原子能機構此次眾包挑戰尋求推動核設施退役和放射性污染場地環境治理的原創概念和項目大綱,原子能機構從中選出了五個最佳參賽作品,其中三個側重于退役,兩個側重于環境治理。參賽作涵蓋表征工具包、用于現場測量和收集3D輻射數據的儀器,以及使用人工智能的機器人。提交參賽作品的年輕人來自世界各地,他們都熱衷于采用新穎的方案和策略,以使這些領域的工作更安全、更快速、更具成本效益。
“我開發了一種能夠對各種表面污染的放射性,例如對正在拆除的設施中遇到的地板、墻壁或裝置的表面放射性進行成像的裝置,”法國原子能和替代能源委員會研究工程師SylvainLeblond說,“這將對調查現場的殘留污染并致力于對任何受污染設施進行適當治理有巨大的幫助。”
在管理與健康和環境保護有關的責任方面,退役和環境治理的有效管理對于核電的可持續性至關重要。
雖然許多核電反應堆的壽命正在延長,但預計今后幾年將進行大量的退役工作以及相關的治理活動。這將包括動力堆、研究堆、其他燃料循環設施、關鍵組件、加速器和輻照設施的退役。對于過去用于核研究、鈾礦采冶以及天然存在的放射性物質加工等活動的場所,也需要進行環境治理。
“到目前為止,對污染的測量僅限于小范圍內,而且是用人工來完成。我們希望打造一個機器人,用于避免工作人員可能面臨的輻射風險。”印度尼西亞國家核能機構Zeni Anggraini說,他的團隊提出了一個可以繪制和監測污染區域的機器人概念。
日本東京大學Ryo Yokyama提出了一種利用實驗和數值技術估計燃料碎片分布的方案。“由于福島第一核電站環境條件惡劣,從反應堆中取樣活動或提取部分燃料碎片是一個關鍵問題。通過實驗和對福島第一核電站的數值模擬,可以逐步識別燃料碎片,有助于燃料回取。”Yokyama稱。
退役和環境治理都是復雜的工程,從設施被關閉并用于其他用途開始,可能會持續很多年。
“ 得益于成熟的和新的技術,退役和環境治理都在不斷改進,”協調遴選過程的原子能機構退役小組組長Vladimir Michal說,“然而,也需要新的想法和新鮮的人才來實施。重要的是,年輕人要了解這個領域的許多職業選擇,并被邀請參加教育和培訓。”像這樣的眾包挑戰可以幫助吸引早期職業的科學家和工程師加入核相關學科。
所有方案由于都集中在具體的技術問題上,因此在退役和治理作業中具有很大的實際應用潛力。
美國佛羅里達國際大學研究助理Daniel Martin說:“隨著核工業的發展,對新的主題專家的需求很大。隨著科技在我們一生中不斷增加,對例如機器人技術等領域專家的需求也在增加。”他的團隊方案設想使用一種機器人平臺,利用人工智能來輔助預防待拆除設施的缺陷發生。“
核能是確保未來能源網低碳、可靠和可持續發展的一個舉足輕重的部分。核能機器人技術是一門發展迅速的學科,先進機器人系統的實物演示有助于使人類操作者更快、更安全地開展核退役,”英國布里斯托爾大學博士生Erin Holland說。她的團隊提交了一個用于加速退役活動的表征工具箱:“我們希望我們的工作能夠利用先進的技術,幫助提高公眾對核能的認識和興趣。這對于鞏固核能在未來幾十年內作為關鍵能源技術的地位非常重要。”
本次大賽共收到來自12個國家的26份參賽作品,并根據創新和創意程度等標準進行了評價。獲獎者最初被邀請在9月的原子能機構大會上展示他們的作品。然而,由于新冠疫情的旅行限制,這是不可能的。
“ 我們正在研究其他可能性,讓獲獎者參加2021年由原子能機構組織的或與原子能機構合作舉辦的相關會議,”Michal說,“我們還希望在2021年重復這一挑戰,重點關注經濟性和融資以及知識管理,敬請期待。”__