Группа INTRA: использование дистанционно управляемой техники во Франции

22 февраля 2011

Группа INTRA (INTervention Robotique sur Accidents, реагирование на аварийные ситуации при помощи робототехнических средств) уже в течение 20 лет эксплуатирует парк роботов, постоянно готовых к оперативному реагированию на аварийные ситуации на предприятиях атомной промышленности. Процесс создания новой техники постоянно совершенствуется на основе накопленного опыта.

Созданная тремя крупнейшими французскими организациями в области ядерной энергетики – EDF (Electricite de France, Французская энергогенерирующая компания), CEA (Commissariat a l’Energie Atomique, Комиссариат по атомной энергии) и AREVA – группа INTRA размещается на площадке компании EDF в Шиноне.

Основной задачей группы является создание дистанционно управляемых технических средств, применяемых в аварийных ситуациях в зонах, недоступных для персонала из-за высоких рисков радиационного облучения. Миссия группы распространена также на обеспечение контроля радиационной обстановки и ее изменений в зонах, подвергшихся воздействию аварийных инцидентов.

Робототехнические средства

Парк робототехники группы INTRA подразделяется на три категории: роботы для использования в закрытых помещениях и на открытых площадках, а также для выполнения земляных работ.

Рис. 1. Роботы EOLE И EROS, пульт управления

Роботы для использования в помещениях EOLE и EROS (рис. 1) оборудованы дистанционно управляемыми манипуляторами. Для передачи данных между пультом управления и роботом используется обычный коаксиальный кабель (длиной 350 м, кабельный барабан установлен на борту робота); питание обеспечивается литий-ионными батареями, применяется электроника, устойчивая к воздействию радиационного излучения.

В настоящее время в распоряжении группы INTRA имеются три робота типа EOLE и два робота EROS. Они применяются в основном для обследований и аварийного реагирования в закрытых помещениях. Обеспечивают передачу видео изображений, данных о радиационном фоне, идентифицированных источниках излучения, температурах, акустической обстановке. Робот EOLE также приспособлен для открытия и закрытия дверей и задвижек, подключения соединительных устройств, отбора проб твердых материалов, установки различных приборов, оказания помощи другой технике. Робот EROS может использоваться для удаления отходов, выполнения операций особого характера и применения специальных инструментов. 

К этой же категории относятся еще два робота – ELIOS и DRALLE, имеющие небольшие габариты.

Рис. 2. ERASE

Роботы для использования на открытых площадках VERI IIB и ERASE оснащены приборами для обследований и манипуляторами, позволяющими выполнять работы за пределами зданий и помещений. Робот VERI IIB в неблагоприятной среде может передвигаться на расстояния до 2 км. Робот ERASE (рис.2) в режиме дистанционного управления может преодолевать расстояния до 5 км и больше. VERI IIB и ERASE могут выполнять γ-съемку, идентификацию источников радиоактивного излучения и удаленный контроль. Они также способны «подбирать» твердые объекты, контролировать ситуацию на площадках, содействовать работе другой техники и выполнять земляные работы небольшого объема.

В роботах ERELT и ERELH используется электромагнитная передача данных и электроника, обладающая повышенной устойчивостью к внешним воздействиям. 

Рис. 3. ERELT и EBENNE

ERELT (рис. 3) – радиоуправляемый робот, применяемый в тех случаях, когда передача данных по кабелю между роботами второго поколения (например, ERASE) и пультом управления затруднена. При использовании в неблагоприятных условиях на машину устанавливается радиорелейная станция, обеспечивающая улучшенное радиоэлектрическое покрытие исследуемого участка. Дополнительный к данному роботу аппарат ERELH управляется находящимся на борту оператором и применяется в условиях, не представляющих опасности для человека.

Группа INTRA имеет в распоряжении по два робота типов ERASE, ERELT и ERELH.

Роботы для выполнения земляных работ EBENNE, EBULL и EPELL представляют собой гусеничную технику, которая применяется для выполнения земляных работ. Их задействуют после того, как роботы «исследовательского» типа выполнили свои задачи.

Робот EPELL является дистанционно управляемым экскаватором для рытья траншей, устройства насыпей и выравнивания грунта. EBULL может выполнять функции скрепера и грейдера, а также использоваться для устройства насыпей. EBENNE (рис. 3) предназначен для перемещения грунта и других материалов.

Аппарат EPPB – передвижной пункт управления, оснащенный экранированной кабиной, из которой может осуществляться одновременное дистанционное управление двумя роботами. Он также может использоваться для визуального контроля участков, представляющих опасность для человека.

Вся техника оснащена видеокамерами, средствами освещения, микрофонами, температурными датчиками и радиометрическими средствами. Предусмотрена возможность выполнения работ как в светлое, так и в темное время суток.

В дополнение к описанному выше парку наземной техники, CEA была создана система HELINUC, устанавливаемая на борту вертолета, которая позволяет выполнять γ-съемку загрязненных территорий.

Аварийная готовность

Группа INTRA организована таким образом, чтобы обеспечивать возможность оперативного реагирования на поступивший вызов в течение не более чем 24 часов.

