Un par de robots autónomos desarrollados por el Instituto de Robótica de la Universidad Carnegie Mellon pronto conducirán a través de millas de tuberías en la antigua planta de enriquecimiento de uranio del Departamento de Energía de EE. UU. En Piketon. Ohio, para identificar depósitos de uranio en las paredes de las tuberías.

El robot CMU ha demostrado que puede medir los niveles de radiación desde el interior de la tubería con mayor precisión de lo que es posible con técnicas externas. Además de los ahorros en costos laborales, Su uso reduce significativamente los peligros para los trabajadores que, de lo contrario, deben realizar mediciones externas a mano. vestidos con equipo de protección y usando elevadores o andamios para alcanzar tuberías elevadas.

Los funcionarios del DOE estiman que los robots podrían ahorrar decenas de millones de dólares al completar la caracterización de los depósitos de uranio en la Planta de Difusión Gaseosa de Portsmouth en Piketon. y ahorrar quizás $ 50 millones en una planta de enriquecimiento de uranio similar en Paducah, Kentucky.

"Esto transformará la forma en que se realizan las mediciones de los depósitos de uranio a partir de ahora, "predijo William" Red "Whittaker, profesor de robótica y director del Field Robotics Center.

Heather Jones, El científico senior del proyecto presentará dos artículos técnicos sobre el robot el miércoles en la Waste Management Conference en Phoenix, Arizona. CMU también hará una demostración de un prototipo del robot durante la conferencia.

CMU está construyendo dos de los robots, llamado RadPiper, y entregará las unidades prototipo de producción a los 3 en expansión del DOE, Sitio de Portsmouth de 778 acres en mayo. RadPiper emplea un nuevo sensor de radiación de "disco colimado" inventado en CMU. El equipo de CMU, dirigido por Whittaker, comenzó el proyecto el año pasado. El equipo trabajó en estrecha colaboración con DOE y Fluor-BWXT Portsmouth, el contratista de desmantelamiento, para construir un prototipo en un calendario apretado y probarlo en Portsmouth el otoño pasado.

Cerrado desde 2000, la planta inició operaciones en 1954 y produjo uranio enriquecido, incluido el uranio apto para armas. Con 10,6 millones de pies cuadrados de superficie, es la instalación bajo techo más grande del DOE, con tres grandes edificios que contienen equipos de proceso de enriquecimiento que abarcan el tamaño de 158 campos de fútbol. Los edificios de proceso contienen más de 75 millas de tubería de proceso.

Encontrar los depósitos de uranio, necesario antes de que el DOE se descontamine, da de baja y demuele la instalación, es una tarea hercúlea. En el primer proceso de construcción, Las cuadrillas humanas durante los últimos tres años han realizado más de 1.4 millones de mediciones de tuberías y componentes de proceso manualmente y están cerca de declarar el edificio "frío y oscuro".

"Con más de 15 millas de tuberías que se caracterizarán en el próximo edificio de procesos, es necesario buscar un método más inteligente, "dijo Rodrigo V. Rimando, Jr., director de desarrollo de tecnología de la Oficina de Gestión Ambiental del DOE. "Anticipamos un ahorro de mano de obra del orden de una proporción de ocho a uno para la tubería realizada por RadPiper". Incluso con RadPiper, Los depósitos nucleares deben identificarse manualmente en algunos componentes.

RadPiper operará inicialmente en tuberías que midan 30 pulgadas y 42 pulgadas de diámetro y caracterizará los niveles de radiación en cada segmento de tubería de un pie de largo. Aquellos segmentos con cantidades potencialmente peligrosas de uranio-235, el isótopo fisionable del uranio utilizado en reactores y armas nucleares, será eliminado y descontaminado. La gran mayoría de las tuberías de la planta permanecerán en su lugar y serán demolidas de manera segura junto con el resto de la instalación.

El robot sin ataduras se mueve a través de la tubería a un ritmo constante sobre un par de pistas flexibles. Aunque la tubería está en secciones rectas, el robot autónomo está equipado con un lidar y una cámara de ojo de pez para detectar obstrucciones por delante, como válvulas cerradas, Dijo Jones. Después de completar un tramo de tubería, el robot vuelve automáticamente a su punto de lanzamiento. El análisis de datos integrado y la generación de informes libera a los analistas nucleares de cálculos que requieren mucho tiempo y hace que los informes estén disponibles el mismo día.

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, Carolina del Sur, 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, "añadió.