Незанятые летательные аппараты, более известные как дроны, быстро превратились из причудливой высоколетящей новинки в универсальную рабочую лошадку.

Это инструменты для поисково-спасательных работ, мониторинга трафика, наблюдения за погодой и, возможно, даже для перевозки посылок.

Однажды они могут работать с людьми, чтобы расширить задачу проведения исследований для обнаружения низких уровней радиации — информации, которая может способствовать выводу из эксплуатации объектов, которые больше не нужны для производства или исследований, связанных с ядерной энергетикой.

Исследователи Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) обнаружили, что дроны могут проводить радиологические исследования при выводе из эксплуатации, но необходимы дальнейшие исследования, прежде чем устройства будут одобрены для целей вывода из эксплуатации. Исследователи PNNL подробно изложили свои выводы для Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) в недавно опубликованном отчете о проверке концепции «Дроны для вывода из эксплуатации».

«Дроны были бы особенно полезны в районах, которые небезопасны для людей из-за таких вещей, как местность, по которой трудно ходить», — сказал Аморет Банн, инженер-эколог из PNNL и автор исследования. «Дроны также могут обследовать вертикальные поверхности, которые людям не нравятся снаружи высокого здания».

Низко и медленно

Обследования при выводе из эксплуатации проводятся на бывших атомных электростанциях и в бывших зданиях или площадках, где присутствовали радиологические материалы, чтобы продемонстрировать, что площадка соответствует правилам и может быть освобождена для альтернативного использования.

В рамках исследования по оценке беспилотников для радиологического обнаружения исследователи провели эксперимент на открытом поле в кампусе PNNL в Ричленде, штат Вашингтон. В эксперименте сравнивались возможности летающего дрона , несущего оборудование радиологического обследования, с тем же оборудованием, закрепленным на тележке. Тележка была выбрана потому, что она могла лучше всего имитировать данные, собранные человеком, для сравнения с летающим дроном.

Беспилотник представлял собой Aurelia X6 с шестью винтами производства UAV Systems International, способный нести полезную нагрузку до 11 фунтов. Беспилотником управлял лицензированный пилот Федерального авиационного управления.

Пространство под аккумуляторной платформой и над шасси вмещало полезную нагрузку и обеспечивало защиту хрупких инструментов. Эта полезная нагрузка включала регистратор данных, детектор радиации и систему географического зондирования. Он был прикреплен к дрону с помощью индивидуальных корпусов, напечатанных на 3D-принтере.

Летающий дрон и его катящийся имитатор двигались по одному и тому же заданному пути в поисках тех же радиоактивных элементов, которые исследователи разместили на поле: небольшие образцы кобальта-60 (Co-60), цезия-137 (Cs-137) и америция. -241 (Ам-241).

И дрон, и управляемое человеком устройство работали на высоте около 1–3 футов над поверхностью. Высота над уровнем моря оказалась важным фактором, влияющим на способность летающего беспилотника собирать радиологические данные.

По словам физика PNNL Хариша Редди Гади, необходимо также учитывать внешние факторы, такие как ветер и погодные изменения.

«На большинстве объектов, выводимых из эксплуатации, мы наблюдаем очень низкий уровень радиации», — сказал Гэйди, автор исследования, сыгравший ключевую роль в разработке эксперимента, когда он был еще постдоком. «Нам нужно быть как можно ближе к земле, двигаться как можно медленнее, чтобы обнаружить некоторые из этих очень низких уровней радиации. Для дрона летать низко и медленно нетипично».

Хороший потенциал

Дроны уже играют важную роль в радиационном мониторинге и в атомной промышленности во всем мире. Те, кто оснащен системами радиологического обнаружения, оценивают радиацию для реагирования на инциденты и очистки. Дроны используются для разработки карт загрязнения на старых урановых объектах, для мониторинга и обнаружения утечек радиации, визуального осмотра ядерных объектов и проведения неконтролируемых радиологических измерений. После аварии на АЭС «Фукусима-дайити» в Японии дроны оценили состояние поврежденного реактора.

«Миссия NRC — защищать здоровье населения и окружающую среду», — сказала Стефани Буш-Годдард, руководитель проекта беспилотных летательных аппаратов в рамках исследовательской программы NRC, ориентированной на будущее. «Эта работа PNNL продвигает эту миссию и делает возможным использование технологии дронов для этих приложений».

Исследование завершается предложениями по общему улучшению характеристик беспилотников, а также модернизации летающего беспилотника, которые сделают его более подходящим для радиологического обследования при выводе из эксплуатации. Среди прочего, говорится в исследовании, «после того, как будут завершены дополнительные исследования и усовершенствования приборов, NRC может дать рекомендации по соблюдению правил использования БПЛА [беспилотников] на объектах вывода из эксплуатации с учетом безопасности полетов».

В конце концов, по словам Гэйди, дроны, подходящие для съемки, можно будет запрограммировать для удаленной работы на объекте без постоянного пилотирования.