Как роботы становятся ключевыми фигурами в последствиях ядерной катастрофы

 

Международный научно-исследовательский институт по выводу из эксплуатации ядерного оружия в Токио представил нового робота в декабре 2015 года, который поможет очистить и демонтировать поврежденную атомную электростанцию Фукусима.

После Фукусимы в борьбу вступили люди, но теперь машины вступают в свои права

Наблюдайте за гуманоидным роботом Honda Asimo вблизи, и вы можете попасть под его чары. Когда он грациозно идет по сцене, иногда открывая бутылки или подавая чай, элегантный мехатронный человек кажется дома в любом месте. Поэтому после землетрясения магнитудой

9,0 и волн цунами, обрушившихся на японский завод Fukushima Daiichi 11 марта 2011 года, неудивительно, что один из поклонников Asimo написал в Твиттере: "Разве Asimo не может быть отправлен для обследования внутренних помещений блока 4, где радиация слишком высока для рабочих-людей?"

Если только. В первые дни кризиса инженеры отчаянно пытались узнать о поврежденных ядрах реакторов и уровнях радиации внутри зданий, данных, которые роботы должны были предоставить. Увы, ни Asimo, предназначенный для навигации по спокойным офисам, ни любой другой из хваленых японских роботов не справился с задачей навигации по сложным, усыпанным мусором интерьерам Фукусимы. Оператор станции, Tokyo Electric Power Company (TEPCO), должен был обратиться к американским военным роботам, таким как 510 PackBot от iRobot, чтобы получить первые проблески внутри объекта. Только в июне 2011 года, 2 месяца спустя, модифицированный японский спасательный робот под названием Quince вошел в одно из разрушенных сложных зданий.

"Когда произошла Фукусима, я был поражен тем, что в Японии не было роботов, которые могли бы помочь каким-либо существенным образом", - говорит Фредерик Шодт около Сан-Франциско, штат Калифорния, автор книги "Внутри королевства роботов: Япония, мехатроника и грядущая роботопия". "Это практически довело меня до слез".

Однако через пять лет после аварии роботы наконец-то готовы массово войти в разрушенные реакторы. Теперь ожидается, что они сыграют важную роль в решении сложной задачи дезактивации и демонтажа реакторов. Робототехники делают остановку прогресса в разработке машин для конкретных задач, таких как дезактивация и удаление расплавленных масс ядерного топлива, но они знают, что их творения должны быть адаптируемыми. "Мы должны подготовиться к непредвиденным ситуациям, выходящим за рамки ожиданий и воображения", - говорит Сатоши Тадокоро, робототехник из Университета Тохоку в Сендае, Япония, который руководил разработкой айвы.

Борьба японских робототехников произошла, несмотря на национальную программу в 1980-х годах по разработке робототехники для атомных электростанций. Одним из первых был AMOOTY, который исследователи Toshiba и Токийского университета построили в 1985 году. Закаленный радиацией краулер мог подниматься по лестницам и манипулировать объектами на макетах электростанций. Но в 1999 году, когда авария на заводе по переработке урана в Токаимуре унесла жизни двух рабочих и загрязнила завод, AMOOTY все еще считался слишком экспериментальным для использования.

Мы должны подготовиться к непредвиденным ситуациям, выходящим за рамки ожиданий и воображения.

Сатоши Тадокоро

В годы после Токаимуры Япония разработала других роботов для ядерной катастрофы и импортировала Menhir, большой мобильный блок, построенный французской Cybernetix, который оснащен радиационной защитой, камерами и манипулятором. Но задолго до катастрофы на Фукусиме TEPCO и другие отраслевые тестеры считали их слишком большими, медленными и неэффективными. Государственное финансирование закончилось, и Менгир теперь выставлен в Университете Тохоку. Другие машины были законсервированы или каннибализированы на запчасти, согласно Азиатско-Тихоокеанскому журналу: Japan Focusнеуместная вера в безопасность атомных станций и отсутствие долгосрочного финансирования подорвали программу.

