迷你機器人為核電站查“健康”
http://www.debgrams.com 2011-08-08 15:36 來源：中國能源報
導讀：美國現在服役的舊核電站運行設備磨損嚴重,美國3/4的核電站都有放射性物質氚泄漏的情況，這主要存在于將冷水通過管道運到反應堆進行冷卻的這一過程中，氚會通過埋在地下的被腐蝕的管道進入地下水。對此，麻省理工學院d'Arbeloff實驗室最近傳來捷報，該實驗室主任哈里·阿薩達表示：“新發明的雞蛋大小的機器人能很好解決這一難題。
配備攝像頭的球形機器人能通過內部閥門和泵檢測核電站地下管道系統
日本福島核事故的爆發在全球引發了有關核安全的熱議，同時，不少國家也針對本國核電站展開了安全排查。今年6月，美聯社公布了一份有關美國核電站的報告顯示，美國現在服役的舊核電站運行設備磨損嚴重。該份研究顯示，美國3/4的核電站都有放射性物質氚泄漏的情況，這主要存在于將冷水通過管道運到反應堆進行冷卻的這一過程中，氚會通過埋在地下的被腐蝕的管道進入地下水。
對此，麻省理工學院d'Arbeloff實驗室最近傳來捷報，該實驗室主任哈里·阿薩達表示：“新發明的雞蛋大小的機器人能很好解決這一難題。”阿薩達表示，美國現有104座核反應堆，其中52座的服役年限已經達到30年甚至更長，我們必須保證這些核電站的安全運營。
氚泄漏污染水源
根據美國政府問責局最新的報告顯示，在怎樣防止地下管道泄漏上，美國核電業的能力有限。氚的泄漏將嚴重污染水源。氚又稱“超重氫”，是具有放射性的氫同位素。氚的壽命比較短，而且相比其他放射性污染物，它通過空氣進入人體是比較困難的。因此，氚對人類的主要威脅存在于飲用水中。
美國原子能監管委員會記錄顯示，在被監測的65座核電站中，至少有48座出現氚泄漏。其中，有至少37座核電站所泄漏氚的濃度超過聯邦飲用水標準——有些甚至為標準的數百倍。據有關媒體報道，早在今年2月，美國核管理委員會曾宣布，美國東北部的佛蒙特州揚基核電站發生氚泄漏事件。報道稱，由于地下管道老化，周圍地下水源被污染。
阿薩達認為，現有安全檢測器的主要挑戰在于如何正確檢測核反應堆地下管道的腐蝕問題。目前，核電站檢測主要采用間接方式檢測地下管道：通過產生電壓梯度來判斷指定區域的管道是否腐蝕，同時，使用超聲波來測量管道裂縫的長度。唯一的直接檢測途徑就是通過掘土用眼睛目測管道情況，這既耗時又費力。
小機器人省時又省力
現在，阿薩達和其同事正在研究一種直接的檢測機器。該機器人只有雞蛋大小，它能潛入核反應堆，進入地下管道，最終核實管道是否有腐蝕跡象。這種機器人裝有攝像頭，它能承受核反應堆超高放射的環境，同時能將圖像進行實時傳輸。
在2011年電器與電子工程師協會舉辦的機器人和自動化國際會議中，阿薩達和其研究團隊將該機器人的原型和具體設計進行了演示。
乍一看，阿薩達的機器人檢測器就像一個小型金屬炮彈。其表面沒有螺旋槳、沒有方向舵也沒有任何明顯的機械裝置用以在地下環境中產生驅動力。阿薩達表示，上述 “附件”在普通的自動水下裝置設備中很常見，但是，這有悖于他本人的設計初衷，因為加上這些東西，機器人體積將更龐大。阿薩達表示：“一個配置有外部螺旋槳或者方向舵的機器人很容易潛入反應堆的復雜環境中，同時也可以進入管道網絡和連接部分。但是傳統裝置有導致核電站停運的風險，因此，我們有必要保證所設計的機器人能做到自動防故障。”
阿薩達和他的學生木桑德決心將機器人設計成光滑的球體，通過設計一個推進系統來保證推動力形成一股強大力量。研究團隊還設計了一種特別的閥門，通過對水壓進行稍微改變，并植入Y型閥門來改變水流。這樣，機器人就能迅速檢查各個方向的管線系統。機器人可以按照被控制的方向前行，研究人員可以通過特定閥門封鎖管道中的任何部分，高壓水推力促使閥門打開一個窗口，當水釋放時，推動機器人前行。
機器人在管道系統中運行時，其攝像頭能拍攝到管道內部的圖像。阿薩達原計劃是在機器人完成檢測后，再綜合檢索、查看圖片。但是，現在通過安裝無線水下信號系統，圖片通過激光將實時傳輸到距離100米外的操作室。
未來應用前景廣闊
目前，該研究團隊正準備對攝像頭進行進一步完善，使其能自由擺動、傾斜。研究生羅斯特將之形容為倉鼠球。倉鼠通過滾動自身而改變球的中心位置，球從而得以轉動。為達到相同效果，研究團隊在機器人體內安裝了兩個軸的平衡環，使其能改變機器人的重心。通過這一裝置，在機器人靜止時，安置在機器人以外的攝像頭也能擺動。
阿薩達認為，這種機器人短期內工作效率高，且可廢置。在反復曝露于高輻射環境下導致系統損壞前，機器人能完成多次檢測任務。
喬治亞理工學院機器人和智能系統中心研究主任亨里克·斯坦森表示：“該系統簡單易行，很適合在復雜環境下工作，雖然斯坦森沒有參加此項研發工作，但是他預計阿薩達的此項研究將有廣泛應用前景，這不僅對于檢測核電站有重要意義，同時也可應用于檢測密閉空間，如下水管道等。該機器人成本不高且能降低人工作業的風險，并且這是迷你型自動系統，將受到青睞。”
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