Ứng dụng robot hoạt động trong lò hạt nhân

• Những cảnh sát robot

Giấc mơ về tương lai nơi các robot bay (drone) và các robot truyền thống cùng làm việc với nhau bên trong một lò phản ứng nay đang dần trở thành hiện thực. Điều này đồng nghĩa với việc trong tương lai gần, chúng ta có thể để các lò phản ứng hạt nhân tự hoạt động độc lập.

Dù thuộc loại gì thì tất cả các lò phản ứng hạt nhân đều là những nơi vô cùng nguy hiểm cho sinh vật sống. Chính vì thế, theo mục tiêu, những lò phản ứng hạt nhân thương mại trong tương lai nhất định phải hoạt động được mà không cần đến đội ngũ nhân công đông đảo.

Điển hình, các lò phản ứng thường được lắp đặt 2 cánh tay robot, cho phép nhân viên vận hành có thể thực hiện các công việc bảo dưỡng và nâng cấp mà không cần phải trực tiếp bước vào bên trong nhà máy. Cánh tay robot có một hệ thống giám sát cho phép kỹ sư vận hành theo dõi từ xa những gì đang xảy ra bằng công nghệ thực tế ảo 360 độ và không còn phải lo lắng về nguy cơ phơi nhiễm phóng xạ khi đích thân vào nhà máy để kiểm tra như trước.

Tương tự, đến nay nhóm nghiên cứu RACE đến từ Cơ quan Năng lượng nguyên tử Vương quốc Anh (UKAEA) đã bắt tay hợp tác cùng nhóm nghiên cứu của Đại học Imperal London (Anh) nhằm tìm hiểu tính khả thi của việc sử dụng drone trong bảo dưỡng các lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới.

Có thể nói, nếu ý tưởng này thành công thì sẽ có thêm nhiều người được giải phóng khỏi môi trường làm việc độc hại. Các cuộc thử nghiệm drone thường diễn ra cách thành phố Oxford (Anh) 16km về phía nam, bên trong một tòa nhà to, kín bưng không cửa sổ tại một căn cứ quân sự cũ - nay là Trung tâm Năng lượng Nhiệt hạch Culham (CCFE), phòng nghiên cứu nhiệt hạch cấp quốc gia của Anh.

Kể từ cuối những năm 1970, Culham đã trở thành nơi thực hiện thử nghiệm nhà máy năng lượng nhiệt hạch Joint European Torus (JET). JET là dự án thử nghiệm quy mô lớn nhằm phát triển năng lượng phục vụ cho mục đích thương mại từ phản ứng nhiệt hạch.

Ban đầu, khi chiếc drone 4 cánh quạt của hãng AscTech mang tên Hummingbird được mang ra thử nghiệm, người điều khiển đã phải rất chật vật để có thể đối phó với những nhiễu loạn mà các cánh quạt tạo ra trong không gian hẹp. Hơn nữa, họ dường như không thể phản ứng kịp thời trước những thay đổi nhanh chóng về áp suất hay hướng gió. Cuối cùng, những chiếc Hummingbird hiện đại đều đâm sầm vào tường và rơi xuống đất.

Tiếp theo đó, hãng AscTech đã lại cho ra đời chiếc drone Pelican mới hiện đại hơn với khả năng soi quét chướng ngại vật nhằm tránh va chạm với tường nhà máy. Tuy nhiên, dù là Hummingbird hay Pelican thì vẫn chưa thể đáp ứng được yêu cầu của các nhà khoa học. Thật ra, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng phát triển một loại phương tiện trên không tương tự máy bay 4 cánh quạt (quadcopter) như chúng ta thường thấy, nhưng kích thước chỉ gọn trong lòng bàn tay và được làm bằng nhựa trong suốt với hệ thống mạch điện tử. Sản phẩm ưu việt này có tên Nano - thiết bị được chế tạo bởi nhóm nghiên cứu đến từ Phòng thí nghiệm Robot trên không của Đại học Imperial London.

Nhóm nghiên cứu này đã bắt tay với RACE để có thể thử nghiệm khả năng hoạt động của Nano trong lò nhiệt hạch JET. Mirko Kovac, giám đốc Phòng thí nghiệm Robot trên không, cho biết: "Bức xạ hạt nhân có thể rất nguy hiểm nên chúng ta cần phải phát triển các loại robot có khả năng đi vào những nơi mà con người không thể, chẳng hạn như trong trường hợp này. Ngày hôm nay, chúng tôi đã chứng minh được rằng drone và cánh tay robot có thể cùng phối hợp để kiểm tra công trình cũng như hỗ trợ lẫn nhau. Chúng tôi cũng đã cho mọi người thấy cách mà các drone đậu lại trên cao để tiết kiệm năng lượng, đi xuống những khu vực khó tiếp cận hay thậm chí là bò trên bề mặt".

Drone phải hoạt động trong môi trường chật hẹp và phức tạp.

Rob Buckingham, giám đốc của UKAEA và trưởng nhóm nghiên cứu RACE, cho biết: "Mục tiêu cuối cùng chính là để drone bay bên trong lò phản ứng. Thử nghiệm lần này cho thấy công nghệ vẫn chưa sẵn sàng. Điều chúng tôi cần là một sự tự động hóa toàn bộ đến mức các drone có thể phản ứng trước những nhiễu động nhanh hơn cả người điều khiển. Nếu chúng va vào lò phản ứng thì có thể sẽ gây tổn hại cho thành lò và để lại những mảnh vỡ. Tuy nhiên, những điều này có thể được khắc phục nếu sử dụng những thiết bị thật sự nhỏ và nhẹ".

Cho đến nay, những gì mà drone có thể làm là bay vòng quanh lò phản ứng và ghi nhận bức xạ để xác định những nơi đủ an toàn mà con người có thể đi vào làm việc. Hiển nhiên, so với việc chỉ bay vòng quanh như trong thí nghiệm tại mô hình lò phản ứng thì việc đưa thiết bị này vào sử dụng trên thực tế với các nhiệm vụ nghiêm túc cụ thể sẽ tạo thêm nhiều thử thách.

Cho đến nay, đã có rất nhiều loại robot tự động trong những công việc như quét dọn nhà cửa, kiểm tra và vận chuyển đồ vật. Tuy nhiên, các loại robot này đều hoạt động trên mặt đất - một môi trường tương đối thuận lợi.

Theo Kovac, nhằm giải quyết phần nào những bế tắc của ngành năng lượng hạt nhân, thế hệ drone tiếp theo đã được các kỹ sư thiết kế với đủ mọi khả năng bay, leo trèo và bò để hoạt động trên mọi địa hình. Như vậy, chúng ta hoàn toàn có thể mong chờ sự ra đời của những robot bay siêu nhỏ nhưng hiệu quả cao.