После катастрофы 11 марта 2011 года первой задачей роботов было исследовать ущерб, радиацию и такие переменные, как температура и влажность, в районах, которые были слишком опасны для рабочих. Дроиды PackBot исследовали первые этажи реакторных зданий блока 1 и блока 3 и обнаружили максимальные уровни радиации в десятки миллизивертов (мЗв) в час. Работники, подвергшиеся воздействию таких уровней менее чем за рабочий день, превысят свой предел аварийной безопасности в течение всего года, 250 мЗв. Карты радиации и температуры, сделанные PackBots и двумя ботами iRobot 710 Kobra, позволили работникам TEPCO прокладывать пути для быстрых набегов на реакторные здания с наименьшим радиационным воздействием, говорит вице-президент iRobot Тим Трейнер в Бедфорде, штат Массачусетс.

Но сложная структура первого и верхнего этажей реакторных зданий, со многими лестницами и толстыми бетонными стенами, бросила вызов мобильности роботов и беспроводной связи. Боты iRobot не могли легко подниматься по скользким лестницам или поворачивать углы. Как только стало ясно, что необходимы более способные машины, TEPCO и правительство связались с робототехниками в Технологическом институте Тиба и Университете Тохоку. Они поспешно модифицировали Quince, дроида-исследователя на гусеничных гусеницах, который поднимается по лестнице и мусору, оснастив его двумя камерами, дозиметром и кабелем питания и связи, который растянулся на сотни метров. Куинс исследовал верхние этажи здания реактора блока 2. Более сложные версии, получившие название Розмари и Сакура, также были отправлены в реакторные здания. Сакура действует как реле связи, а Розмари оснащена системой, разработанной в Великобритании, которая сочетает в себе измерители радиации, камеру "рыбий глаз" и лазерный дальномер для создания 3D-карт радиации.

К настоящему времени было разработано почти дюжина роботов, чтобы поближе взглянуть на сердце завода. Некоторые плавают или плавают через бассейны, которые образовались в недрах здания из-за постоянной необходимости впрыскивать воду для охлаждения поврежденных ядер. Два змееподобных робота проползли по трубе, ведущей в 48-метровый первичный защитный сосуд в реакторе блока 1, чтобы выяснить состояние расплавленных топливных масс. Хотя один застрял, машины вернули ценную информацию о видео и дозе, согласно TEPCO. В темном и испаренном интерьере роботы измеряли радиацию в одной области до 25 зивертов в час — достаточно, чтобы убить человека за считанные минуты.

Производители сейчас разрабатывают роботов, которые могут решать конкретные задачи по выводу из эксплуатации. Например, Toshiba разработала машины, которые обеззараживают поверхности взрывами сухого льда, проверяют вентиляционные трубы на наличие утечек, а также разрезают и удаляют мусор, покрывающий сборки топливных стержней в здании блока 3, которое было повреждено взрывом водорода. Honda разработала робота на основе технологии стабилизации суставов Asimo, который может вытягиваться на 7 метров вертикально для осмотра верхних уголков. "Каждый необходимый робот отличается в зависимости от его цели и ущерба", - говорит Томохиса Ито, представитель Международного научно-исследовательского института по выводу из эксплуатации ядерного оружия в Токио, консорциума компаний атомных станций, целью которого является разработка новых технологий для очистки станции Фукусима.

Медленный старт роботов на Фукусиме имеет более широкий урок, говорит Гилл Пратт в Бостоне, инженер, который возглавлял Robotics Challenge Агентства оборонных перспективных исследовательских проектов с 2012 по 2015 год, прежде чем присоединиться к Toyota, чтобы возглавить свою новую лабораторию искусственного интеллекта. Робототехникам, по его словам, необходимо разработать аварийное роботизированное оборудование, которое может быть развернуто немедленно без необходимости дополнительного обучения или адаптации. "Великий урок Фукусимы, - говорит Пратт, - заключается в том, что катастрофы часто происходят быстро и трудно предсказать события, когда окно времени для эффективного вмешательства невелико". Сразу после будущей ядерной аварии роботы и их хозяева должны быть намного проворнее. Но, по крайней мере, на Фукусиме они развиваются.