3 мая 2011

Робот радиационной разведки

Atomic-Energy.ru

Комплексное применение дистанционных радиометрических методов и современной робототехники позволяет обеспечить полную безопасность персонала при проведении радиационных обследований в условиях среднего и высокого уровня радиоактивности.

Опыт проведения радиационной разведки и обследования различных объектов показывает, что источники излучения не всегда имеют точечную структуру, их активность нередко имеет распределенный в пространстве характер. В этих условиях применение для радиационного обследования обычных радиометров является малоэффективным.

При большом количестве или распределенной структуре источников излучения наиболее эффективен метод дистанционной коллимированной радиометрии. Он позволяет при значительно (иногда в сотни раз) меньшей дозовой нагрузке на персонал получить гораздо более объективную картину распределения радиоактивного загрязнения, чем методы обычной дозиметрии.

Но даже применение дистанционных методов не исключает облучение операторов в точке расположения коллимированного детектора. Этот недостаток можно исправить, размещая детектор на робототехническом средстве, что позволяет удалить оператора с места проведения опасных работ.

Состав робототехнического комплекса

Для проведения эффективных и безопасных для человека работ по радиационному обследованию объектов сотрудники РНЦ «Курчатовский институт» создали робототехнический комплекс на основе коллимированного детектора и шведского робота Brokk 90.

Комплекс получил название «Брокк-Пионер» (от английского pioneer – первопроходец, разведчик).

Выбор робота Brokk объясняется несколькими обстоятельствами. 

Техника фирмы Brokk разработана с учетом вероятных экстремальных нагрузок, для работы в очень тяжелых условиях (при высоких и низких температурах, возможности обвалов, загазованности, запыленности, радиационных и электромагнитных полях). Она выпускается серийно, в течение многих лет, отличается надежностью.

Рис. 1. Измерительный блок

Дистанционное управление машиной осуществляется как по кабелю, так и по радио на расстоянии до 100 м.

Робот укомплектован различными сменными инструментами (гидромолот, грейферный ковш, гидроножницы) и способен разрушать железобетонные конструкции, что делает его особенно удобным для применения в качестве носителя аппаратуры для обследования радиационно-опасных объектов.

Кроме того, в РНЦ «Курчатовский институт» наработан большой опыт использования роботов этого типа при разборке хранилищ радиоактивных отходов и других работах.

Измерительный блок системы разработан и изготовлен в виде навесного сменного инструмента (рис. 1) и размещен на манипуляторе робота. Таким образом, управляя машиной, можно помещать аппаратуру в нужное место.

В состав измерительного блока входят:

  • открытый детектор, измеряющий мощность дозы в точке размещения измерительного блока (диапазон измерения МЭД составляет 0,4-8,5 Зв/ч);
  • коллимированый детектор (парциальный дозиметр), измеряющий поток излучения, идущего из заданного угла коллимации и позволяющий оценить вклад излучения из определенного направления; угол коллимации прибора – 12°, толщина свинцовой защиты – 30 мм.
  • видеокамера с большим (26-кратным) оптическим увеличением, направленная по одной оси с коллимированным детектором, что позволяет подробно разглядеть объект, излучение которого в данный момент фиксируется этим прибором;
  • блок электроники, обрабатывающий информацию, с детектором, который замешивает индикацию результатов измерения на видеосигнал с видеокамеры.

Для измерительной системы робототехнического комплекса были изготовлены два датчика на основе оптической пары сцинтиллятор–фотодиод. Они имеют некоторые преимущества перед традиционными датчиками (сцинтиллятор–фотоэлектронный умножитель), используемыми для регистрации γ-излучения. Датчики сцинтиллятор–фотодиод гораздо меньше по размеру, что существенно уменьшает габариты и вес детектора, и не требуют стабилизированного высоковольтного питания (это упрощает электрическую схему детектора).

Информация от измерительного блока передается на пульт управления по радиоканалу, или, в случае невозможности его использования, по проводному каналу на расстояние, необходимое для защиты оператора от облучения.

Рис. 2. Проведение радиационного обследования хранилища СУЗ в зале реактора МР
Рис. 3. Изображение с пульта управления комплексом

Опыт и перспективы использования

В настоящее время в РНЦ «Курчатовский институт» ведутся работы по подготовке реактора МР к выводу из эксплуатации и разборке. Робототехнический комплекс «Брокк-Пионер» используется при работах по обследованию центрального зала исследовательского реактора МР в условиях радиоактивного загрязнения.
Использование этого комплекса при обследовании хранилища стержней системы управления и защиты реактора в условиях высокого уровня излучения позволило обеспечить полностью дистанционное проведение работ. Был осуществлен подробный визуальный осмотр содержимого хранилища. Применение видеосистемы с большим оптическим увеличением позволило детально рассмотреть мельчайшие детали состояния конструкций, а использование коллимированного детектора дало возможность определить распределение активности на исследуемых конструкциях.

Таким образом, робототехнический комплекс «Брокк-Пионер» может быть эффективно использован для разведки и обследования объектов в условиях высокого уровня загрязнения. Он особенно необходим при проведении аварийных нештатных работ на хранилищах высокоактивных РАО и ОЯТ, выводе из эксплуатации ядерных установок, поиске утерянных источников (например, РИТЭГов), ликвидации аварийных ситуаций.

Автор: С.В. Смирнов (РНЦ «Курчатовский институт»)