Liquidateurs en acier

En cas de catastrophe naturelle ou d'origine humaine, les réservoirs sont souvent utilisés pour faire face aux décombres et aux incendies majeurs. Convertis en versions civiles, sans les armes, ils sont utilisés comme véhicules tout-terrain, tracteurs, équipements de nettoyage et de nivellement, ainsi que pour pénétrer dans des endroits inaccessibles dans des conditions de propagation du feu ou sous la menace d'effondrement de structures. Pour cette dernière tâche, le réservoir a également été utilisé lors de travaux dans le refuge, érigé au-dessus de la 4e unité électrique détruite de la centrale nucléaire de Tchernobyl.

Les ingénieurs qui ont créé le prototype ont démantelé la tour, installé un dosimètre, un capteur de température et un illuminateur sur le réservoir. Le réservoir était équipé d'une télécommande, qui a été réalisée par câble électrique, de la même manière a reçu les données des outils installés. Dès les premières sorties, le char s'est avéré très utile pour la reconnaissance radiologique: en le lançant devant les gens, il a été possible d'inspecter les structures et de mesurer le niveau de contamination radioactive rapidement et sans risque inutile pour les liquidateurs. De plus, la machine s'est avérée très maniable et passable en raison de sa petite taille, rampant parmi les décombres dans les passages les plus petits et les plus inconfortables, et le boîtier en plastique se prêtait facilement au nettoyage et à la décontamination ultérieurs.

Le char était un jouet, et c'était l'un des robots les plus performants créés et appliqués à la station d'urgence.

Jouets sombres

Il y a un tel mème sur Internet: à première vue, des photos inoffensives avec la légende "Lorsque vous remarquez ceci, vous pouvez le faire avec peur."

Sur la photo ci-dessus ( lien vers la source et l'auteur ), tout semble joli: une pelle mécanique rouge apparemment jouet est un rêve d'enfance; le même camion à benne: sorte de jouet, mais gros et sérieux; entre les deux, un rover lunaire argenté. C'est probablement le terrain de jeu d'une école ou d'un camp d'été, et l'APC en arrière-plan est, bien, pour l'éducation patriotique.

Mais non. Le très «détail effrayant» sur la photo est un petit signe triangulaire de danger de radiation devant le camion. Il s'agit d'une exposition d'un petit musée d'équipement qui a participé à la liquidation de l'accident , et le panneau montre avec éloquence pourquoi les expositions ne devraient pas être touchées.

On pense que lorsqu'ils ont essayé d'utiliser des robots, ils ont tous échoué très rapidement, ils ont préféré les abandonner et ils ont commencé à nettoyer le poste d'urgence à mains nues, c'est-à-dire au détriment de la santé et de la vie de nombreux liquidateurs. En fait, il s'agit d'une déclaration très controversée, et les participants directs à ces événements se disputent. En effet, directement lors des travaux d'extinction, de nettoyage de la toiture, de décontamination et d'enlèvement des débris, les robots n'ont pas pu remplacer complètement les personnes. Ils avaient leurs graves inconvénients, comme des problèmes pour surmonter les blocages et les poussières lors du déplacement. Cependant, leur contribution était toujours importante - du toit notoire de la 3e unité de puissance en deux mois, cinquante tonnes de revêtement bitumineux collant ont été enlevées, qui ont absorbé la poussière radioactive sur elle-même en grande quantité, et un peu moins - des fragments de graphite, le deuxième matériau le plus dangereux du réacteur après FCM - matériaux contenant du carburant, comme ils appelaient la céramique ou la lave de la fonte gelée du béton et des éléments combustibles. À l'avenir, en matière de conservation, de surveillance de l'état de l'unité de puissance détruite et de travail à l'intérieur du refuge - c'est-à-dire lorsqu'il n'y avait plus besoin de travaux d'urgence et dangereux pour des centaines de personnes en même temps - c'était le temps des robots.

N'est-ce pas?

