Atommüll Laserschneiden Roboter Schlange

Dutzende Kernreaktoren alter Generationen erfüllen nicht die modernen Sicherheitsanforderungen, sind moralisch und technisch veraltet. Alte Kernkraftwerke auf der ganzen Welt müssen nun schrittweise stillgelegt und stillgelegt werden, und abgebrannte Brennelemente und Geräte müssen abgeschnitten, mit Beton gegossen und weit entfernt von Menschen entsorgt werden.

Die Wiederaufbereitung und Entsorgung abgebrannter Brennelemente und anderer Abfälle ist eine komplexe technische Aufgabe. Erstens, weil alle Operationen in Kernkraftwerken aus Sicherheitsgründen von Robotern und nicht von Menschen ausgeführt werden. Der Brennstoff selbst und die Reaktorfragmente sollten in kleine Fragmente geschnitten und zur Entsorgung in Behälter gegeben werden. Im Kernkraftwerk Tschernobyl sind dies beispielsweise Kanister mit einer Länge von nur 4444 mm und einem Durchmesser von 1876,4 mm. Im Kernkraftwerk Tschernobyl wird eine stationäre Kreissäge verwendet, mit der nur die zuvor in die Maschine eingelegten Stangen geschnitten werden können.

Die Arbeiten zur Lieferung und zum Abbau abgebrannter Brennelemente im Kernkraftwerk Tschernobyl werden automatisch und ferngesteuert durchgeführt. Die amerikanische Firma Holtec baute dafür eine Roboter- Minifabrikauf dem die Vorbereitung abgebrannter Brennelemente zur Entsorgung durchgeführt wird.


Schema der Trockenlagerung abgebrannter Brennelemente „ISF-2“ (Interim Spent Fuel Storage Facility, ISF-2) im Gebiet des Kernkraftwerks Tschernobyl, in dem Abfälle vor der Bestattung geschnitten werden

Nach dem Schneiden werden Fragmente der abgebrannten Brennstäbe in doppelwandige Kanister gegeben, die mit Beton gegossen und überführt werden im Lager.


Lagerbereich für abgebrannte Brennelemente im Zwischenlager für verbrauchte Brennstoffe im KKW Tschernobyl

Wenn Sie nur Stangen und nichts anderes schneiden müssen, wie im Kernkraftwerk Tschernobyl, ist dies eine recht einfache Aufgabe. Ein einfacher Laserschneider reicht aus.


Fräser mit Kreissäge zum Schneiden von Stangen. Das Foto wurde während der Inbetriebnahme der ISF-2-Anlage aufgenommen

Das Beispiel des KKW Tschernobyl zeigt deutlich, mit welchen Problemen Ingenieure bei der Entwicklung automatisierter Geräte zur Reduzierung von Atommüll konfrontiert sind. Glücklicherweise steht die Wissenschaft nicht still und Roboterunternehmen sind bereit, fortschrittlichere und vielseitigere Geräte für die Entsorgung von Atommüll anzubieten. Angesichts der Notwendigkeit, alte unsichere Kernreaktoren außer Betrieb zu setzen, werden solche Geräte nützlich sein.

Die britische Firma OC Robotics hat eine ungewöhnliche Maschine entwickelt, die wie eine dicke Metallschlange mit einem tödlichen Stich aussieht. Dies ist ein Robotermanipulator LaserSnake2 , der in allen Freiheitsgraden präzise positioniert ist und mit einem leistungsstarken Laserschneider zum Schneiden von Material ausgestattet ist.


Das Projekt befindet sich seit 2013 in der Entwicklung . Es wurde von OC Robotics unter Beteiligung von TWI, National Nuclear Laboratory, ULO Optics und Laser Optical Engineering geleitet. Die Finanzierung erfolgte durch Innovate UK, das britische Ministerium für Energie und Klimawandel und die britische Nuclear Decommissioning Authority.

Nach einer dreijährigen Entwicklung der „Laserschlange“ von Juli bis August 2016 wurde die Maschine in der Wiederaufbereitungsanlage der ersten Generation in Sellafield (Großbritannien) installiert und getestet. Dies ist ein ausgedehnter Atomkomplex an der Küste der Irischen See. Im Laufe der Jahre wurde hier (seit 1950) waffenfähiges Plutonium hergestellt, Brennstoff für Kernkraftwerke hergestellt, bestrahlter Kernbrennstoff verarbeitet und Kernkraftwerke in Betrieb genommen (von 1956 bis 1983).

Operation LaserSnake2 hat gezeigt, dass die Maschine die Aufgaben erfolgreich bewältigt. Im November 2016 wurde dieser Roboter sogar von der britischen Nuclear Decommissioning Authority mit dem Technology / Innovation Implementation Award ausgezeichnet.

Die Technologie der neuen Generation kann unter realen Bedingungen der Entsorgung und Verarbeitung nuklearer Abfälle breite Anwendung finden. Einschließlich an Stationen, die außer Betrieb genommen werden.

Der Cutter basiert auf einem leistungsstarken Laser mit optischem Fokussiersystem (siehe Strahlparameter und Schnittgeschwindigkeit beim Testen eines 5-Kilowatt-Lasers und verschiedener Beugungslinsen).



Der LaserSnake2-Cutter kann auch dicke Metallteile verarbeiten.



Die Taschenlampe wird von einem Team von Ingenieuren ferngesteuert, die sich in einem sicheren Raum befinden.



Die Entwickler glauben, dass LaserSnake2 nicht nur für die Abfallentsorgung nützlich sein kann, sondern auch für Laserschneidaufgaben unter feindlichen oder eingeschränkten Bedingungen, auch unter Wasser . Nichts hindert in Zukunft daran, diesen Roboter mit einer mobilen Plattform zu kombinieren und ihm eine gewisse Bewegungsfreiheit zu geben.

Zusätzlich zur Kernenergie wird vorgeschlagen, LaserSnake2 im Öl- und Gassektor einzusetzen, wo eine solche Anlage an der Inspektion und Reparatur von Rohren und Ausrüstungen in Bau und Technik teilnehmen kann. Zum Beispiel unter den beengten Bedingungen beim Entwurf eines Verkehrsflugzeugs während der Montage und Wartung von Flugzeugflügeln.

Zusammen mit dem Roboter wird eine Verwaltungssoftware geliefert. Entwickler können das LaserSnake2-Design an bestimmte Aufgaben anpassen.

Source: https://habr.com/ru/post/de399671/