ثعبان روبوت بقطع الليزر

عشرات المفاعلات النووية من الأجيال القديمة لا تفي بمتطلبات السلامة الحديثة ، قديمة أخلاقيا وتقنيا. يجب الآن إيقاف تشغيل محطات الطاقة النووية القديمة حول العالم وإغلاقها تدريجياً ، وقطع الوقود والمعدات المستهلكة ، وسكبها بالخرسانة والتخلص منها بعيداً عن الناس.

إن إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك والنفايات الأخرى والتخلص منها مهمة هندسية معقدة. بادئ ذي بدء ، لأن جميع العمليات في محطات الطاقة النووية تتم بواسطة الروبوتات ، وليس بواسطة البشر ، لأسباب تتعلق بالسلامة. يجب قطع الوقود نفسه وشظايا المفاعل إلى شظايا صغيرة ووضعها في حاويات للتخلص منها. على سبيل المثال ، في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، هذه اسطوانات بطول 4444 ملم فقط وقطر 1876.4 ملم. في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، يتم استخدام منشار دائري ثابت ، والذي يمكن أن يقطع فقط القضبان التي تم وضعها مسبقًا في الجهاز.

يتم العمل تلقائيًا على توصيل وقطع الوقود المستهلك في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية تلقائيًا باستخدام جهاز التحكم عن بُعد. قامت شركة Holtec الأمريكية ببناء مصنع صغير آليالتي يتم إعداد الوقود المستهلك للتخلص منها.


مخطط تخزين الوقود المستنفد الجاف "ISF-2" (مرفق تخزين الوقود المستهلك المؤقت ، ISF-2) في إقليم محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، حيث يتم قطع النفايات قبل التخلص منها

بعد التفتيت ، يتم وضع شظايا قضبان الوقود المستهلك في عبوات مزدوجة الجدران يتم سكبها بالخرسانة ونقلها في التخزين.


منطقة تخزين الوقود المستهلك في مرفق تخزين الوقود المستهلك المؤقت ، Chernobyl NPP

إذا كنت بحاجة فقط إلى قطع القضبان وليس أي شيء آخر ، مثل محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، فهذه مهمة بسيطة إلى حد ما. قاطع الليزر البسيط يكفي.


قاطعة بمنشار دائري لقطع القضبان. تم التقاط الصورة أثناء قبول تشغيل محطة ISF-2

يوضح مثال Chernobyl NPP جيدًا المشكلات التي يواجهها المهندسون عند تطوير المعدات الآلية لقطع النفايات النووية. لحسن الحظ ، لا يقف العلم ساكناً ، والشركات الروبوتية مستعدة لتقديم معدات أكثر تقدمًا وتنوعًا للتخلص من النفايات النووية. وبالنظر إلى الحاجة إلى إيقاف تشغيل المفاعلات النووية القديمة غير الآمنة ، فإن هذه المعدات ستكون مفيدة. طورت

شركة OC Robotics البريطانية آلة غير عادية تشبه الثعبان المعدني السميك مع لدغة قاتلة. هذا هو معالج آلي LaserSnake2 ، يتم وضعه بدقة في جميع درجات الحرية ومجهز بقاطع ليزر قوي لقطع أي مادة.


المشروع قيد التطوير منذ عام 2013 . وقد قادته OC Robotics بمشاركة TWI والمختبر النووي الوطني و ULO Optics وهندسة الليزر الضوئية. تم توفير التمويل من قبل Innovate UK ووزارة الطاقة وتغير المناخ بالمملكة المتحدة وهيئة تفكيك الأسلحة النووية بالمملكة المتحدة.

بعد تطوير "ثعبان الليزر" لمدة ثلاث سنوات في يوليو - أغسطس 2016 ، تم تركيب الجهاز واختباره في مصنع إعادة المعالجة من الجيل الأول في سيلافيلد (المملكة المتحدة). هذا مجمع نووي واسع على ساحل البحر الأيرلندي. على مر السنين ، تم إنتاج البلوتونيوم المستخدم في صناعة الأسلحة هنا (منذ عام 1950) ، وتم إنتاج الوقود لمحطات الطاقة النووية ، ومعالجة الوقود النووي المشعع ، وتم تشغيل محطات الطاقة النووية (من 1956 إلى 1983).

أظهرت عملية LaserSnake2 أن الجهاز يتعامل مع المهام بنجاح. في نوفمبر 2016 ، حصل هذا الروبوت على جائزة تنفيذ التكنولوجيا / الابتكار من هيئة التفكيك النووي في المملكة المتحدة.

يمكن لتكنولوجيا الجيل الجديد أن تجد تطبيقات واسعة في الظروف الحقيقية للتخلص من النفايات النووية ومعالجتها. بما في ذلك في المحطات التي يتم سحبها من الخدمة.

تم تصميم القاطع على أساس ليزر قوي مع نظام تركيز بصري (انظر معلمات الشعاع وسرعة القطع عند اختبار ليزر 5 كيلووات وعدسات حيود مختلفة).



يمكن لقاطع LaserSnake2 التعامل مع الأجزاء المعدنية السميكة.



يتم التحكم في الشعلة عن بعد من قبل فريق من المهندسين الموجود في غرفة آمنة.



يعتقد المطورون أن LaserSnake2 يمكن أن يكون مفيدًا ليس فقط للتخلص من النفايات ، ولكن أيضًا لمهام القطع بالليزر في أي ظروف معادية أو مقيدة ، بما في ذلك تحت الماء . في المستقبل ، لا شيء يمنع دمج هذا الروبوت مع منصة متنقلة ، مما يمنحه حرية معينة في الحركة.

بالإضافة إلى الطاقة النووية ، يقترح استخدام LaserSnake2 في قطاع النفط والغاز ، حيث يمكن لهذه المنشأة المشاركة في فحص وإصلاح الأنابيب والمعدات ، في البناء والهندسة. على سبيل المثال ، في الظروف الضيقة لتصميم طائرة ، أثناء تجميع وصيانة أجنحة الطائرات.

جنبا إلى جنب مع الروبوت ، يتم توفير برنامج الإدارة. يمكن للمطورين تخصيص تصميم LaserSnake2 لمهام محددة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar399671/