Il semble contre-intuitif que les robots métalliques inanimés souffrent de radiations. Mais en fait, c'est le cas: la défaillance des composants électroniques sous l'influence des rayonnements radioactifs se produit beaucoup plus rapidement que le même rayonnement rend un organisme vivant inapte. De petits obus mortels bombarderont une personne pendant longtemps de l'extérieur et de l'intérieur (avec de la poussière avalée ou inhalée ou du guidage neutronique) avant qu'une mort douloureuse ne se produise; mais l'électronique, étant à la limite de la logique binaire, échoue immédiatement avec la plus petite, mais critique violation.

Bien sûr, dans des conditions d'exposition prolongée à faible intensité, le robot en bénéficiera. Mais avec des centaines et des milliers de rayons X par heure sur le bord du toit effondré de la centrale nucléaire de Tchernobyl, son maillon le plus faible: les semi-conducteurs, échouera très rapidement. Les semi-conducteurs sont à la fois des microcircuits et les transistors les plus simples qui souffrent d'irradiation pour la même raison qu'ils fonctionnent eux-mêmes: le mouvement des porteurs de charge dans un matériau semi-conducteur est perturbé par des porteurs de charge radioactifs perçant le corps du robot.

Sous la pluie mortelle de particules chargées, deux principaux mécanismes d'endommagement de l'électronique sont réalisés.

Premièrement, les neutrons, les protons et les particules alpha endommagent le réseau cristallin d'un semi-conducteur , remplaçant les atomes par des isotopes ou même d'autres éléments, provoquant des défauts locaux. Cela affecte fortement la mobilité des porteurs de charge, le nombre de recombinaisons, ainsi que les propriétés de la jonction pn dans les transistors. Fait intéressant, l'irradiation à haute énergie à court terme provoque un «effet de trempe», nommé d'après le durcissement du métal: le réseau est légèrement restauré par rapport à la dégradation causée par un rayonnement continu, mais moins puissant. Cependant, pour les transistors bipolaires, ce facteur devient la principale raison de la perte des caractéristiques de sortie.

Deuxièmement, les particules dont l'énergie est inférieure à celle requise pour les substitutions atomiques dans le réseau cristallin provoquent des effets d'ionisation. Il en résulte toutes sortes de bruits électriques, de bruits induits, d'effets photoélectriques et d'erreurs de transmission de signal dans les optocoupleurs, une dégradation des transistors MOS, ainsi que des dysfonctionnements logiciels.

Indépendamment de tous les types d'irradiation, les neutrons sont capables à la fois de l'interaction ci-dessus avec les noyaux atomiques dans le cristal et de la génération de rayonnements secondaires - des «éclats» de collisions avec le matériau. Les transistors bipolaires y sont les plus sensibles, car lorsque les neutrons pénètrent dans le réseau cristallin, ils peuvent y créer des «pièges profonds», c'est-à-dire des endroits avec une bande interdite anormalement grande - énergie pour transférer le porteur de charge au niveau de conductivité. Ils résistent à une densité de flux allant jusqu'à l'ordre des giga-neutrons par mètre carré. cm, schémas CMOS - pétaneutrons par carré. Voir Dans le cas général, les puces CMOS peuvent supporter une dose allant jusqu'à 100 radiations grises. À titre de comparaison, la dose létale pour une personne est d'environ 5 Gray, et étant donné que Gray est le nombre de joules de rayonnement par kg de masse et la différence de masse entre un microcircuit et une personne, cela semble assez bon. Jusqu'à ce que le robot soit exposé à des milliers de rayons X par heure. Mais il existe des technologies qui permettent d'augmenter la résistance aux radiations d'un cristal semi-conducteur par ordre de grandeur, par exemple en le faisant croître sur un substrat de saphir . Il est également possible à la fois des circuits et de la logique (augmentation du nombre de bits de contrôle) d'augmenter la fiabilité des systèmes électroniques.

Wedge

Au début, les robots travaillaient en parallèle avec des liquidateurs humains. Tant au sol que sur le toit de la station, où des sols ou des sols ruberoïdes et des copeaux de béton ont été mélangés à de vraies mines sous forme de fragments d'assemblage de graphite et de piles à combustible, il a fallu effectuer des travaux de décontamination dès que possible.

