Um estudo descobriu que três quartos dos locais dos reactores nucleares apresentam locais libertaram trítio radioactivo da tubagem enterrada que transporta água para cubas frias do reactor, contaminando muitas vezes as águas subterrâneas. De acordo com um relatório recente do Government Accountability Office dos EUA, a indústria tem métodos limitados para monitorizar os derrames das tubagens subterrâneas.
"Nós temos 104 reactores no país", diz Harry Asada, professor de engenharia no Departamento de Engenharia Mecânica e director do Laboratório MIT d'Arbeloff de Sistemas de Informação e Tecnologia. "Cinquenta e dois deles têm 30 anos ou mais, e nós precisamos de soluções imediatas para garantir a segurança das operações desses reactores."
Asada afirma que um dos maiores desafios para os inspectores de segurança é identificar corrosão nas tubagens subterrâneas de um reactor. Actualmente, os inspectores das plantas nucleares usam métodos indirectos para monitorizar as tubagens enterradas: através da criação de um gradiente de tensão para identificar as áreas onde os revestimentos dos tubos podem ter sofrido corrosão, e através de ondas ultra-sónicas para examinar a existência de fendas em determinados comprimentos dos tubos. A análise directa pressupõe cavar os tubos e inspeccioná-los visualmente - uma operação custosa e demorada.
Agora Asada e os seus colegas estão a trabalhar numa alternativa de monitorização directa: robots pequenos, do tamanho de ovos estão a ser desenvolvidos para mergulhar em reactores nucleares e nadar através de canalizações subterrâneas, verificando se há sinais de corrosão. Estes robots estão equipados com câmaras, sendo capazes de suportar o ambiente de reactor, extremamente radioactivo, transmitindo imagens em tempo real a partir de dentro.
O grupo apresentou detalhes do seu mais recente protótipo no IEEE 2011 – Conferência Internacional de Robótica e Automação.
"Nós temos 104 reactores no país", diz Harry Asada, professor de engenharia no Departamento de Engenharia Mecânica e director do Laboratório MIT d'Arbeloff de Sistemas de Informação e Tecnologia. "Cinquenta e dois deles têm 30 anos ou mais, e nós precisamos de soluções imediatas para garantir a segurança das operações desses reactores."
Asada afirma que um dos maiores desafios para os inspectores de segurança é identificar corrosão nas tubagens subterrâneas de um reactor. Actualmente, os inspectores das plantas nucleares usam métodos indirectos para monitorizar as tubagens enterradas: através da criação de um gradiente de tensão para identificar as áreas onde os revestimentos dos tubos podem ter sofrido corrosão, e através de ondas ultra-sónicas para examinar a existência de fendas em determinados comprimentos dos tubos. A análise directa pressupõe cavar os tubos e inspeccioná-los visualmente - uma operação custosa e demorada.
Agora Asada e os seus colegas estão a trabalhar numa alternativa de monitorização directa: robots pequenos, do tamanho de ovos estão a ser desenvolvidos para mergulhar em reactores nucleares e nadar através de canalizações subterrâneas, verificando se há sinais de corrosão. Estes robots estão equipados com câmaras, sendo capazes de suportar o ambiente de reactor, extremamente radioactivo, transmitindo imagens em tempo real a partir de dentro.
O grupo apresentou detalhes do seu mais recente protótipo no IEEE 2011 – Conferência Internacional de Robótica e Automação.
Cannonball!À primeira vista, o inspector robótico de Asada parece-se com nada mais do que uma bala pequena de canhão. Não há hélices ou lemes, ou qualquer mecanismo óbvio na sua superfície para ligar o robot através de um ambiente subaquático. Asada diz que tais "apêndices", comuns em muitos veículos submarinos autónomos (AUVs), são muito volumosos para os seus objectivos - um robot equipado com propulsores externos ou hélices ficaria facilmente aprisionado nas estruturas complexas de um reactor, incluindo sondas de sensores, redes de tubagens e articulações. "Seria necessário fechar a fábrica apenas para retirar o robot para fora", diz Asada. "Então nós tivemos que criar [o nosso design] extremamente à prova de falhas".
Ele e sua estudante de graduação, Anirban Mazumdar, decidiram criar um robot como uma esfera lisa, concebendo um sistema de propulsão que pode aproveitar a força considerável de água que corre através de um reactor. O grupo desenvolveu uma válvula especial para mudar a direcção do fluxo com uma pequena mudança na pressão e incorporou uma rede de válvulas em forma de Y dentro do casco, ou "pele" do pequeno robot esférico, usando a técnica de impressão 3-D para construir a rede de válvulas, camada por camada. "No final do dia, temos tubagens que vão em todas as direcções ...", diz Asada. "Eles são muito pequenos."
Dependendo da direcção que eles querem que o seu robot nade, os investigadores podem fechar vários canais de forma a atirar água através de uma válvula específica. A água de alta pressão leva à abertura de uma janela no final da válvula, correndo para fora do robot e criando uma corrente de jacto que impulsiona o robot na direcção oposta.
