Liquidadores de acero

En caso de desastres naturales o provocados por el hombre, los tanques a menudo se utilizan para lidiar con escombros y grandes incendios. Convertidos en versiones civiles, con las armas retiradas, se usan como vehículos todo terreno, tractores, equipos de limpieza y clasificación, así como para penetrar en lugares inaccesibles en condiciones de propagación de incendios o con la amenaza de colapso de estructuras. Para esta última tarea, el tanque también se usó durante el trabajo en el Refugio, erigido sobre la cuarta unidad de energía destruida de la central nuclear de Chernobyl.

Los ingenieros que crearon el prototipo desmantelaron la torre, instalaron un dosímetro, un sensor de temperatura y un iluminador en el tanque. El tanque estaba equipado con un control remoto, que se realizaba mediante un cable eléctrico, de la misma manera que recibía datos de las herramientas instaladas. Desde las primeras salidas, el tanque demostró ser muy útil para el reconocimiento de la radiación: al lanzarlo por delante de las personas, fue posible inspeccionar las estructuras y medir el nivel de contaminación radiactiva rápidamente y sin riesgos innecesarios para los liquidadores. Además, la máquina resultó ser muy manejable y pasable debido a sus pequeñas dimensiones, arrastrándose entre los escombros en los pasajes más pequeños e incómodos, y la caja de plástico era fácilmente susceptible de limpieza y descontaminación posteriores.

El tanque era un juguete, y era uno de los robots más exitosos creados y aplicados en la estación de emergencia.

Juguetes sombríos

Existe un meme de Internet: a primera vista, imágenes inofensivas con el subtítulo "Cuando notas ESTO, puedes hacerlo con miedo".

En la foto de arriba ( enlace a la fuente y al autor ) todo parece bonito: una excavadora roja, aparentemente de juguete, es un sueño de la infancia; el mismo camión volquete: tipo de juguete, pero grande y serio; en el medio hay un rover lunar plateado. Este es probablemente un patio de recreo de alguna escuela o campamento de verano, y el APC en el fondo es, bueno, para la educación patriótica.

Pero no El "detalle aterrador" en la foto es una pequeña señal triangular de peligro de radiación frente al camión. Esta es una exposición de un pequeño museo de equipos que participó en la liquidación del accidente , y el letrero muestra elocuentemente por qué no se deben tocar las exhibiciones.

Existe la opinión de que cuando intentaron usar robots, todos fallaron rápidamente, prefirieron abandonarlos y comenzaron a limpiar la estación de emergencia con sus propias manos, es decir, a costa de la salud y la vida de numerosos liquidadores. De hecho, esta es una declaración muy controvertida, y los participantes directos en esos eventos discuten entre ellos. De hecho, directamente durante los trabajos de extinción, limpieza del techo, descontaminación y remoción de escombros, los robots no podían reemplazar completamente a las personas. Tenían sus serias desventajas, como problemas para superar bloqueos y quitar el polvo al moverse. Sin embargo, su contribución aún fue significativa: desde el notorio techo de la tercera unidad de potencia en dos meses, se eliminaron cincuenta toneladas de revestimiento adhesivo bituminoso, que absorbió el polvo radiactivo sobre sí mismo en grandes cantidades y un poco menos de fragmentos de grafito, el segundo material más peligroso del reactor después de FCM: materiales que contienen combustible, como se llama cerámica o lava de la fusión congelada de hormigón y elementos combustibles. En el futuro, cuando se trataba de la conservación, monitorear el estado de la unidad de energía destruida y el trabajo dentro del Refugio, es decir, cuando ya no había necesidad de emergencia y trabajo peligroso de cientos de personas al mismo tiempo, era hora de robots.

¿No es así?

Parece contrario a la intuición que los robots metálicos inanimados sufren de radiación. Pero, de hecho, esto es así: la falla de los componentes electrónicos bajo la influencia de la radiación radiactiva ocurre mucho más rápido que la misma radiación incapacita a un organismo vivo. Pequeños proyectiles mortales bombardearán a una persona durante mucho tiempo desde afuera y desde adentro (con polvo ingerido o inhalado o con guía de neutrones) antes de que ocurra una muerte dolorosa; pero la electrónica, al estar en el límite de la lógica binaria, falla inmediatamente con la violación más pequeña pero crítica.

Por supuesto, en condiciones de exposición prolongada de baja intensidad, el robot se beneficiará. Pero con cientos y miles de rayos X por hora en el borde del techo colapsado de la central nuclear de Chernobyl, su eslabón más débil: los semiconductores, fallará muy rápidamente. Los semiconductores son microcircuitos y los transistores más simples que sufren irradiación por exactamente la misma razón por la que trabajan ellos mismos: el movimiento de los portadores de carga en un material semiconductor se ve interrumpido por los portadores de carga radioactiva que perforan el cuerpo del robot.

Bajo la lluvia mortal de partículas cargadas, se realizan dos mecanismos principales de daño a la electrónica.

