迷你机器人为核电站查“健康” 排查氚泄漏问题-北极星核电网

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日本福岛核事故的爆发在全球引发了有关核安全的热议，同时，不少国家也针对本国核电站展开了安全排查。今年6月，美联社公布了一份有关美国核电站的报告显示，美国现在服役的旧核电站运行设备磨损严重。该份研究显示，美国3/4的核电站都有放射性物质氚泄漏的情况，这主要存在于将冷水通过管道运到反应堆进行冷却的这一过程中，氚会通过埋在地下的被腐蚀的管道进入地下水。

对此，麻省理工学院d’Arbeloff实验室最近传来捷报，该实验室主任哈里·阿萨达表示：“新发明的鸡蛋大小的机器人能很好解决这一难题。”阿萨达表示，美国现有104座核反应堆，其中52座的服役年限已经达到30年甚至更长，我们必须保证这些核电站的安全运营。

氚泄漏污染水源

根据美国政府问责局最新的报告显示，在怎样防止地下管道泄漏上，美国核电业的能力有限。氚的泄漏将严重污染水源。氚又称“超重氢”，是具有放射性的氢同位素。氚的寿命比较短，而且相比其他放射性污染物，它通过空气进入人体是比较困难的。因此，氚对人类的主要威胁存在于饮用水中。

美国原子能监管委员会记录显示，在被监测的65座核电站中，至少有48座出现氚泄漏。其中，有至少37座核电站所泄漏氚的浓度超过联邦饮用水标准——有些甚至为标准的数百倍。据有关媒体报道，早在今年2月，美国核管理委员会曾宣布，美国东北部的佛蒙特州扬基核电站发生氚泄漏事件。报道称，由于地下管道老化，周围地下水源被污染。

阿萨达认为，现有安全检测器的主要挑战在于如何正确检测核反应堆地下管道的腐蚀问题。目前，核电站检测主要采用间接方式检测地下管道：通过产生电压梯度来判断指定区域的管道是否腐蚀，同时，使用超声波来测量管道裂缝的长度。唯一的直接检测途径就是通过掘土用眼睛目测管道情况，这既耗时又费力。

小机器人省时又省力

现在，阿萨达和其同事正在研究一种直接的检测机器。该机器人只有鸡蛋大小，它能潜入核反应堆，进入地下管道，最终核实管道是否有腐蚀迹象。这种机器人装有摄像头，它能承受核反应堆超高放射的环境，同时能将图像进行实时传输。

在2011年电器与电子工程师协会举办的机器人和自动化国际会议中，阿萨达和其研究团队将该机器人的原型和具体设计进行了演示。

乍一看，阿萨达的机器人检测器就像一个小型金属炮弹。其表面没有螺旋桨、没有方向舵也没有任何明显的机械装置用以在地下环境中产生驱动力。阿萨达表示，上述“附件”在普通的自动水下装置设备中很常见，但是，这有悖于他本人的设计初衷，因为加上这些东西，机器人体积将更庞大。阿萨达表示：“一个配置有外部螺旋桨或者方向舵的机器人很容易潜入反应堆的复杂环境中，同时也可以进入管道网络和连接部分。但是传统装置有导致核电站停运的风险，因此，我们有必要保证所设计的机器人能做到自动防故障。”

阿萨达和他的学生木桑德决心将机器人设计成光滑的球体，通过设计一个推进系统来保证推动力形成一股强大力量。研究团队还设计了一种特别的阀门，通过对水压进行稍微改变，并植入Y型阀门来改变水流。这样，机器人就能迅速检查各个方向的管线系统。机器人可以按照被控制的方向前行，研究人员可以通过特定阀门封锁管道中的任何部分，高压水推力促使阀门打开一个窗口，当水释放时，推动机器人前行。

机器人在管道系统中运行时，其摄像头能拍摄到管道内部的图像。阿萨达原计划是在机器人完成检测后，再综合检索、查看图片。但是，现在通过安装无线水下信号系统，图片通过激光将实时传输到距离100米外的操作室。

未来应用前景广阔

目前，该研究团队正准备对摄像头进行进一步完善，使其能自由摆动、倾斜。研究生罗斯特将之形容为仓鼠球。仓鼠通过滚动自身而改变球的中心位置，球从而得以转动。为达到相同效果，研究团队在机器人体内安装了两个轴的平衡环，使其能改变机器人的重心。通过这一装置，在机器人静止时，安置在机器人以外的摄像头也能摆动。

阿萨达认为，这种机器人短期内工作效率高，且可废置。在反复曝露于高辐射环境下导致系统损坏前，机器人能完成多次检测任务。

乔治亚理工学院机器人和智能系统中心研究主任亨里克·斯坦森表示：“该系统简单易行，很适合在复杂环境下工作，虽然斯坦森没有参加此项研发工作，但是他预计阿萨达的此项研究将有广泛应用前景，这不仅对于检测核电站有重要意义，同时也可应用于检测密闭空间，如下水管道等。该机器人成本不高且能降低人工作业的风险，并且这是迷你型自动系统，将受到青睐。”

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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