The Unprecedented Challenge Inside Fukushima Daiichi

وتعتمد عمليات الانهيار الكارثي في الوحدات 1 و2 و3 من محطة فوكوشيما دايشي للطاقة النووية في آذار/مارس 2011 على بيئة لا تزال من أكثر النظم عدائية على الأرض بالنسبة للتدخل البشري، وتُجمع ثلاثة من النواة المصممة للمفاعلات، وتُنتج خليط من الوقود المحصور، والصلب، والخرسانة المبعثرة عبر سفن الاحتواء ومباني المفاعلات.

بيئة العمل العدائية

ومن ثم فإن فهم الابتكارات المطلوبة يتطلب فهم الظروف التشغيلية، إذ أن الوحدات 1 و 2 و 3 كل منها قد عانت من أضرار أساسية، مما يترك الوقود المختلط بالمواد الهيكلية التي تشكل حطاماً معقداً وغير نظامي، ويقع جزء كبير من هذا الحطام تحت الماء في سفن الاحتواء الأولي، بينما تحطم أجزاء أخرى في المناطق الجافة، ويقتصر الوصول إلى نقاط تضاؤل ضيقة، بحيث تكيف المواد الإشعاعية الكثيفة لا تُعدها أجهزة التفتيش المقياس.

المحاولات المبكرة والدروس المستفادة إعادة تشكيل الميدان

وقد استخدمت الردود الأولية بعد وقوع الحادثة الآلات الصناعية الموجودة، ولكن القيود التي فرضتها أصبحت واضحة بسرعة، فالزواحف المبكرة مثل كوينس الرابوت وسيارة روزماري التي تم تعقبها كانت توفر دراسات إشعاعية مفيدة، ولكن العديد من البعثات انتهت قبل الأوان عندما أصبحت الآلية مشددة في الحطام أو عانت من إخفاقات إلكترونية.

الأسلحة الآلية والمناولة: الازدحام في المفاعل الرئيسي

أما التلاعب فيمكن أن يُستخدم في أجهزة المناولة عن بعد، حيث أن الأسلحة الهيدروليكية الثقيلة المدوية ونظم النظافة الكهربائية المتطورة يمكن أن تُستحدث في إطار نظام الفرز الدقيق، والسحب، وعمليات الغسل عن طريق المزودين بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة دفاتر مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بالأشعة مزودة بأجهزة مزودة بأجهزة مزودة بالبطارية.

العوامل النهائية وقدرات تحسين نوعية

كما أن الذراع نفسه هو مجموعة الأدوات التي يمكن أن يستخدمها، إذ أن المؤثرات النهائية القابلة للتبادل - بما في ذلك الخرافات الهيدروليكية، والمناشير الصنعية، ومواقد القاحات المائية، والمشابهات التي تخزن في مجلات الأدوات المثبتة على منصة النشر - توجد آلية لاستبدال النفايات الآلية، وهي آلية مشتعلة عن بعد، ودون رؤية مباشرة.

المركبات المستقلة ذاتيا وشبه المستقلة: ملاحية لابيرينث

"بينما يُفرّق المناشير الثابتة في مهام ثابتة، فإنّ الكثير من أعمال الإنزال تتطلب تنقلاً، فعائلة من المركبات المتعقّبة والمتحركة، ومركبات مُشغّلة عن بعد، وطائرات مُجَرَّفة الآن تُسْحَبُ وإسترجاع عينات من الأنابيب، وآلة "روزوكو" (كندرلي)

مستويات الدعم الذاتي والتشغيلي

إن الاستقلال الكامل يظل هدفا بعيد المنال لأن البيئة غير قابلة للتنبؤ بالنسبة للخرافيات الحالية التي تُعالج دون حكم بشري، وما هو متقدم هو شبه أموم: الملاحة التي تُستخدم بعقبات، وتنفيذ أدوات آلية، وتشخيصات الرصد الذاتي، وأجهزة التنظيف الذاتي التي تُسجل في الوقت نفسه، وأجهزة التحكم في الظل، التي تغذيها شركة ليدار وكاميرات الوصل،

"المشاهدات التي تُقرّب "الثورة الإشعاعية

فالاستشعار المتقدم هو حجر الأساس للمناولة عن بعد، حيث توفر البيانات لتحديد مكان الحطام، وتقييم السلامة الهيكلية، وتوجيه المناولة، ومع ذلك فإن الكاميرات البصرية القياسية، وإن كانت مجهدة، تعاني من الرش والضوضاء بسبب التفاعلات بين أشعة غاما، وتعويض المهندسين عن وجود كاميرات ملتقطة بأشعة غاما، تعيد بناء التوزيع المكاني لمصادر الإشعاع - ومع أجهزة الاستشعار الحرارية التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء

LiDAR and 3D Reconstruction for Dynamic Planning

:: تولد وحدات خط أنابيب التليفزيون، التي تحميها أجهزة الكشف التي تحملها التنغستن، سحابات كثيفة تشكل أساس نماذج البيئة الرقمية، وحتى عندما تكون أجزاء من الموقع مغمورة بغطاء الكابلات الملتقطة بالبخار أو المزلاجات، فإن الخوارزميات المتعددة الأجنحة يمكن أن تُخدر في كثير من الأحيان قياسات الجيوب، وتُستخدم هذه الخرائط ذات الـ3 دي في الملاحة أيضاً

