在即將被機器取代的眾多工作中,類似于拆彈、地心探測等極端惡劣環(huán)境下的工作恐怕是最沒有爭議的。英國歷史最悠久的核電廠區(qū)塞勒菲爾德,就已經(jīng)使用無人機和機器人進行核廢料的清理了。
塞拉菲爾德位于倫敦以北約500公里處,由英國核燃料公司經(jīng)營,最盛時期雇傭工人達1萬人,于1950年代就開始運行,內(nèi)有核電廠、核廢料儲存槽以及廢料再處理廠。因其處理核廢料的技術十分尖端,日本、德國、瑞士、西班牙、瑞典、意大利、荷蘭、加拿大等9個國家的34家核電廠,都選擇把核反應堆中用完的廢料運到塞勒菲爾德,被環(huán)境保護主義者稱為“世界核垃圾箱”。
加工后的核廢料能循環(huán)使用,可以節(jié)約大量能源和資金。但是這個英國的納稅大戶也飽受職責,鄰國愛爾蘭及周邊國家一直指責該廠污染了愛爾蘭海的海水,并不斷對英國政府施壓,要求關閉這家工廠。目前賽勒菲爾地區(qū)多處核污染嚴重,數(shù)百桶的核廢料散布在荒廢的廠區(qū)中,英國核能除役署(NDA)每年投入數(shù)以億計的資金在核廢料處理以及設備除役上,由于輻射污染嚴重,人類無法輕易進入廠區(qū)的核心地帶。
科技讓人類不再束手無策,由英國 CREATEC 公司和 Bluebear 公司共同研發(fā)的 RISER 無人機以及Forth Engineering 研發(fā)的機器人蜘蛛 Latro 成為了塞拉菲爾德核廢料處理的主力。
RISER是一款電動四軸無人機,裝備了 GPS、高清攝像機和 N-Visage 3D 伽馬輻射成像儀,并且內(nèi)置了一個小型 3D 伽馬攝像機,可以用可視化的方式映射出反應堆的輻射量,并生成掃描地區(qū)的3D高清污染物分布圖。RISER 飛行器相當靈活,由類似Xbox手柄的控制器操縱,可在復雜環(huán)境中執(zhí)行任務,如穿過反應爐內(nèi)的管道等。
其中,由CREATEC 開發(fā)的N-Visage 3D 伽馬輻射成像儀是目前核工業(yè)輻射檢測系統(tǒng)中功能最強大的工具級產(chǎn)品,其采用基于CZT檢測器技術的獨特成像系統(tǒng),并配有360°球面攝像機和激光測距儀,通過這種技術組合,每次掃描都會產(chǎn)生詳細、可見的輻射情況數(shù)據(jù)和模型,并可以運用于不同的核處理場景。該儀器能在3小時內(nèi)完成伽瑪圖像處理,其圖像分辨率為1200萬像素。除了英國,N-Visage也參與了美國和日本福島等地核電站的復雜清理工作。
2015年,易捷(Easyjet)航空使用RISER無人機對其歐洲10個工程基地的飛機進行了損傷檢測,采用預先編程的無人機可以將飛機遭受雷擊或雹災后所需的檢查時間從超過24小時減少到2小時,并為后續(xù)的詳細人工檢查精確定位,大幅減少停飛時間。
2016年,RISER無人機飛上了已經(jīng)退役的英國皇家海軍航母,對其進行了內(nèi)部損傷檢查。
此項試驗驗證了RISER無人機在近乎黑暗環(huán)境中的飛行和安全導航能力。
據(jù)悉,CREATEC 和 Bluebear 兩家公司也正在尋求其他工業(yè)領域中的應用機會并計劃在未來推出更豐富的Riser產(chǎn)品線。
和RISER 無人機互為搭檔的機器人蜘蛛 Latro,由Forth Engineering公司和曼徹斯特大學共同開發(fā),它是一款廚房桌小大的六足機器人,主要負責核廢料的清理工作。它的不銹鋼機器腿可以承載一個人的重量,頭部由電路板和連接器件組成。Latro搭載智能傳感器、相機、激光掃描儀和智能操作系統(tǒng)等一系列裝備,可以利用內(nèi)部傳感器在崎嶇的地形上進行導航,并通過實時3D成像將信息傳輸給遠程操作員。目前,Latro仍處在開發(fā)和試驗階段。
隨著近幾年核電廠事故頻發(fā),很多早已過服役期的核電廠都面臨退役的處理,越來越多的無人機和機器人也將投入到這些高危的任務中。2011年日本·福島核電站泄漏事故發(fā)生后,有很多機器人都在核災區(qū)進行了輻射檢測和燃料清理工作,如專門為檢測輻射量研發(fā)的“蝎子”機器人,“蝎子”由東芝研制,長約 60 厘米,能夠通過直徑只有十厘米的管道,由分別裝在尾巴和機身前端的兩個攝像頭來記錄圖像數(shù)據(jù),內(nèi)置的傳感器則用于檢測環(huán)境的輻射水平和溫度;日立也研發(fā)了兩款機器人用于一號核反應堆的事故處理,其中,重約7.5千克的“變形機器人”可在狹窄管道內(nèi)蛇行,為取出熔化后掉落的核燃料進行調(diào)查,而重約31.5千克的“游泳型機器人”則可在核污水中自由移動,為了躲避障礙物,該機器人還配備了6個小型螺旋槳,可在水中進行水平和垂直移動,負責調(diào)查冷卻水泄漏點及燃料狀態(tài)。
不過,利用機器人進行核廢料清理的研究仍然十分緊迫,上述用于福島核電站的機器人均因遭受輻射太強而出現(xiàn)故障,最終一去無回。未來,進行長時間輻射狀態(tài)下的運行測試是核廢料清理機器人需要突破的瓶頸。
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