Serpent de robot de découpe laser de déchets nucléaires

Des dizaines de réacteurs nucléaires des anciennes générations ne répondent pas aux exigences de sûreté modernes, sont moralement et techniquement dépassés. Les vieilles centrales nucléaires du monde entier doivent maintenant être progressivement mises hors service et fermées, et le combustible usé et l'équipement coupés, versés avec du béton et éliminés loin des gens.

Le retraitement et l'élimination du combustible nucléaire irradié et d'autres déchets est une tâche d'ingénierie complexe. Tout d'abord, parce que toutes les opérations dans les centrales nucléaires sont effectuées par des robots, et non par des humains, pour des raisons de sécurité. Le combustible lui-même et les fragments du réacteur doivent être coupés en petits fragments et placés dans des conteneurs pour élimination. Par exemple, à la centrale nucléaire de Tchernobyl, il s'agit de conteneurs d'une longueur de seulement 4444 mm et d'un diamètre de 1876,4 mm. À la centrale nucléaire de Tchernobyl, une scie circulaire stationnaire est utilisée, qui ne peut couper que les tiges qui étaient précédemment placées dans la machine.

Les travaux de livraison et de découpe du combustible usé à la centrale nucléaire de Tchernobyl sont effectués automatiquement, avec télécommande. La société américaine Holtec pour cela a construit une mini-usine robotiquesur laquelle est effectuée la préparation du combustible usé en vue de son élimination.


Schéma de stockage du combustible usé à sec «ISF-2» (installation de stockage provisoire du combustible usé, ISF-2) sur le territoire de la centrale nucléaire de Tchernobyl, où les déchets sont coupés avant l'élimination

Après fragmentation, les fragments des crayons de combustible usé sont placés dans des conteneurs à double paroi qui sont versés avec du béton et transférés en stockage.


Aire de stockage de combustible irradié à l'installation provisoire de stockage de combustible irradié, centrale nucléaire de Tchernobyl

Si vous avez seulement besoin de couper des tiges et rien d'autre, comme à la centrale nucléaire de Tchernobyl, c'est une tâche assez simple. Une simple découpe laser suffit.


Cutter avec une scie circulaire pour couper des tiges. La photo a été prise lors de la mise en service de l'usine ISF-2

L'exemple de la centrale nucléaire de Tchernobyl montre bien les problèmes auxquels les ingénieurs sont confrontés lors du développement d'équipements automatisés pour la réduction des déchets nucléaires. Heureusement, la science ne s'arrête pas et les sociétés de robotique sont prêtes à proposer des équipements plus avancés et plus polyvalents pour l'élimination des déchets nucléaires. Étant donné la nécessité de mettre hors service les vieux réacteurs nucléaires non sûrs, ces équipements seront utiles.

La société britannique OC Robotics a développé une machine inhabituelle qui ressemble à un serpent de métal épais avec une piqûre mortelle. Il s'agit d'un manipulateur robotique LaserSnake2 , qui est positionné avec précision dans tous les degrés de liberté et est équipé d'un puissant couteau laser pour couper n'importe quel matériau.


Le projet est en développement depuis 2013 . Il était dirigé par OC Robotics avec la participation de TWI, National Nuclear Laboratory, ULO Optics et Laser Optical Engineering. Le financement a été fourni par Innovate UK, le ministère britannique de l'Énergie et du Changement climatique et la UK Nuclear Decommissioning Authority.

Après un développement de trois ans du «serpent laser» en juillet-août 2016, la machine a été installée et testée dans l'usine de retraitement de première génération à Sellafield (Royaume-Uni). Il s'agit d'un vaste complexe nucléaire sur la côte de la mer d'Irlande. Au fil des ans, du plutonium de qualité militaire a été produit ici (depuis 1950), du combustible pour des centrales nucléaires a été produit, du combustible nucléaire irradié a été traité, des centrales nucléaires ont fonctionné (de 1956 à 1983).

L'opération LaserSnake2 a montré que la machine réussit à faire face aux tâches. En novembre 2016, ce robot a même reçu le prix de mise en œuvre de la technologie / innovation de la UK Nuclear Decommissioning Authority.

La technologie de nouvelle génération peut trouver une large application dans des conditions réelles d'élimination et de traitement des déchets nucléaires. Y compris dans les stations en cours de déclassement.

Le cutter est conçu sur la base d'un laser puissant avec un système de focalisation optique (voir les paramètres du faisceau et la vitesse de coupe lors du test d'un laser de 5 kilowatts et de différentes lentilles de diffraction).



La fraise LaserSnake2 peut gérer des pièces métalliques même épaisses.



La torche est contrôlée à distance par une équipe d'ingénieurs située dans une salle de sécurité.



Les développeurs estiment que LaserSnake2 peut être utile non seulement pour l'élimination des déchets, mais également pour les tâches de découpe au laser dans des conditions hostiles ou restreintes, y compris sous l'eau . A l'avenir, rien n'empêche de combiner ce robot avec une plateforme mobile, lui procurant une certaine liberté de mouvement.

En plus de l'énergie nucléaire, LaserSnake2 devrait être utilisé dans le secteur pétrolier et gazier, où une telle installation peut participer à l'inspection et à la réparation de tuyaux et d'équipements, à la construction et à l'ingénierie. Par exemple, dans les conditions exiguës de la conception d'un avion de ligne, lors du montage et de la maintenance des ailes d'avion.

Avec le robot, un logiciel de gestion est fourni. Les développeurs peuvent adapter la conception de LaserSnake2 à des tâches spécifiques.

Source: https://habr.com/ru/post/fr399671/