Дослідники розробляють новий підхід до поводження з ядерними відходами
За даними Рахункової палати уряду США, на сьогодні в країні накопичено понад 85 000 метричних тонн відпрацьованого ядерного палива з комерційних атомних електростанцій і 90 мільйонів галонів відходів від урядових програм озброєнь.
Це число швидко зростає. Щороку додається 2000 метричних тонн відпрацьованого ядерного палива. Утилізація та оброблення ядерних відходів — небезпечне завдання, що вимагає точності й акуратності. Дослідники з Національного центру ядерної робототехніки на чолі з лабораторією екстремальної робототехніки Університету Бірмінгема у Великій Британії шукають способи допомогти людям і роботам працювати разом, щоб виконати свою роботу.
Дослідники розробили систему зі стандартного промислового робота, який використовує захоплювач із паралельними губками для роботи з об'єктами, та 3D-камери Ensenso N35 для спостереження за навколишнім середовищем. Система вчених дозволяє людям ухвалювати складніші рішення, на які штучний інтелект не здатний, тоді як робот визначає, як найкраще виконувати завдання. Команда використовує три види спільного керування.
Перший — це напівавтономність, коли людина ухвалює рішення на високому рівні, а робот їх планує й виконує. Другий — це змінна автономія, коли людина може вирішити перемикатися між автономними рухами та прямими рухами, керованими джойстиком. Третій — це спільне керування, коли людина дистанційно керує деякими аспектами завдання, наприклад переміщенням руки робота до об'єкта, тоді як ШІ вирішує, як зорієнтувати захоплювач, щоб найкраще підхопити цей об'єкт.
Робот оснащений 3D-камерою Ensenso, яка дає йому просторовий зір, подібний до людського. Камери Ensenso працюють завдяки тому, що дві камери бачать об'єкти з трохи різних позицій. Вони захоплюють зображення, які схожі за змістом, але показують різне розташування об'єктів.
Програмне забезпечення Ensenso об'єднує ці два зображення, щоб створити модель хмари точок об'єкта. Такий спосіб бачити світ допомагає роботу рухатися точніше.
«Хмара точок використовується нашою системою для автоматичного створення кількох стабільних положень захоплення. Оскільки хмари точок, отримані тривимірною камерою, мають високу роздільну здатність і щільність, можна з високою точністю визначити положення захоплення для кожного об'єкта. На основі цього наш «алгоритм ранжування гіпотез» визначає наступний об'єкт, який потрібно підхопити, виходячи з поточного положення робота»
Дослідники в лабораторії наразі розробляють розширення системи, яке буде сумісним із багатопалою рукою замість щелепного захоплювача. Вони також працюють над повністю автономними методами захоплення, за яких роботом керує ШІ.
Консорціум із восьми університетів на чолі з Університетом Бірмінгема розробляє передові технології для розв'язання проблеми ядерних відходів. Його місія — очистити Велику Британію від радіоактивних матеріалів, але переваги технологій, що розробляються, для людини виходять далеко за межі ядерної безпеки.
«У Великій Британії зберігається 4,9 мільйона тонн ядерних відходів. За сучасних технологій на те, щоб зробити їх безпечними, може знадобитися до 120 років і до 200 млрд фунтів стерлінгів. Нам потрібні нові способи позбутися застарілих відходів — рішення, які будуть швидшими, безпечнішими й дешевшими, ніж те, що є зараз. Їх пошук — ось що ми робимо в Національному центрі ядерної робототехніки (NCNR)», — повідомили дослідники.
Об'єднавши провідних експертів у галузі робототехніки, штучного інтелекту, датчиків, випромінювання та відмовостійких вбудованих систем, учені прагнуть своєчасно розв'язати найбільшу й найскладнішу екологічну проблему Європи.
Велика Британія інвестувала в NCNR 42 млн фунтів стерлінгів. Головна мета вчених — скоротити ядерні відходи, полегшити тягар платників податків і створити безпечніший світ для майбутніх поколінь. Ці кошти були вкладені дослідницькими установами, промисловістю, Дослідницькою радою з інженерних і фізичних наук та приватними інвесторами.
NCNR є спільним проєктом за участю міжнародних експертів із восьми університетів Великої Британії та понад 30 партнерів із ядерної галузі.
З ядерними відходами необхідно поводитися безпечно. Роботи розробляються для автономного виконання складних завдань (сприйняття, захоплення, різання та маніпулювання відходами). Після сортування радіоактивний матеріал можна безпечно зберігати або належним чином утилізувати за допомогою дистанційно керованих роботів.
Радіація використовується в багатьох галузях промисловості, зокрема як паливо для атомних електростанцій і у виробництві ядерної зброї для національної оборони. Внаслідок такого використання утворюються ядерні відходи, які необхідно утилізувати безпечним і ефективним способом.
Існує три основні типи ядерних відходів: високоактивні, трансуранові та низькоактивні. Кожен із них необхідно утилізувати відповідно до ризику для здоров'я людини та навколишнього середовища. Наприклад, високоактивні ядерні відходи залишаються високорадіоактивними протягом десятків тисяч років і мають бути поховані так, щоб їх можна було надійно ізолювати протягом тривалого періоду часу.
