RadPiper är en robot som utvecklats av Carnegie Mellon University Robotics Institute för Department of Energy. Den trampade roboten rör sig inom rören i anrikningsanläggningar för uran för att bestämma områden där strålningsnivåer kan utgöra en fara. Upphovsman:Carnegie Mellon University
Ett par autonoma robotar som utvecklats av Carnegie Mellon University's Robotics Institute kommer snart att köra genom miles av rör vid US Department of Energy's tidigare urananrikningsanläggning i Piketon, Ohio, för att identifiera uranavlagringar på rörväggar.
CMU -roboten har visat att den kan mäta strålningsnivåer mer exakt från insidan av röret än vad som är möjligt med externa tekniker. Förutom besparingar i arbetskostnader, dess användning minskar avsevärt riskerna för arbetare som annars måste utföra externa mätningar för hand, klädd i skyddsutrustning och använder hissar eller byggnadsställningar för att nå förhöjda rör.
DOE -tjänstemän uppskattar att robotarna kan spara tiotals miljoner dollar för att slutföra karaktäriseringen av uranavlagringar vid Portsmouth Gaseous Diffusion Plant i Piketon, och spara kanske 50 miljoner dollar på en liknande anrikningsanläggning för uran i Paducah, Kentucky.
"Detta kommer att förändra hur mätningar av uranavlagringar görs från och med nu, "förutsade William" Red "Whittaker, robotikprofessor och chef för Field Robotics Center.
Heather Jones, senior projektforskare kommer att presentera två tekniska uppsatser om roboten på onsdag på Waste Management Conference i Phoenix, Arizona. CMU kommer också att demonstrera en prototyp av roboten under konferensen.
CMU bygger två av robotarna, kallad RadPiper, och kommer att leverera produktionsprototypenheterna till DOE:s spretiga 3, 778 hektar stor plats i Portsmouth i maj. RadPiper använder en ny "skivkollimerad" strålningssensor som uppfanns vid CMU. CMU -teamet, ledd av Whittaker, började projektet förra året. Teamet arbetade nära med DOE och Fluor-BWXT Portsmouth, avvecklingsentreprenören, att bygga en prototyp på ett stramt schema och testa den i Portsmouth i höstas.
Slutad sedan 2000, anläggningen startade sin verksamhet 1954 och producerade berikat uran, inklusive vapen av uran. Med 10,6 miljoner kvadratmeter golvyta, det är DOE:s största anläggning under tak, med tre stora byggnader som innehåller utrustning för anrikningsprocesser som sträcker sig över 158 fotbollsplaner. Processbyggnaderna innehåller mer än 75 miles av processrör.
Hitta uranavlagringar, nödvändigt innan DOE sanerar, rivning och rivning av anläggningen, är en herculean uppgift. I det första processbygget, mänskliga besättningar under de senaste tre åren har utfört mer än 1,4 miljoner mätningar av processrör och komponenter manuellt och är nära att förklara byggnaden "kall och mörk".
David Kohanbash, senior forskningsprogrammerare vid Carnegie Mellon University Robotics Institute, förbereder RadPiper -roboten för ett test i ett mockuprör. Roboten är konstruerad för att mäta strålningsnivåer inom processrör som används för urananrikning. Upphovsman:Carnegie Mellon University
"Med mer än 15 miles rör som ska kännetecknas i nästa processbyggnad, det finns ett behov av att söka en smartare metod, "sa Rodrigo V. Rimando, Jr., chef för teknikutveckling för DOE:s kontor för miljöledning. "Vi räknar med en arbetskraftsbesparing i storleksordningen åtta-till-ett-förhållande för rören som genomförs av RadPiper." Även med RadPiper, kärnkraftsavlagringar måste identifieras manuellt i vissa komponenter.
RadPiper kommer inledningsvis att fungera i rör som mäter 30 tum och 42 tum i diameter och kommer att karakterisera strålningsnivåer i varje fotlångt rörsegment. De segmenten med potentiellt farliga mängder uran-235, den klyvbara isotopen av uran som används i kärnreaktorer och vapen, kommer att tas bort och saneras. Den stora majoriteten av anläggningens rörledning kommer att förbli på plats och kommer att rivas säkert tillsammans med resten av anläggningen.
Den fasta roboten rör sig genom röret i jämn takt ovanpå ett par flexibla spår. Även om röret är i raka sektioner, den autonoma roboten är utrustad med en lidar och en fisheye -kamera för att upptäcka hinder framåt, såsom stängda ventiler, Sa Jones. Efter att ha genomfört en rörledning, roboten återgår automatiskt till sin startpunkt. Integrated data analysis and report generation frees nuclear analysts from time-consuming calculations and makes reports available the same day.
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 lade till.