تكامل البيانات في الوقت الحقيقي والتوائم الرقمية

كل المحركات المُستشعرة، و عد الإشعاعات، وتغذية القوة، والقراءات البيئية التي تُجرى في نظام مركزي لمراقبة الاشعاع وحيازة البيانات، وفي مركز التشغيل الخاص بشركة TEPCO، تُدمج البيانات في توأم رقمي مُستكمل باستمرار لكل وحدة من وحدات المفاعلات، هذا النموذج الافتراضي، الذي يُقدّم في بيئة تعاونية قوامها 3D، يسمح لأخصائيين هندسيين متعددين بتقييم الوضع في آن واحد، حتى من المكاتب البعيدة

Specialized Waste Retrieval and Packaging Solutions

ولا يمكن أن تُسترجع كميات الوقود إلا في قلب الجهد المبذول، ولا يجب أن تُمسك المعدات بأجهزة الاستلام والقطع فحسب، بل أن تحتوي أيضا على ونقل المواد، وبالنسبة لأول عملية استرجاع الحطام التجريبي في الوحدة 2، فإن جهازاً مصمماً خصيصاً لاسترجاع الوقود - وهو نوع من أنواع الوقود المتحركة - يُستخدم في أجهزة التخزين المحتوية على كميات كبيرة من الوقود المحتوية على مواد مثبتة، ويُحدثة.

وجه الإنسان - الملاحية: من التلّي إلى المراقبة التصورية

إنّ فعالية معدات المناولة عن بعد تتوقّف على قدرة المشغل على الشعور بالوجود في بيئة المفاعلات، أنظمة التردّد ذات الصبغة العالية تستخدم أجهزة استشعار مزقتها القوة على معصم المتلاعب وتترجمها إلى مقاومة في جهاز التحكم الرئيسي، بحيث يحسّ المشغل بالفرق بين التعبئة الضيقة والضغط المكشوف

Radiation Shielding and Electronics Hardening: The Invisible Armor

(أ) أن تكون أجهزة التحكم في الأشعة تحت الحمراء (العملية)

التعاون الدولي ونقل المعارف

وقد أدى مشروع فوكوشيما إلى حفز التعاون الدولي، وقد قامت المملكة المتحدة، استنادا إلى خبرتها الواسعة في موقع سيلافيلد، بتبادل النتائج التقنية من خلال [مناولة قواعد الفضاء الخارجية]، والتقارير المتعلقة بحالة فوكوشيما دافيشي، وحلقات العمل الثنائية التي وضعتها الهيئة اليابانية المعنية بالتنوع البيولوجي.

الاستخبارات الفنية وحسابات إدج على الأرض

في حين أن بروتوكولات الأمان الصارمة تتطلب رقابة بشرية لكل عمل لا رجعة فيه، فإن الاستخبارات الاصطناعية تتحرك بشكل مطرد إلى دور دعم القرار، والشبكات العصبية على متنها تحدد أنواع الحطام من الصور المتعددة الأطياف، وتميز بين الكسر في حائط ملموس وبقعة سطحية غير مؤذية، وتتوقع النجاح المحتمل في تنفيذ استراتيجيات مختلفة للزراعة.

تجاوز عدم القدرة على التنبؤ بالبيئة

و لا يهم كيف كان مخططاً بدقة كل عملية نشر في فوكوشيما تصادف مفاجآت غير متوقعة من الأنقاض، أو تيار مائي متحرك، أو تدخل الكهرومغناطيسي من المعدات القريبة، لذا فإن معدات المناولة عن بعد مصممة بآليات أمانية، ونظم الهيدروليك تستخدم دائرة مسببة للتسرب، وأجهزة كهربائية مصفحة بسترات فولاذية متصدعة.

الأبعاد الأخلاقية والتنظيمية للعمليات عن بعد

إن إدخال مهام مستقلة في نظم الأمان النووي يثير أسئلة تنظيمية هامة، إذ يجب الترخيص لكل جهاز مناولة عن بعد باعتباره تركيبا يتعلق بالسلامة النووية، كما أن برامجه تخضع للتحقق الدقيق والتحقق، وقد وضعت هيئة التنظيم النووي اليابانية مبادئ توجيهية تستلزم وقف أي تسلسل آلي، وأن تتحقق دولة آمنة بدون تدخل بشري، ويكفل هذا الإطار القانوني أن يكون حتى أكثر العاملين روبوت تقدما أداة في ظل وجود قيادة بشرية.

التوقعات المستقبلية: الجيل القادم من إزالة الارتداد الآلي

كما أن البحث الذي يُجرى في إطار ما يمكن أن تفعله أجهزة المناولة عن بعد، إذ أن المفاهيم الآلية النابعة من جذوع الفيل وحملات الأسلحة الفوقية لا يمكن تطويرها للسماح للمتلاعب بالطرق الضيقية غير المؤذية التي يمكن أن تبثها الأجهزة النووية التي تعمل على إزالة البصمات من خلال المفاعلات التي تُستخدم في عمليات إزالة الأسلحة النووية والتي تُستخدم في إطارها أجهزة نقل ذات البصمغات، قد تُعدُّل، وتُتَتَتَت في يوم واحد.

ويمثل الجهد الذي بذله في عملية وقف تشغيل شركة فوكوشيما دايتشي أكثر المشاريع الهندسية التي تم الاضطلاع بها على الإطلاق، والتي كانت استجابة مبادرة ابتكارية تعاونية مستمرة على الصعيد العالمي، تعيد تحديد ما يمكن أن يحققه المتلاعبون المتنقلون والنظم المستقلة ذاتياً في بيئات متطرفة، وبما أن البرنامج يدخل عقده الثاني، فإن المعدات التي يجري نشرها تكون أكثر قدرة بكثير من الأجهزة الآلية التي تعمل في عام 2011 - أي وقت آخر، فإن الأداء الحقيقي للوقود سيشكل تحدياً للأجيال.