Investigadores desarrollan un nuevo enfoque para la gestión de residuos nucleares
Según datos de la Oficina de Responsabilidad Gubernamental de EE. UU., en el país se han acumulado hasta la fecha más de 85 000 toneladas métricas de combustible nuclear gastado procedente de centrales nucleares comerciales y 90 millones de galones de residuos de programas gubernamentales de armamento.
Esta cifra crece rápidamente. Cada año se añaden 2000 toneladas métricas de combustible nuclear gastado. La eliminación y el tratamiento de residuos nucleares es una tarea peligrosa que exige precisión y cuidado. Investigadores del Centro Nacional de Robótica Nuclear, liderado por el Laboratorio de Robótica Extrema de la Universidad de Birmingham en Reino Unido, buscan formas de ayudar a personas y robots a trabajar juntos para cumplir su labor.
Los investigadores han desarrollado un sistema que utiliza un robot industrial estándar, equipado con una pinza de mordazas paralelas para manipular objetos, y una cámara 3D Ensenso N35 para observar el entorno. El sistema de los científicos permite a las personas tomar decisiones más complejas, que la inteligencia artificial no puede tomar, mientras el robot determina la mejor forma de ejecutar las tareas. El equipo emplea tres tipos de control compartido.
El primero es la semiautonomía, en la que la persona toma decisiones de alto nivel y el robot las planifica y ejecuta. El segundo es la autonomía variable, en la que la persona puede decidir alternar entre movimientos autónomos y movimientos directos controlados con un joystick. El tercero es el control compartido, en el que la persona controla a distancia algunos aspectos de la tarea, por ejemplo mover el brazo del robot hacia un objeto, mientras la IA decide cómo orientar la pinza para agarrar mejor ese objeto.
El robot está equipado con una cámara 3D Ensenso, que le proporciona una visión espacial similar a la humana. Las cámaras Ensenso funcionan porque dos cámaras observan los objetos desde posiciones ligeramente distintas. Capturan imágenes que son similares en contenido, pero muestran una posición diferente de los objetos.
El software Ensenso combina estas dos imágenes para crear un modelo de nube de puntos del objeto. Esta forma de percibir el mundo ayuda al robot a moverse con más precisión.
«Nuestro sistema utiliza la nube de puntos para generar automáticamente varias posiciones de agarre estables. Como las nubes de puntos captadas por una cámara tridimensional tienen alta resolución y densidad, es posible determinar con gran precisión la posición de agarre de cada objeto. Sobre esta base, nuestro «algoritmo de clasificación de hipótesis» determina el siguiente objeto que se debe recoger, según la posición actual del robot»
Los investigadores del laboratorio están desarrollando actualmente una ampliación del sistema que será compatible con una mano multidedo en lugar de la pinza de mordazas. También trabajan en métodos de agarre totalmente autónomos, en los que el robot es controlado por la IA.
Un consorcio de ocho universidades liderado por la Universidad de Birmingham desarrolla tecnologías avanzadas para resolver el problema de los residuos nucleares. Su misión es librar a Reino Unido de materiales radiactivos, pero las ventajas de las tecnologías que se están desarrollando para las personas van mucho más allá de la seguridad nuclear.
«En Reino Unido se almacenan 4,9 millones de toneladas de residuos nucleares. Con las tecnologías actuales, hacerlos seguros podría requerir hasta 120 años y hasta 200 000 millones de libras esterlinas. Necesitamos nuevas formas de deshacernos de los residuos heredados: soluciones más rápidas, seguras y baratas que las que tenemos ahora. Buscarlas es lo que hacemos en el Centro Nacional de Robótica Nuclear (NCNR)», explicaron los investigadores.
Al reunir a destacados expertos en robótica, inteligencia artificial, sensores, radiación y sistemas embebidos tolerantes a fallos, los científicos buscan abordar a tiempo el mayor y más complejo problema medioambiental de Europa.
Reino Unido invirtió 42 millones de libras esterlinas en el NCNR. El principal objetivo de los científicos es reducir los residuos nucleares, aliviar la carga de los contribuyentes y crear un mundo más seguro para las generaciones futuras. Estos fondos fueron aportados por instituciones de investigación, la industria, el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas y inversores privados.
El NCNR es un proyecto conjunto con la participación de expertos internacionales de ocho universidades británicas y más de 30 socios del sector nuclear.
Los residuos nucleares deben manejarse con seguridad. Los robots se están desarrollando para realizar de forma autónoma tareas complejas (percepción, agarre, corte y manipulación de residuos). Tras la clasificación, el material radiactivo puede almacenarse de forma segura o eliminarse adecuadamente mediante robots controlados a distancia.
La radiación se utiliza en muchas industrias diferentes, incluido como combustible para centrales nucleares y en la fabricación de armas nucleares para la defensa nacional. Este uso genera residuos nucleares que deben eliminarse de forma segura y eficaz.
Existen tres tipos principales de residuos nucleares: de alta actividad, transuránicos y de baja actividad. Cada uno debe eliminarse según el riesgo para la salud humana y el medioambiente. Por ejemplo, los residuos nucleares de alta actividad siguen siendo altamente radiactivos durante decenas de miles de años y deben enterrarse de forma que puedan aislarse de manera fiable durante largos periodos.
