Робот-мусорщик для ядерной катастрофы

Одна из тяжелейших техногенных катастроф в истории человечества произошла 12 марта 2011 года. Обширная территория вокруг станций заражена, что делает невозможным долговременное безопасное проживание на ней, а о полной расчистке энергоблоков станций пока не идёт и речи. Как и в случае с Чернобыльской АЭС, человечество оказалось не готово к ликвидации последствий. Какие же способы решения разрабатываются?

Toshiba на Фукусиме

Сотрудничество Toshiba и Токийской энергетической компании (TEPCO) началось еще на этапе строительства АЭС Фукусима-1. Toshiba отвечала за строительство реакторных установок типа BWR для третьего и пятого энергоблоков станции, введенных в эксплуатацию в 1976 и 1978 годах соответственно. В числе достоинств реакторов BWR значится меньшее давление пара в первом контуре, чем, например, у советского ВВЭР, и меньшие рабочие температуры. К недостаткам относят сложность изготовления, необходимость в очень габаритном корпусе, сложность управления и радиолиз в тепловыделяющих элементах, влекущий выработку взрывоопасного водорода.

Если к аварии на ЧАЭС привел недостаток конструкции реактора РБМК, давший о себе знать во время нарушений при проведении испытаний, то к инциденту на Фукусиме привели сразу два стихийных бедствия. Землетрясение с рекордной магнитудой 9,0-9,1 привело к остановке реакторов, а последовавшее за ним цунами затопило территорию Фукусимы-1 и аварийные генераторы, питающие насосы охлаждения реактора. Реакторы станции, которые даже в случае аварийной остановки не остывают сразу, остались без притока холодной воды, что вызвало её выкипание, повышение давление пара и температуры внутри, образование водорода из-за соприкосновения пара с цирконием в ТВЭЛах (пароциркониевая реакция) и его последующий взрыв. В первом, втором и третьем энергоблоках произошло расплавление активной зоны реакторов и утечка ядерного топлива. На Фукусиме радионуклиды утекают в океан вместе с охлаждающей водой, на ЧАЭС во время пожара они попали в атмосферу и распространились по Европе.
Для ликвидации аварии на Фукусиме необходимо составить карту повреждений, найти расплавленное топливо и места его утечки, удалить отработанное ядерное топливо из реакторов и бассейнов выдержки, разобрать завалы — то есть, провести колоссальную работу под столь же колоссальным радиационным фоном. Сейчас этой работой на ФАЭС занимаются роботы и телеуправляемые машины — отправлять в зону аварии людей слишком опасно, в некоторых местах станции фон может убить человека всего за несколько минут.

Toshiba совместно с Международным исследовательским институтом по выведению из эксплуатации ядерных реакторов (IRID) занимается разработкой роботов под конкретные задачи — обследование энергоблоков Фукусимы и деконтаминация (очистка) помещений от радиоактивных загрязнений.

Кстати, существует ошибочное мнение, что на Фукусиме при ликвидации не учли ценного опыта Чернобыля. Это в корне неверно. Сразу после аварии была создана группа российско-японских экспертов в области атомной энергетики по вопросам ликвидации последствий аварии на Фукусиме-1, среди которых присутствовал Ларион Александрович Лебедев — непосредственный участник работ на ЧАЭС с лета 1986 года, бывший в команде физиков МИФИ, внесших огромный вклад в исследование радиационной обстановки и строительство саркофага. После аварии в Японии Ларион Лебедев усовершенствовал технологию выделения трития из радиоактивной воды, что позволило приступить к очистке огромных объёмов тяжёлой воды, оставшейся после охлаждения разрушенных реакторов. От имени правительства Японии Ларион Александрович был награждён Орденом Восходящего Солнца, вручаемым за военные и гражданские заслуги.

Четвероногий разведчик

Первым роботом Toshiba, оказавшимся на ФАЭС, стал безымянный четвероногий дрон, разработка которого началась сразу после аварии. Его миссией, как и у всех роботов, запущенных на электростанцию в первые годы, была радиационная разведка и оценка повреждений внутри энергоблоков.

На шасси установили дозиметр и шесть камер для осмотра помещений станции. Защищенная электроника была рассчитана на работу при излучении в 100 мЗв/ч на протяжении года (при 10-часовом рабочем дне) и при гораздо большем фоне в течение коротких промежутков. Правда, одного заряда аккумулятора хватало только на 2 часа автономного существования. Робот двигался со скоростью около 1 км/ч, чего достаточно при исследовании разрушенного энергоблока. Управление осуществлялось по радиоканалу с резервированием на случай помех.

На дне устройства крепился небольшой разведывательный дрон, который мог отсоединяться от своего носителя и проползать в узкие места, где рослый робот не мог пройти. Его предполагалось использовать для поиска протечек охлаждающей воды под трубами обвязки реактора.

Нельзя сказать, что на робота возлагались большие надежды: ещё на стадии демонстрации журналисты указывали на медлительность машины — подъём на каждую ступеньку лестницы занимал до одной минуты, а при постановке ноги на нетвердую поверхность робот мог перевернуться на бок.

Однако первый экспериментальный механизм Toshiba для ФАЭС все-таки смог проникнуть в здание второго энергоблока и провести небольшую разведку. TEPCO опубликовала отчёт, как 11 декабря 2012 робот сделал снимки одной из труб, подтвердив отсутствие протечек. В марте 2013 года он побывал внутри ещё пять раз. Но вскоре при попытке дальнейшего осмотра помещений робот потерял равновесие на лестнице и упал на бок. Из-за отсутствия механизма переворачивания четвероногий разведчик так и остался лежать во втором блоке.