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[局部放電檢測系統(tǒng)]迷你機(jī)器人為核電站查“健康” 排查氚泄漏問題

更新時間: 2011-08-03  點(diǎn)擊次數(shù): 2594次

日本福島核事故的爆發(fā)在引發(fā)了有關(guān)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(lián)社公布了一份有關(guān)美國核電站的報告顯示,美國現(xiàn)在服役的舊核電站運(yùn)行設(shè)備磨損嚴(yán)重。該份研究顯示,美國3/4的核電站都有放射性物質(zhì)氚泄漏的情況,這主要存在于將冷水通過管道運(yùn)到反應(yīng)堆進(jìn)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(jìn)入地下水。

 

對此,麻省理工學(xué)院d’Arbeloff實驗室zui近傳來捷報,該實驗室主任哈里·阿薩達(dá)表示:“新發(fā)明的雞蛋大小的機(jī)器人能很好解決這一難題。”阿薩達(dá)表示,美國現(xiàn)有104座核反應(yīng)堆,其中52座的服役年限已經(jīng)達(dá)到30年甚至更長,我們必須保證這些核電站的安全運(yùn)營。

 


氚泄漏污染水源


根據(jù)美國政府問責(zé)局的報告顯示,在怎樣防止地下管道泄漏上,美國核電業(yè)的能力有限。氚的泄漏將嚴(yán)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(jìn)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(jiān)管委員會記錄顯示,在被監(jiān)測的65座核電站中,至少有48座出現(xiàn)氚泄漏。其中,有至少37座核電站所泄漏氚的濃度超過聯(lián)邦飲用水標(biāo)準(zhǔn)——有些甚至為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)百倍。據(jù)有關(guān)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(yáng)基核電站發(fā)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(dá)認(rèn)為,現(xiàn)有安全檢測器的主要挑戰(zhàn)在于如何正確檢測核反應(yīng)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(chǎn)生電壓梯度來判斷區(qū)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。*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(fèi)力。


小機(jī)器人省時又省力


現(xiàn)在,阿薩達(dá)和其同事正在研究一種直接的檢測機(jī)器。該機(jī)器人只有雞蛋大小,它能潛入核反應(yīng)堆,進(jìn)入地下管道,zui終核實管道是否有腐蝕跡象。這種機(jī)器人裝有攝像頭,它能承受核反應(yīng)堆超高放射的環(huán)境,同時能將圖像進(jìn)行實時傳輸。


在2011年電器與電子工程師協(xié)會舉辦的機(jī)器人和自動化會議中,阿薩達(dá)和其研究團(tuán)隊將該機(jī)器人的原型和具體設(shè)計進(jìn)行了演示。


乍一看,阿薩達(dá)的機(jī)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(jī)械裝置用以在地下環(huán)境中產(chǎn)生驅(qū)動力。阿薩達(dá)表示,上述“附件”在普通的自動水下裝置設(shè)備中很常見,但是,這有悖于他本人的設(shè)計初衷,因為加上這些東西,機(jī)器人體積將更龐大。阿薩達(dá)表示:“一個配置有外部螺旋槳或者方向舵的機(jī)器人很容易潛入反應(yīng)堆的復(fù)雜環(huán)境中,同時也可以進(jìn)入管道網(wǎng)絡(luò)和連接部分。但是傳統(tǒng)裝置有導(dǎo)致核電站停運(yùn)的風(fēng)險,因此,我們有必要保證所設(shè)計的機(jī)器人能做到自動防故障?!?/p>


阿薩達(dá)和他的學(xué)生木桑德決心將機(jī)器人設(shè)計成光滑的球體,通過設(shè)計一個推進(jìn)系統(tǒng)來保證推動力形成一股強(qiáng)大力量。研究團(tuán)隊還設(shè)計了一種特別的閥門,通過對水壓進(jìn)行稍微改變,并植入Y型閥門來改變水流。這樣,機(jī)器人就能迅速檢查各個方向的管線系統(tǒng)。機(jī)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(dāng)水釋放時,推動機(jī)器人前行。


機(jī)器人在管道系統(tǒng)中運(yùn)行時,其攝像頭能拍攝到管道內(nèi)部的圖像。阿薩達(dá)原計劃是在機(jī)器人完成檢測后,再綜合檢索、查看圖片。但是,現(xiàn)在通過安裝無線水下信號系統(tǒng),圖片通過激光將實時傳輸?shù)骄嚯x100米外的操作室。


未來應(yīng)用前景廣闊


目前,該研究團(tuán)隊正準(zhǔn)備對攝像頭進(jìn)行進(jìn)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(zhuǎn)動。為達(dá)到相同效果,研究團(tuán)隊在機(jī)器人體內(nèi)安裝了兩個軸的平衡環(huán),使其能改變機(jī)器人的重心。通過這一裝置,在機(jī)器人靜止時,安置在機(jī)器人以外的攝像頭也能擺動。


阿薩達(dá)認(rèn)為,這種機(jī)器人短期內(nèi)工作效率高,且可廢置。在反復(fù)曝露于高輻射環(huán)境下導(dǎo)致系統(tǒng)損壞前,機(jī)器人能完成多次檢測任務(wù)。


喬治亞理工學(xué)院機(jī)器人和智能系統(tǒng)中心研究主任亨里克·斯坦森表示:“該系統(tǒng)簡單易行,很適合在復(fù)雜環(huán)境下工作,雖然斯坦森沒有參加此項研發(fā)工作,但是他預(yù)計阿薩達(dá)的此項研究將有廣泛應(yīng)用前景,這不僅對于檢測核電站有重要意義,同時也可應(yīng)用于檢測密閉空間,如下水管道等。該機(jī)器人成本不高且能降低人工作業(yè)的風(fēng)險,并且這是迷你型自動系統(tǒng),將受到青睞。”
 

 

 

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