برؤية الإنسان. تعمل كاميرات Ensenso بأن ترى كاميرتان الأجسام من موضعين مختلفين قليلاً. وتلتقط صوراً متشابهة في المحتوى، لكنها تُظهر مواضع مختلفة للأجسام.
يدمج برنامج Ensenso هاتين الصورتين لإنشاء نموذج سحابة نقاط للجسم. ويساعد هذا الأسلوب في رؤية العالم على تحسين دقة حركة الروبوت.
«تستخدم منظومتنا سحابة النقاط لإنشاء عدة أوضاع ثابتة للقبض تلقائياً. ولأن سحب النقاط التي تلتقطها الكاميرا ثلاثية الأبعاد ذات دقة وكثافة عالية، يمكن تحديد موضع القبض لكل جسم بدقة عالية. وبناءً على ذلك، يحدد «خوارزمية ترتيب الفرضيات» الخاصة بنا الجسم التالي الذي يجب التقاطه، استناداً إلى الموضع الحالي للروبوت»
يعمل الباحثون في المختبر حالياً على توسيع النظام ليصبح متوافقاً مع يد متعددة الأصابع بدلاً من القابض الفكي. كما يعملون على طرق قبض مستقلة تماماً يتحكم فيها الذكاء الاصطناعي بالروبوت.
يطور تكتل يضم ثماني جامعات بقيادة جامعة برمنغهام تقنيات متقدمة لمواجهة مشكلة النفايات النووية. وتتمثل مهمته في تنظيف المملكة المتحدة من المواد المشعة، لكن فوائد التقنيات قيد التطوير للإنسان تتجاوز بكثير نطاق السلامة النووية.
«تحتفظ المملكة المتحدة بـ4,9 مليون طن من النفايات النووية. ومع التقنيات الحالية، قد يستغرق جعلها آمنة ما يصل إلى 120 عاماً وما يصل إلى 200 مليار جنيه إسترليني. نحن بحاجة إلى طرق جديدة للتخلص من النفايات القديمة، حلول تكون أسرع وأكثر أماناً وأقل كلفة مما لدينا اليوم. والبحث عنها هو ما نقوم به في المركز الوطني للروبوتات النووية (NCNR)»، هكذا صرّح الباحثون.
بجمع خبراء رائدين في مجالات الروبوتات والذكاء الاصطناعي والمستشعرات والإشعاع والأنظمة المدمجة المتسامحة مع الأعطال، يسعى العلماء إلى معالجة أكبر المشكلات البيئية وأكثرها تعقيداً في أوروبا في الوقت المناسب.
استثمرت المملكة المتحدة 42 مليون جنيه إسترليني في المركز الوطني للروبوتات النووية. والهدف الرئيسي للعلماء هو تقليل النفايات النووية، وتخفيف العبء عن دافعي الضرائب، وخلق عالم أكثر أماناً للأجيال القادمة. وقد ضُخت هذه الأموال من قبل مؤسسات بحثية وقطاع الصناعة ومجلس البحوث الهندسية والفيزيائية، إضافة إلى مستثمرين من القطاع الخاص.
المركز الوطني للروبوتات النووية مشروع مشترك بمشاركة خبراء دوليين من ثماني جامعات في المملكة المتحدة وأكثر من 30 شريكاً من قطاع الصناعة النووية.
يجب التعامل مع النفايات النووية بأمان. تُطوَّر الروبوتات لتنفيذ مهام معقدة بشكل مستقل (الإدراك والقبض والقطع ومعالجة النفايات). وبعد الفرز، يمكن تخزين المواد المشعة بأمان أو التخلص منها بالطريقة المناسبة باستخدام روبوتات يتم التحكم فيها عن بُعد.
يُستخدم الإشعاع في صناعات كثيرة متنوعة، منها الوقود لمحطات الطاقة النووية وإنتاج الأسلحة النووية للدفاع الوطني. ينتج عن هذا الاستخدام نفايات نووية يجب التخلص منها بطريقة آمنة وفعالة.
توجد ثلاثة أنواع رئيسية من النفايات النووية: عالية النشاط، وفوق اليورانيوم، ومنخفضة النشاط. ويجب التخلص من كل نوع وفقاً لمستوى الخطر على صحة الإنسان والبيئة. فعلى سبيل المثال، تبقى النفايات النووية عالية النشاط شديدة الإشعاع لعشرات الآلاف من السنين، ويجب دفنها بطريقة تتيح عزلها بشكل موثوق لفترة طويلة.