Robot-patrulha
Como o robot navega num sistema de tubagens, a câmera embutida capta imagens ao longo do interior do tubo. O plano original de Asada envolvia a recuperação do robot e examinar as imagens depois. Mas agora ele e os seus alunos estão a trabalhar para equipar o robot com comunicação sem fios debaixo de água, usando tecnologia óptica de laser para transmitir imagens em tempo real a distâncias de até 100 metros.
A equipa também está a trabalhar num "globo ocular", mecanismo que permitiria a câmera rodar e orientar-se no próprio lugar. O estudante Ian Rust descreve o conceito como semelhante a uma bola de hamster.
"O hamster muda a localização do centro de massa da bola correndo até ao lado da mesma bola", diz Rust. "A bola então rola nessa direcção."
Para conseguir o mesmo efeito, o grupo instalou um eixo cardan duplo no interior do robot, permitindo-lhes mudar o centro de massa do robot de forma arbitrária. Com esta configuração, a câmara, que está fixa no exterior do robot, pode rodar e orientar-se enquanto o robot fica parado.
Asada imagina os robots como algo de curto duração, não totalmente descartável, capaz de inspeccionar tubos em diversas missões antes de se desfazer devido às exposições repetidas à radiação.
"O sistema tem uma simplicidade que é muito atraente para a implantação em ambientes hostis", diz Henrik Christensen, director do Centro de Robótica e Máquinas Inteligentes do Instituto de Tecnologia da Geórgia. Christensen, que não esteve envolvido no trabalho, observou que os robots como o de Asada poderiam ser útil não só para a monitorização de reactores nucleares, mas também para inspeccionar outros espaços de reduzido acesso - tubos de esgoto de cidades em expansão, por exemplo. "Qualquer um gostaria de ter um sistema que pode ser implantado com um custo e risco limitados, por isso um sistema autónomo de tamanho mínimo é muito atraente", diz ele.
Ele e sua estudante de graduação, Anirban Mazumdar, decidiram criar um robot como uma esfera lisa, concebendo um sistema de propulsão que pode aproveitar a força considerável de água que corre através de um reactor. O grupo desenvolveu uma válvula especial para mudar a direcção do fluxo com uma pequena mudança na pressão e incorporou uma rede de válvulas em forma de Y dentro do casco, ou "pele" do pequeno robot esférico, usando a técnica de impressão 3-D para construir a rede de válvulas, camada por camada. "No final do dia, temos tubagens que vão em todas as direcções ...", diz Asada. "Eles são muito pequenos."
Dependendo da direcção que eles querem que o seu robot nade, os investigadores podem fechar vários canais de forma a atirar água através de uma válvula específica. A água de alta pressão leva à abertura de uma janela no final da válvula, correndo para fora do robot e criando uma corrente de jacto que impulsiona o robot na direcção oposta.
Robot-patrulha
Como o robot navega num sistema de tubagens, a câmera embutida capta imagens ao longo do interior do tubo. O plano original de Asada envolvia a recuperação do robot e examinar as imagens depois. Mas agora ele e os seus alunos estão a trabalhar para equipar o robot com comunicação sem fios debaixo de água, usando tecnologia óptica de laser para transmitir imagens em tempo real a distâncias de até 100 metros.
A equipa também está a trabalhar num "globo ocular", mecanismo que permitiria a câmera rodar e orientar-se no próprio lugar. O estudante Ian Rust descreve o conceito como semelhante a uma bola de hamster.
"O hamster muda a localização do centro de massa da bola correndo até ao lado da mesma bola", diz Rust. "A bola então rola nessa direcção."
Para conseguir o mesmo efeito, o grupo instalou um eixo cardan duplo no interior do robot, permitindo-lhes mudar o centro de massa do robot de forma arbitrária. Com esta configuração, a câmara, que está fixa no exterior do robot, pode rodar e orientar-se enquanto o robot fica parado.
Asada imagina os robots como algo de curto duração, não totalmente descartável, capaz de inspeccionar tubos em diversas missões antes de se desfazer devido às exposições repetidas à radiação.
"O sistema tem uma simplicidade que é muito atraente para a implantação em ambientes hostis", diz Henrik Christensen, director do Centro de Robótica e Máquinas Inteligentes do Instituto de Tecnologia da Geórgia. Christensen, que não esteve envolvido no trabalho, observou que os robots como o de Asada poderiam ser útil não só para a monitorização de reactores nucleares, mas também para inspeccionar outros espaços de reduzido acesso - tubos de esgoto de cidades em expansão, por exemplo. "Qualquer um gostaria de ter um sistema que pode ser implantado com um custo e risco limitados, por isso um sistema autónomo de tamanho mínimo é muito atraente", diz ele.
Fonte: Science Daily
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