研究者らが核廃棄物処理の新たなアプローチを開発
米国政府説明責任局（GAO）のデータによると、現在、米国では商業用原子力発電所から出た使用済み核燃料が8万5000メートルトン以上、政府の兵器計画から出た廃棄物が9000万ガロン蓄積されています。
この量は急速に増えています。毎年、使用済み核燃料が2000メートルトン追加されています。核廃棄物の処分と処理は、精度と慎重さが求められる危険な作業です。英国のバーミンガム大学極限ロボティクス研究所が主導する国立原子力ロボティクスセンターの研究者らは、人とロボットが協力して作業を遂行できる方法を探っています。
研究者らは、平行グリッパー（平行な爪のつかみ具）を備えた標準的な産業用ロボットと、周囲を観察するためのEnsenso N35 3Dカメラを使ったシステムを開発しました。このシステムにより、人工知能では対応できない、より複雑な判断を人が下せる一方、ロボットはタスクの最適な実行方法を決定します。チームは3種類の協調制御を用いています。
1つ目は半自律制御で、人が高レベルの判断を下し、ロボットがそれを計画して実行します。2つ目は可変自律制御で、人が自律的な動きとジョイスティックによる直接操作を切り替えることができます。3つ目は協調制御で、人がロボットアームを対象物に近づけるなど、タスクの一部を遠隔操作する一方、AIが対象物を最適につかめるようグリッパーの向きを決定します。
ロボットには、人間の視覚に似た空間認識を可能にするEnsenso 3Dカメラが搭載されています。Ensensoのカメラは、わずかに異なる位置にある2台のカメラが対象物を見る仕組みで動作します。内容は似ていても、対象物の位置が異なって写る画像を取得します。
Ensensoのソフトウェアは、これら2枚の画像を統合して対象物の点群モデルを作成します。このように世界を捉えることで、ロボットはより正確に動けるようになります。
「当システムは、この点群を使って複数の安定したグリッパー位置を自動的に生成します。3Dカメラで取得される点群は解像度と密度が高いため、対象ごとに高精度でつかむ位置を特定できます。これを基に、当社の「仮説ランキングアルゴリズム」が、ロボットの現在位置を踏まえて次に拾うべき対象を決定します」
研究室では現在、顎型グリッパーの代わりに多指ハンドに対応するシステムの拡張を開発中です。また、AIがロボットを操作する完全自律型のつかみ方法の研究も進めています。
バーミンガム大学を中心とする8大学のコンソーシアムが、核廃棄物問題の解決に向けた先端技術を開発しています。その使命は英国から放射性物質を除去することですが、開発される技術が人にもたらす恩恵は原子力安全をはるかに超えています。
「英国には490万メートルトンの核廃棄物が保管されています。現在の技術で安全化するには最長120年と、2000億ポンドにもなる可能性があります。私たちは古い廃棄物を処分する新しい方法、つまり現在の手段より速く、安全で、安価な解決策が必要です。その探求こそが、国立原子力ロボティクスセンター（NCNR）の使命です」と研究者らは述べています。
ロボティクス、人工知能、センサー、放射線、耐障害性組込みシステムの分野をリードする専門家が集結し、研究者らはヨーロッパ最大かつ最も複雑な環境問題に、適切な時期に取り組むことを目指しています。
英国はNCNRに4200万ポンドを投資しました。研究者らの主な目標は、核廃棄物を減らし、納税者の負担を軽減し、将来の世代のためにより安全な世界を作ることです。この資金は、研究機関、産業界、工学・物理科学研究会議、民間投資家によって拠出されました。
NCNRは、英国8大学の国際的な専門家と、原子力産業の30以上のパートナーが参加する共同プロジェクトです。
核廃棄物は安全に扱わなければなりません。ロボットは、複雑な作業（知覚、把持、切断、廃棄物の操作）を自律的に実行するよう開発されています。分別後、放射性物質は遠隔操作ロボットによって安全に保管するか、適切に処分することができます。
放射線は、原子力発電所の燃料や、国防のための核兵器製造など、多くの産業で利用されています。こうした利用によって核廃棄物が生じ、安全かつ効率的な方法で処分する必要があります。
核廃棄物には、高レベル、超ウラン元素、低レベルの3つの主な種類があります。それぞれ、人の健康と環境へのリスクに応じて処分する必要があります。例えば、高レベル核廃棄物は数万年にわたり高い放射能を保ち、長期間確実に隔離できるように処分しなければなりません。