En primer lugar, los neutrones, los protones y las partículas alfa dañan la red cristalina de un semiconductor , reemplazando los átomos con isótopos o incluso otros elementos, causando defectos locales. Esto afecta fuertemente la movilidad de los portadores de carga, el número de recombinaciones, así como las propiedades de la unión pn en los transistores. Curiosamente, la irradiación de alta energía a corto plazo causa un "efecto de templado", llamado así por el endurecimiento del metal: la rejilla se restaura ligeramente en comparación con la degradación causada por la radiación continua, pero menos potente. Sin embargo, para los transistores bipolares, este factor se convierte en la razón principal de la pérdida de las características de salida.

En segundo lugar, las partículas con menor energía que la requerida para las sustituciones atómicas en la red cristalina causan efectos de ionización. Esto produce todo tipo de ruido eléctrico, ruido inducido, efecto fotoeléctrico y errores de transmisión de señal en optoacopladores, degradación de los transistores MOS, así como fallos de funcionamiento del software.

Además de todos los tipos de irradiación, los neutrones son capaces tanto de la interacción anterior con los núcleos atómicos en el cristal como de la generación de radiación secundaria: "metralla" de las colisiones con el material. Los transistores bipolares son más sensibles a ellos, porque cuando los neutrones penetran en la red cristalina, pueden crear "trampas profundas", es decir, lugares con un intervalo de banda anómalamente grande: energía para transferir el portador de carga al nivel de conductividad. Soportan una densidad de flujo de hasta el orden de giga-neutrones por cuadrado. cm, esquemas CMOS - petaneutrones por cuadrado. ver. En el caso general, los chips CMOS pueden soportar una dosis de hasta 100 radiaciones grises. En comparación, la dosis letal para una persona es de aproximadamente 5 Gray, y dado que Gray es el número de julios de radiación por kg de masa y la diferencia de masa entre un microcircuito y una persona, esto se ve bastante bien. Hasta que el robot esté expuesto a miles de rayos X por hora. Pero existen tecnologías que permiten aumentar la resistencia a la radiación de un cristal semiconductor en órdenes de magnitud, por ejemplo, creciendo sobre un sustrato de zafiro . También es posible que tanto los circuitos como la lógica (aumentando el número de bits de control) aumenten la confiabilidad de los sistemas electrónicos.

Cuña

Al principio, los robots trabajaron en paralelo con los liquidadores humanos. Tanto en el suelo como en el techo de la estación, donde el suelo o el suelo de ruberoides y las astillas de hormigón se mezclaron con minas reales en forma de fragmentos de ensamblaje de grafito y celdas de combustible, fue necesario realizar trabajos de descontaminación lo antes posible.

Uno de los primeros en trabajar complejos de producción controlados remotamente VNII-100 (ahora VNIITransmash). Ya el 18 de mayo, del jefe de diseño Alexander Leonovich Kemurdzhian , quien fue llevado urgentemente a la zona de desastre, la comisión gubernamental exigió: "¡Hiciste del país un Lunokhod controlado a distancia, ponlo en el techo para limpiarlo!" En respuesta a las irritadas objeciones de que el Lunokhod no estaba adaptado para estas tareas, Kemurdzhian recibió una respuesta aún más categórica: "¡Entonces haznos un auto nuevo!"

Se fabricaron autos nuevos en muy poco tiempo. En primer lugar, en solo 44 días, se creó Klin-1. Fue un cálculo de dos vehículos rastreados: la niveladora Object 032, creada sobre la base del vehículo de demolición de ingeniería IMR-1 con equipo de descontaminación adicional, blindaje y un sistema de control de radio, así como el vehículo de control Object 033 basado en el tanque T-72.




De arriba a abajo: Objetos 032 y 033. El coche de control estaba habitado y en un lugar seguro, mientras que el desactivador de la excavadora controlado por radio funcionaba en la zona más peligrosa. Todo el complejo ayudó a eliminar, cargar en los vagones y sacar casi 1,5 mil metros cúbicos de suelo contaminado.

También se hizo "Lunokhod". "Klin-2", más conocido como "STR-1" o un robot de transporte especializado, resultó ser el más eficaz en términos de limpieza del techo de la tercera unidad de potencia.
El automóvil que pesaba casi una tonelada fue entregado al techo en helicóptero o grúa, y después del trabajo, se dirigió a una plataforma especial y regresó al suelo para descontaminación y recarga. Los ingenieros adoptaron un enfoque serio sobre el chasis para que el robot pudiera moverse lo más pegajoso posible del calor (y para evitar la erosión de la contaminación radiactiva en un área grande con aguas residuales de las duchas, "canales" con cargas de yoduro de plata en círculos durante mucho tiempo) betún-ruberoide revestimiento. Era necesario que el betún no se adhiera a las ruedas, y al mismo tiempo que las ruedas se adhieren bien a él, retirándolo del techo junto con los desechos radiactivos fundidos. Dos máquinas STR-1 hicieron frente a esta tarea, habiendo despejado más de 3.000 metros cuadrados a fines de septiembre. m del techo.

