Un par de robots autónomos desarrollados por el Instituto de Robótica de la Universidad Carnegie Mellon pronto conducirán a través de kilómetros de tuberías en la antigua planta de enriquecimiento de uranio del Departamento de Energía de los Estados Unidos en Piketon, Ohio, para identificar depósitos de uranio en las paredes de las tuberías.
El robot CMU ha demostrado que puede medir los niveles de radiación desde el interior de la tubería con mayor precisión de lo que es posible con las técnicas externas. Además de ahorrar en costos de mano de obra, su uso reduce significativamente los riesgos para los trabajadores que de lo contrario deben realizar mediciones externas a mano, vestidasen equipo de protección y usando elevadores o andamios para llegar a tuberías elevadas.
Los funcionarios del DOE estiman que los robots podrían ahorrar decenas de millones de dólares al completar la caracterización de los depósitos de uranio en la planta de difusión gaseosa de Portsmouth en Piketon, y ahorrar quizás $ 50 millones en una planta similar de enriquecimiento de uranio en Paducah, Kentucky.
"Esto transformará la forma en que se realizan las mediciones de los depósitos de uranio a partir de ahora", predijo William "Red" Whittaker, profesor de robótica y director del Centro de Robótica de Campo.
Heather Jones, científica senior del proyecto presentará dos documentos técnicos sobre el robot el miércoles en la Conferencia de Gestión de Residuos en Phoenix, Arizona. CMU también demostrará un prototipo del robot durante la conferencia.
CMU está construyendo dos de los robots, llamados RadPiper, y entregará las unidades prototipo de producción al extenso sitio de 3,778 acres de DOE en mayo. RadPiper emplea un nuevo sensor de radiación "colimado en disco" inventado en CMU. El equipo de CMU,dirigido por Whittaker, comenzó el proyecto el año pasado. El equipo trabajó estrechamente con DOE y Fluor-BWXT Portsmouth, el contratista de desmantelamiento, para construir un prototipo con un calendario apretado y probarlo en Portsmouth el otoño pasado.
Cerrada desde el año 2000, la planta comenzó a operar en 1954 y produjo uranio enriquecido, incluido uranio apto para armas. Con 10.6 millones de pies cuadrados de espacio, es la instalación más grande del DOE bajo techo, con tres grandes edificios que contienen equipos de proceso de enriquecimiento que abarcandel tamaño de 158 campos de fútbol. Los edificios de proceso contienen más de 75 millas de tubería de proceso.
Encontrar los depósitos de uranio, necesarios antes de que el DOE descontamine, desmantele y demole la instalación, es una tarea hercúlea. En el primer proceso de construcción, los equipos humanos en los últimos tres años han realizado más de 1.4 millones de mediciones de tuberías y componentes de proceso manualmente yestán cerca de declarar el edificio "frío y oscuro"
"Con más de 15 millas de tuberías que se caracterizarán en el próximo proceso de construcción, es necesario buscar un método más inteligente", dijo Rodrigo V. Rimando, Jr., director de desarrollo tecnológico de la Oficina de Gestión Ambiental del DOE."Anticipamos un ahorro de mano de obra del orden de una relación de ocho a uno para la tubería realizada por RadPiper". Incluso con RadPiper, los depósitos nucleares deben identificarse manualmente en algunos componentes.
RadPiper operará inicialmente en tuberías de 30 pulgadas y 42 pulgadas de diámetro y caracterizará los niveles de radiación en cada segmento de tubería de un pie de largo. Aquellos segmentos con cantidades potencialmente peligrosas de uranio-235, el isótopo fisible de uranio utilizado en reactores nuclearesy armas, serán removidas y descontaminadas. La gran mayoría de las tuberías de la planta permanecerán en su lugar y serán demolidas de manera segura junto con el resto de la instalación.
El robot sin cables se mueve a través de la tubería a un ritmo constante sobre un par de pistas flexibles. Aunque la tubería está en secciones rectas, el robot autónomo está equipado con un lidar y una cámara de ojo de pez para detectar obstrucciones por delante, como válvulas cerradas,Jones dijo. Después de completar un tramo de tubería, el robot regresa automáticamente a su punto de lanzamiento. El análisis integrado de datos y la generación de informes libera a los analistas nucleares de los cálculos que consumen mucho tiempo y hace que los informes estén disponibles el mismo día.
El instrumento de detección colimado de disco del robot utiliza un sensor de yoduro de sodio estándar para contar los rayos gamma. El sensor se coloca entre dos discos de plomo grandes. Los discos de plomo bloquean los rayos gamma de los depósitos de uranio que se encuentran más allá de la sección de un pie de la tubería quese está caracterizando en un momento dado. Whittaker dijo que CMU está buscando una patente sobre el instrumento.
El Robotics Institute y Whittaker tienen una amplia experiencia con robots en instalaciones nucleares, incluido el diseño y la construcción de robots para ayudar con la limpieza del dañado edificio del reactor Three Mile Island en Pensilvania y el paralítico reactor de Chernobyl en Ucrania.
DOE ha pagado a CMU $ 1.4 millones para desarrollar los robots como parte de lo que CMU llama el Sistema de medición de actividad de rastreo de tuberías.
Además de las plantas de Portsmouth y Paducah, los robots podrían ser útiles en otras partes del programa de limpieza nuclear de defensa del DOE, que ni siquiera está a medio completar, dijo Rimando. Otros sitios donde se pueden usar robots son el sitio del río Savannah en Aiken, Carolina del Sury el sitio de Hanford en Richland, Washington.
"Con al menos 50 años más de limpieza nuclear por realizar, el Robotics Institute podría servir como una importante tubería de roboticistas para las próximas generaciones de fuerza laboral del DOE", agregó.
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Materiales proporcionados por Universidad Carnegie Mellon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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