L'un des premiers à travailler les complexes de production télécommandés VNII-100 (maintenant VNIITransmash). Déjà le 18 mai, du designer en chef Alexander Leonovich Kemurdzhian , qui a été emmené de toute urgence dans la zone sinistrée, la commission gouvernementale a demandé: "Vous avez fait du pays un Lunokhod contrôlé à distance - mettez-le sur le toit pour le nettoyer!" En réponse à des objections irritées selon lesquelles la Lunokhod n'était pas adaptée à ces tâches, Kemurdzhian a reçu une réponse encore plus catégorique: "Alors, fais-nous une nouvelle voiture!"

De nouvelles voitures ont été fabriquées en très peu de temps. Tout d'abord, en seulement 44 jours, Klin-1 a été créé. Il s'agissait d'un calcul de deux véhicules à chenilles: la niveleuse Object 032, créée sur la base du véhicule de démolition d'ingénierie IMR-1 avec des équipements de décontamination supplémentaires, un blindage et un système de radiocommande, ainsi que le véhicule de contrôle Object 033 basé sur le char T-72.




De haut en bas: Objets 032 et 033. La voiture de contrôle était habitée et était dans un endroit sûr, tandis que le bulldozer-désactivateur radiocommandé travaillait dans la zone la plus dangereuse. L'ensemble du complexe a permis de retirer, de charger dans des wagons et de retirer près de 1,5 mille mètres cubes de sol contaminé

"Lunokhod" a également été réalisé. «Klin-2», mieux connu sous le nom de «STR-1» ou robot de transport spécialisé, s'est avéré être le plus efficace en termes de nettoyage du toit de la 3e unité motrice.
La voiture pesant près d'une tonne a été livrée sur le toit par hélicoptère ou grue, et après le travail, elle est montée sur une plate-forme spéciale et a reculé de la même manière vers le sol pour la décontamination et la recharge. Les ingénieurs ont adopté une approche sérieuse du train de roulement afin que le robot se déplace le plus collant possible de la chaleur (et pour empêcher l'érosion de la contamination radioactive sur une grande surface avec des eaux usées des douches, des «carcasses» ont longtemps survolé la zone avec des charges d'iodure d'argent) bitume-ruberoid revêtement. Il était nécessaire que le bitume ne colle pas aux roues, et en même temps que les roues s'accrochent bien à lui, le retirant du toit avec des débris radioactifs fondus. Deux machines STR-1 ont fait face à cette tâche, ayant nettoyé plus de 3 000 mètres carrés fin septembre. m du toit.

La stabilité aux radiations des composants s'est manifestée, tout d'abord, par l'héritage de la technologie spatiale - une expérience dans le développement de composants protégés contre l'action des rayons cosmiques existait déjà. Deuxièmement, des méthodes de contrôle fiables ont été utilisées: dans le circuit lui-même, les assemblages de relais ont été utilisés au maximum et la télécommande passait par des canaux radio protégés.



En plus du VNII-100, les machines de l'Institut central de recherche de Leningrad du RTK ont fonctionné dans l'accident. Il y avait plus que différentes tailles, mais elles ont été critiquées pour leur mauvaise manipulation, les pannes et la lenteur. Dans le cadre de cet article, né après les événements décrits et n'étant pas spécialiste, je ne m'engage pas à affirmer strictement quelque chose. D'après les sources que j'ai trouvées, le fils de Kemurdzhian dans sa conférence sur le 30e anniversaire de l'accident parle d'environ 1000 personnes (se référant à des quarts de travail équivalant au recrutement d'une dose unique autorisée pour le liquidateur), qui ont été remplacés par STR-1. Valery Starodumov dans un téléfilm sorti en même temps parle de 800 personnes qui devaient entretenir des robots en panne. Je vous recommande simplement de voir vous-même les deux sources, elles sont très intéressantes.

