Pipe-crawling robot vil hjælpe nedlæggelse af DOE-atomkraftværk

Et par autonome robotter udviklet af Carnegie Mellon University's Robotics Institute vil snart køre gennem miles af rør på det amerikanske energiministeriets tidligere uranberigelsesanlæg i Piketon, Ohio, at identificere uranaflejringer på rørvægge.

CMU -robotten har demonstreret, at den kan måle strålingsniveauer mere præcist inde fra røret, end det er muligt med eksterne teknikker. Ud over besparelser i lønomkostninger, dets anvendelse reducerer farerne betydeligt for arbejdstagere, der ellers skal udføre eksterne målinger i hånden, iført beskyttelsesudstyr og ved hjælp af elevatorer eller stilladser for at nå forhøjede rør.

DOE -embedsmænd vurderer, at robotterne kan spare titusinder af dollars ved at fuldføre karakteriseringen af ​​uranforekomster på Portsmouth Gaseous Diffusion Plant i Piketon, og spare måske 50 millioner dollars på et lignende uranberigelsesanlæg i Paducah, Kentucky.

"Dette vil ændre måden på målinger af uranforekomster fra nu af, "forudsagde William" Red "Whittaker, robotikprofessor og direktør for Field Robotics Center.

Heather Jones, senior projektforsker vil præsentere to tekniske artikler om robotten onsdag på affaldshåndteringskonferencen i Phoenix, Arizona. CMU vil også demonstrere en prototype af robotten under konferencen.

CMU bygger to af robotterne, kaldet RadPiper, og vil levere produktionsprototypenhederne til DOE's spredte 3, 778 hektar stort område i Portsmouth i maj. RadPiper anvender en ny "disk-kollimeret" strålingssensor opfundet på CMU. CMU -teamet, ledet af Whittaker, startede projektet sidste år. Teamet arbejdede tæt sammen med DOE og Fluor-BWXT Portsmouth, nedlukningsentreprenøren, at bygge en prototype på en stram tidsplan og teste den i Portsmouth sidste efterår.

Lukket siden 2000, fabrikken begyndte driften i 1954 og producerede beriget uran, herunder uran af våbenklasse. Med 10,6 millioner kvadratmeter gulvareal, det er DOEs største anlæg under tag, med tre store bygninger indeholdende udstyr til berigelse af proces, der spænder over størrelsen på 158 fodboldbaner. Procesbygningerne indeholder mere end 75 miles procesrør.

Find uranforekomster, nødvendig, før DOE dekontaminerer, nedlukning og nedrivning af anlægget, er en herculean opgave. I den første procesbygning, menneskelige besætninger i løbet af de sidste tre år har udført mere end 1,4 millioner målinger af procesrør og komponenter manuelt og er tæt på at erklære bygningen "kold og mørk".

"Med mere end 15 miles rørføring, der skal karakteriseres i den næste procesbygning, der er behov for at søge en smartere metode, "sagde Rodrigo V. Rimando, Jr., direktør for teknologiudvikling for DOE's Office of Environmental Management. "Vi forventer en besparelse på arbejdskraft i størrelsesordenen et otte-til-et-forhold for rørledningen udført af RadPiper." Selv med RadPiper, nukleare aflejringer skal identificeres manuelt i nogle komponenter.

RadPiper fungerer i første omgang i rør, der måler 30 inches og 42 inches i diameter og vil karakterisere strålingsniveauer i hvert fodlange segment af rør. Disse segmenter med potentielt farlige mængder uran-235, den splittede isotop af uran, der bruges i atomreaktorer og våben, fjernes og dekontamineres. Langt de fleste af anlæggets rørledninger vil forblive på plads og vil blive revet sikkert sammen med resten af ​​anlægget.

Den tetherless robot bevæger sig gennem røret i et stabilt tempo oven på et par fleksible spor. Selvom røret er i lige sektioner, den autonome robot er udstyret med en lidar og et fiskeøje -kamera til at detektere forhindringer forude, såsom lukkede ventiler, Sagde Jones. Efter at have afsluttet et rørløb, robotten vender automatisk tilbage til sit startpunkt. Integreret dataanalyse og rapportgenerering frigør atomanalytikere fra tidskrævende beregninger og gør rapporter tilgængelige samme dag.

The robot's disc-collimated sensing instrument uses a standard sodium iodide sensor to count gamma rays. The sensor is positioned between two large lead discs. The lead discs block gamma rays from uranium deposits that lie beyond the one-foot section of pipe that is being characterized at any given time. Whittaker said CMU is seeking a patent on the instrument.

The Robotics Institute and Whittaker have extensive experience with robots in nuclear facilities, including the design and construction of robots to aid with the cleanup of the damaged Three Mile Island reactor building in Pennsylvania and the crippled Chernobyl reactor in Ukraine.

DOE has paid CMU $1.4 million to develop the robots as part of what CMU calls the Pipe Crawling Activity Measurement System.

In addition to the Portsmouth and Paducah plants, robots could be useful elsewhere in DOE's defense nuclear cleanup program, which is not even half complete, Rimando said. Other sites where robots might be used are the Savannah River Site in Aiken, South Carolina, and the Hanford Site in Richland, Washington.

"With at least 50 more years of nuclear cleanup to be performed, the Robotics Institute could serve as a major pipeline of roboticists for DOE's next several workforce generations, " han tilføjede.