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机器人、无人机和人工智能用于先进退役和环境治理:国际原子能机构2020年众包挑战获胜者

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原子能机构的众包挑战旨在鼓励设计和操作方面的创新,以实现智能解决方案的具有成本效益和高效的实施。图片展示了基于使用人工智能的机器人平台采集的样本的图像处理。

原子能机构此次众包挑战寻求推动核设施退役和放射性污染场地环境治理的原创概念和项目大纲,原子能机构从中选出了五个最佳参赛作品,其中三个侧重于退役,两个侧重于环境治理。参赛作涵盖表征工具包、用于现场测量和收集3D辐射数据的仪器,以及使用人工智能的机器人。提交参赛作品的年轻人来自世界各地,他们都热衷于采用新颖的方案和策略,以使这些领域的工作更安全、更快速、更具成本效益。

“我开发了一种能够对各种表面污染的放射性,例如对正在拆除的设施中遇到的地板、墙壁或装置的表面放射性进行成像的装置,”法国原子能和替代能源委员会研究工程师SylvainLeblond说,“这将对调查现场的残留污染并致力于对任何受污染设施进行适当治理有巨大的帮助。”

在管理与健康和环境保护有关的责任方面,退役和环境治理的有效管理对于核电的可持续性至关重要。

虽然许多核电反应堆的寿命正在延长,但预计今后几年将进行大量的退役工作以及相关的治理活动。这将包括动力堆、研究堆、其他燃料循环设施、关键组件、加速器和辐照设施的退役。对于过去用于核研究、铀矿采冶以及天然存在的放射性物质加工等活动的场所,也需要进行环境治理。

“到目前为止,对污染的测量仅限于小范围内,而且是用人工来完成。我们希望打造一个机器人,用于避免工作人员可能面临的辐射风险。”印度尼西亚国家核能机构Zeni Anggraini说,他的团队提出了一个可以绘制和监测污染区域的机器人概念。

日本东京大学Ryo Yokyama提出了一种利用实验和数值技术估计燃料碎片分布的方案。“由于福岛第一核电站环境条件恶劣,从反应堆中取样活动或提取部分燃料碎片是一个关键问题。通过实验和对福岛第一核电站的数值模拟,可以逐步识别燃料碎片,有助于燃料回取。”Yokyama称。

退役和环境治理都是复杂的工程,从设施被关闭并用于其他用途开始,可能会持续很多年。

“ 得益于成熟的和新的技术,退役和环境治理都在不断改进,”协调遴选过程的原子能机构退役小组组长Vladimir Michal说,“然而,也需要新的想法和新鲜的人才来实施。重要的是,年轻人要了解这个领域的许多职业选择,并被邀请参加教育和培训。”像这样的众包挑战可以帮助吸引早期职业的科学家和工程师加入核相关学科。

所有方案由于都集中在具体的技术问题上,因此在退役和治理作业中具有很大的实际应用潜力。

美国佛罗里达国际大学研究助理Daniel Martin说:“随着核工业的发展,对新的主题专家的需求很大。随着科技在我们一生中不断增加,对例如机器人技术等领域专家的需求也在增加。”他的团队方案设想使用一种机器人平台,利用人工智能来辅助预防待拆除设施的缺陷发生。“

核能是确保未来能源网低碳、可靠和可持续发展的一个举足轻重的部分。核能机器人技术是一门发展迅速的学科,先进机器人系统的实物演示有助于使人类操作者更快、更安全地开展核退役,”英国布里斯托尔大学博士生Erin Holland说。她的团队提交了一个用于加速退役活动的表征工具箱:“我们希望我们的工作能够利用先进的技术,帮助提高公众对核能的认识和兴趣。这对于巩固核能在未来几十年内作为关键能源技术的地位非常重要。”

本次大赛共收到来自12个国家的26份参赛作品,并根据创新和创意程度等标准进行了评价。获奖者最初被邀请在9月的原子能机构大会上展示他们的作品。然而,由于新冠疫情的旅行限制,这是不可能的。

“ 我们正在研究其他可能性,让获奖者参加2021年由原子能机构组织的或与原子能机构合作举办的相关会议,”Michal说,“我们还希望在2021年重复这一挑战,重点关注经济性和融资以及知识管理,敬请期待。”__

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