La estabilidad a la radiación de los componentes se manifestó, en primer lugar, en la herencia de la tecnología espacial: ya existía experiencia en el desarrollo de componentes protegidos de la acción de los rayos cósmicos. En segundo lugar, se utilizaron métodos de control confiables: en los circuitos en sí, los conjuntos de relés se utilizaron al máximo y el control remoto pasó por canales de radio protegidos.



Además del VNII-100, las máquinas del Instituto Central de Investigación de Leningrado del RTK funcionaron en el accidente. Hubo más de diferentes tamaños, pero fueron criticados por su mal manejo, interrupciones y lentitud. En el marco de este artículo, habiendo nacido después de los eventos descritos y no siendo un especialista, no me comprometeré a afirmar estrictamente algo. Según las fuentes que encontré, el hijo de Kemurdzhian en su conferencia sobre el 30 aniversario del accidente habla de aproximadamente 1000 personas (refiriéndose a los turnos de trabajo equivalentes a reclutar una dosis única permitida para el liquidador), que fueron reemplazados por STR-1. Valery Starodumov en una película de televisión estrenada al mismo tiempo habla de 800 personas que fueron requeridas para reparar robots fallidos. Solo te recomiendo que veas ambas fuentes, son muy interesantes.

DUSA

Las unidades autopropulsadas por control remoto aparecieron después del análisis de los escombros y la construcción del Refugio. Resolvieron otros problemas: investigación del estado de las estructuras, búsqueda de combustible (al principio, nadie sabía que no había ensamblaje de grafito y elementos de combustible en el antiguo núcleo del reactor; todo se derritió y se filtró en el espacio del subsector) y sitios especialmente contaminados.

Después de la construcción del Refugio, al principio nadie usó robots: el estudio de las instalaciones se realizó con éxito perforando pozos e introduciendo sondas con los sensores necesarios para la exploración. Más tarde, cuando la inteligencia primaria proporcionó datos básicos sobre la ubicación de los materiales que contienen combustible (FCM) y el estado de las estructuras, los robots comenzaron a desarrollarse y aplicarse activamente para obtener nuevos datos y una imagen de televisión del lugar de trabajo.

Los requisitos para las máquinas terminadas fueron los siguientes. Además de la protección contra la radiación, se requería protección contra la humedad y el polvo. El clima húmedo permaneció debajo del refugio, y el polvo radiactivo requirió que los robots estuvieran cubiertos con un paño especial para facilitar la descontaminación. La fiabilidad y el rendimiento se aseguraron mediante la unificación de nodos, el chasis, la reducción de tamaño, el uso de suspensión independiente de las ruedas del carro. El control remoto y la recepción de señales se llevaron a cabo por cable: la señal de radio estaba atascada por las estructuras de hormigón de la estación.

Basado en el chasis estándar, se crearon robots para las siguientes tareas:

• Desactivación. El robot entró en la habitación, roció con una manguera y una boquilla una solución de descontaminación y luego aplicó una cubierta antipolvo en las paredes, el techo y el piso.
• Muestreo de hormigón. Los robots se crearon con manipuladores que permitieron perforar paredes y muestras de combustible fundido solidificado y estructuras para recolectar muestras para su posterior análisis.
• Inteligencia televisiva. Para evaluar el daño causado por la explosión, así como para llevar a cabo muchos trabajos, incluidos otros DUSA, se crearon máquinas de vigilancia especializadas con potentes fuentes de luz y cámaras de televisión montadas en ellas.

Carros DUSA en ensayos. Presta atención al tejido aislante. Fuente de la foto aquí y abajo

Ejemplos interesantes son los robots con formas especiales de movimiento. En la zona completamente destruida de la unidad de potencia, se colocaron rieles a lo largo de los cuales se movió el DUSA.

Moviéndose en el aire sobre una destrucción colosal, infranqueable para cualquier tipo de equipo, un robot con una cámara de televisión permitió mapear con gran detalle tanto el grado de daño a las habitaciones y estructuras como la ubicación de los desechos radiactivos.



Una máquina completamente exótica era un sumidero magnético. Fue creado para trabajar en las paredes y techos de habitaciones con revestimiento que puede magnetizar. Los engranajes de funcionamiento del robot contenían poderosos imanes de samario-cobalto, lo que permitió que el robot se moviera a lo largo de esta superficie para soportar un peso significativo. Los bloques de doble rueda aumentaron la confiabilidad del mallado al superar soldaduras y fragmentos de recubrimientos no magnéticos. En 1990-1991 El flujo magnético se probó en el laboratorio y se utilizó en Shelter para instalar sensores de calor en las habitaciones del corredor de distribución de vapor. En preparación para la estabilización de las estructuras del Refugio, midió los campos de dosis en la pared de contrafuerte norte:



En este libro se describen con más detalle todas las características técnicas de todos estos dispositivos: A.A. Borovoy, E.P. Velikhov. La experiencia de Chernobyl , y no veo la necesidad de volver a redactar palabra por palabra a partir de ahí, ya que ese trabajo cubre muchos más aspectos del accidente y está bellamente ilustrado.

Es de destacar que los robots aún tuvieron que repetir este camino un cuarto de siglo después al otro lado del globo en el conocido accidente de Fukushima. Y este camino también era muy espinoso.