DUSA

Des unités automotrices télécommandées sont apparues après l'analyse des décombres et la construction du refuge. Ils ont résolu d'autres problèmes - enquête sur l'état des structures, recherche de combustible (au début, personne ne savait qu'il n'y avait pas d'assemblage de graphite et d'éléments combustibles dans l'ancien cœur du réacteur - tout a fondu et s'est infiltré dans l'espace du sous-réacteur) et en particulier les sites contaminés.

Après la construction du refuge, personne n'a d'abord utilisé de robots - l'étude des locaux a été menée à bien en forant des puits et en introduisant des sondes avec les capteurs nécessaires à l'exploration. Plus tard, lorsque le renseignement primaire a fourni des données de base sur l'emplacement des matériaux contenant du carburant (FCM) et l'état des structures, des robots ont commencé à être activement développés et appliqués pour obtenir de nouvelles données et une image de télévision sur le lieu de travail.

Les exigences pour les machines finies étaient les suivantes. En plus de la radioprotection, une protection contre l'humidité et la poussière était nécessaire. Un climat humide est resté sous l'abri, et la poussière radioactive a exigé que les robots soient recouverts d'un tissu spécial pour faciliter la décontamination. La fiabilité et le débit ont été assurés par l'unification des nœuds, le châssis, la réduction de la taille, l'utilisation de la suspension indépendante des roues du chariot. La télécommande et la réception des signaux ont été effectuées par câble - le signal radio a été brouillé par les structures en béton de la station.

Basé sur un châssis standard, des robots ont été créés pour les tâches suivantes:

• Désactivation. Le robot a pénétré dans la pièce, y pulvérisant avec un tuyau et une buse une solution de décontamination, puis en appliquant un cache-poussière sur les murs, le plafond et le sol.
• Échantillonnage du béton. Des robots ont été créés avec des manipulateurs qui ont permis de forer des murs et des échantillons de fusion de combustible solidifié et des structures de collecte d'échantillons en vue d'une analyse ultérieure.
• Intelligence télévisuelle. Pour évaluer les dommages causés par l'explosion, ainsi que pour effectuer de nombreux travaux, y compris d'autres DUSA, des machines de surveillance spécialisées avec de puissantes sources de lumière et des caméras de télévision montées sur eux ont été créées.

DUSA fait des essais. Faites attention au tissu isolant. Source photo ici et ci-dessous

Des exemples intéressants sont les robots avec des modes de déplacement spéciaux. Dans la zone complètement détruite de l'unité motrice, des rails ont été posés le long desquels la DUSA s'est déplacée.

Se déplaçant dans les airs au-dessus d'une destruction colossale, infranchissable pour tout type d'équipement, un robot avec une caméra de télévision a permis de cartographier en détail à la fois le degré de dommages aux pièces et aux structures, et la localisation des débris radioactifs.



Une machine complètement exotique était un évier magnétique. Il a été créé pour les travaux sur les murs et les plafonds des pièces dont le revêtement peut se magnétiser. Les engrenages du robot contenaient de puissants aimants en samarium-cobalt, ce qui permettait au robot de se déplacer le long de cette surface pour supporter un poids important. Les blocs à double roue ont augmenté la fiabilité du maillage lors du dépassement des soudures et des fragments de revêtements non magnétiques. En 1990-1991 le flux magnétique a été testé en laboratoire et utilisé à Shelter pour installer des capteurs de chaleur dans les pièces du couloir de distribution de vapeur. En préparation de la stabilisation des structures du Shelter, il a mesuré les champs de dose sur la paroi nord du contrefort:



Plus en détail avec toutes les caractéristiques techniques de tous ces appareils sont décrits dans ce livre: A.A. Borovoy, E.P. Velikhov. L'expérience de Tchernobyl , et je ne vois pas la nécessité de reformuler mot à mot à partir de là, car ce travail couvre de nombreux autres aspects de l'accident et est magnifiquement illustré.

Il est à noter que les robots devaient encore répéter cette voie un quart de siècle plus tard de l'autre côté du globe dans l'accident bien connu de Fukushima. Et ce chemin était aussi très épineux.