Помимо постоянного персонала группы, на различных площадках Франции также имеются операторы, обученные управлению каждым указанным видом техники. Обучение проводят инструктора INTRA в Шиноне, присвоение и подтверждение необходимой квалификации осуществляется в соответствии со строгими процедурами.

Организационная структура INTRA является гибкой и позволяет действовать как самостоятельно для выполнения точечных задач, так и в составе более крупной антикризисной группы, в зависимости от конкретной ситуации. Ежегодные учения, а также выполнение реальных полевых задач по реагированию на нештатные ситуации (например, замены фильтров при помощи нестандартных инструментов) на различных ядерных установках позволяют группе INTRA проверять эффективность организационной структуры, а также нарабатывать практический опыт.

Совершенствование систем и технологий

Накопленный опыт, постоянная работа над повышением безопасности, а также необходимость решения проблем, связанных с обслуживанием техники и ее устареванием, требуют от специалистов INTRA непрерывного совершенствования систем и внедрения новых технологий.

Информация, полученная в результате обратной связи по итогам испытаний и применения техники, послужила основой для следующих нововведений:

  • внедрения дополнительных технических средств, на пример, дистанционно управляемого манипулятора, который может подвешиваться на кран и применяться на труднодоступных участках;
  • разнесения в пространстве пультов управления, для которых требуется тишина, и станций обработки данных, возле которых обычно происходит обсуждение собранной информации;
  • использования средств оперативной передачи собранных данных (изображений и т.д.) в штабы руководства противоаварийными действиями;
  • обеспечения возможности оперативного вмешательства для оценки радиационной ситуации и ее изменений;
  • применения гибкого модульного подхода (поскольку фактическая ситуация будет всегда отличаться от ожидаемой).

В результате анализа и обсуждения операторами, регулирующим органом и организацией, отвечающей за ведение работ по аварийному реагированию, был принят ряд решений по обеспечению безопасности:

  • ожидаемый уровень дозы ионизирующего излучения снижен с 100 Гр/ч до 10 Гр/ч;
  • предполагается, что на участках, характеризующихся наибольшей неопределенностью радиационной обстановки, должны применяться роботы, предназначенные для работы на открытых площадках;
  • передача аналогового видеосигнала может быть затруднена из-за помех, характерных для городских и промышленных условий;
  • для реагирования на некоторые аварийные ситуации дополнительно могут понадобиться, как минимум, γ-датчики с прямой передачей данных и малогабаритные роботы-разведчики, предназначенные для оценки ситуации на месте и установки γ-датчиков или видеокамер;
  • роботы в любое время должны быть готовы к оперативной мобилизации и использованию в сочетании с обычной техникой;
  • необходимо предусмотреть возможность взаимодействия между робототехникой различных классов: робот, применяемый за пределами зданий, должен иметь возможность вывести на исходную позицию робота, использующегося в помещении, или робота-разведчика; машины должны иметь возможность оказывать друг другу помощь по передаче данных.

Технологические усовершенствования также привели к внедрению ряда новых решений. Характерным примером является переход на цифровые методы передачи данных, более надежные и оперативные (обеспечивающие меньший промежуток времени между получением данных и их отображением на дисплее оператора). Другие примеры использования современных технологий в технике, создаваемой группой INTRA – оптоволоконные кабели, спутниковая связь и средства информационной безопасности.

Текущие разработки

В настоящее время INTRA работает над усовершенствованием парка робототехнических машин. Особое внимание уделяется роботам для наружного использования, особенно улучшению их ходовых качеств. Пульты управления основного и второго оператора (см. схему) помещаются в автомобиле типа микроавтобуса и обеспечивают возможность оперативного развертывания.

Схема системы управления роботом

Разрабатывается новое оборудование, значительно более компактное и, соответственно, более просто экранируемое.

Оптоволоконный релейный блок будет установлен непосредственно на роботе ERASE, а его бортовой модуль управления будет заменен более мощным. ERASE также необходимо оснастить γ-радиометрами или анализаторами воздуха.

Для обеспечения постоянной готовности роботов для использования внутри зданий и помещений ведутся исследования по обеспечению возможности автономной подзарядки аккумуляторов.

В качестве релейного блока будет использоваться модуль POD. Модуль EMOI позволит роботам наружного использования раставлять на место (буксировку) технику, предназначенную для работ внутри зданий и помещений. Для обоих модулей будет предусмотрен оптоволоконный кабель с бортовым механизмом размотки и смотки, длиной около 3 км.

Кроме того, INTRA приобрела партию γ-датчиков, обеспечивающих прямую передачу данных, характеризующих радиационную обстановку с привязкой к географическим координатам. Информация, до отображения на экранах специалистов, осуществляющих руководство противоаварийными действиями, проходит предварительную дистанционную обработку.

Группа INTRA считает постоянное техническое усовершенствование своего оборудования столь же важным, как и поддержание навыков его операторов на высоком уровне. Для этого необходима гибкая организационная структура, модульность оборудования, взаимосвязь между роботами различных типов, между видами деятельности, выполняемыми машинами и персоналом, между роботами и системами передачи данных, в том числе в штаб управления противоаварийными действиями.