Технический проект МОБИЛЬНЫЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ЯДЕРНЫХ ОБЪЕКТАХ

Лицей №87.

«Живые системы и ядерная энергетика – основа техники и технологий XXI века»

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

Раздел: ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ.

Название проекта:        МОБИЛЬНЫЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ЯДЕРНЫХ ОБЪЕКТАХ.

 «АНТИРАДИЙ-1»

Цель проекта:        УСТРАНЕНИЕ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ЯДЕРНЫХ ОБЪЕКТАХ И ПОСЛЕДСТВИЙ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Назначение робототехнического комплекса:         Локализация и дезактивация очагов радиоактивных загрязнений на ядерных объектах, спасение и эвакуация людей из опасной зоны в ЧС, устранение неисправностей в аварийных ситуациях.

Разработал: Ложкарев Василий 5 класс

Руководитель: Галатонова Т.Е.

2008г.

ВВЕДЕНИЕ

Техногенные аварии и катастрофы в силу увеличения сложности производства с применением энергоемких технологий, радиоактивных и токсичных веществ, становятся практически неизбежны. В связи с этим очень важным становится создание робототехнических комплексов, предназначенных для проведения работ по предупреждению или ликвидации последствий нештатных ситуаций.

Например, использование спасательного персонала при тушении пожара всегда связано огромным риском. Очень часто пожарники-спасатели получают ожоги, травмы и подвергаются опасности погибнуть при обрушении строительных конструкций. Во многих случаях для сохранения их жизни требуется вести дистанционное управление тушением пожара. Такими интеллектуальными средствами борьбы с огненной стихией стали дистанционно управляемые мобильные противопожарные роботы. Оснащенный различным технологическим и вспомогательным оборудованием, системой видеонаблюдения (видеокамерами инфракрасного и панорамного изображения), множеством различных датчиков, имитирующих органы чувств человека, средствами связи (микрофоном), робот поможет быстро связаться, например с пожарным, получившим травму, отыскать потерявшего сознание человека и оказать ему экстренную помощь, а при необходимости и эвакуировать раненого. Система управления роботов обладает устойчивостью к воздействию ошибок и надежностью, которая была подтверждена в ряде опасных ситуаций при крупномасштабных нефтяных пожарах.

Особую опасность представляют объекты химической и атомной промышленности. Работающее изношенное оборудование является постоянной угрозой здоровью обслуживающего персонала, а любой сбой в работе может привести к аварии или катастрофе. Поражающие факторы, возникающие при этом, ставят под угрозу жизнь не только спасаемых, но и личного состава спасателей, ликвидирующих последствия аварий.

Кроме прямого назначения – тушения пожаров высокой степени сложности, как правило все мобильные роботы предназначены и для работы с опасными объектами в случае возникновения пожара на предприятиях атомной энергетики и химической промышленности. В период аварии на Чернобыльской АЭС первый пожарный робот и два других аналогичных быстро изготовленных образца техники были использованы для ликвидации последствий катастрофы.

Опытный образец робота МРК-25М, разработанного ОКБ Специальной Робототехники МГТУ им. Н.Э.Баумана, успешно применялся при ликвидации последствий аварии в г. Саров в 1997 г. На его основе разработан ряд мобильных роботов, предназначенных для ликвидации последствий химических и радиационных аварий.

Комплекс РТК - 3 "Разведчик" применялся во время второй Чеченской войны для обследования подозрительных предметов.

Ниже приводится обзор современных робототехнических комплексов, разработанных для применения в экстремальных условиях. Рассматриваются достоинства различных конструкций, проводится анализ недостатков и технических проблем. В конце кратко сформулированы основные выводы.

ОБЗОР РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

MV-3 разработан фирмой TELEROB для разведки и ликвидации последствий локальных аварий на предприятиях ядерного цикла.

В состав MV-3 входят транспортный модуль, манипулятор, пульт управления. Дополнительно в состав комплекса могут быть включены различные виды навесного оборудования и транспортный контейнер.

Транспортный модуль имеет гусеничный движитель с четырьмя гусеничными группами. Каждая отдельная гусеничная группа имеет свой собственный привод, независимо от других трех. Возможность изменения геометрии движителя позволяет иметь множество позиций движения. Приведение робота в движение, а также наклон гусеничных групп, осуществляется встроенными электромоторами с редукторами. Применяемая система управления обеспечивает высокую точность маневрирования. Преодолеваемая высота ступенек лестничного марша 300 мм без регулировки гусениц и 600 мм с регулировкой гусениц. Преодолеваемая крутизна лестницы до 45° . Ходовые катки в гусеничных группах имеют независимую подвеску и амортизацию. Автоматические тормоза безопасности моментально блокируют робот при отключении питания.

Манипулятор имеет шесть степеней свободы, с возможностью вращения в горизонтальной плоскости на 360° . Открытие захватного устройства - 300 мм, грузоподъемность – до 80 кг. Манипулятор может двигаться в вертикальном направлении на 100° и вниз на 80° относительно корпуса. Для защиты от перегрузок все приводы манипулятора оснащены предохранителями. Манипулятор управляется по отдельным степеням подвижности с плавной регулировкой скорости движения. Скорость движения пропорциональна углу отклонения рукоятки управления.

Система управления состоит из пульта управления, видеомонитора, блока энергоснабжения и блока радиоканала передачи данных.

Робот оснащен тремя видеокамерами. Обзорная видеокамера установлена на поворотно-наклонной головке. Две другие камеры обеспечивают обзор вперед и назад. Каждая камера имеет собственный прожектор для подсветки.

Заслуживает внимания оригинальность конструкции ходовой части.

Питание по кабелю.

BROKK 330 (шведская фирма Holmhed Systems AG) представляет собой самоходную, дистанционно управляемую гусеничную, электрогидравлическую полноповоротную машину, оснащенную манипулятором, системой управления и комплектом сменного оборудования и инструмента.

На полноповоротной платформе смонтированы электродвигатель, электрошкаф, гидронасос, гидробак, масляный радиатор, распределитель и поворотный редуктор. Вращение платформы обеспечивается гидромотором, находящимся на ней. Гидронасос работает от электропривода и оснащен регулятором давления и расхода, что позволяет более эффективно использовать мощность приводного электродвигателя.

Энергопитание BROKK 330 производят от электрического стационарного источника питания или передвижного генератора трехфазного тока 380 В.

Конструкция манипулятора состоит из трех плеч, что обеспечивает лучшую “маневренность” и повышает возможность выполнения работ в стесненных пространствах. Максимально допустимая масса гидравлического оборудования 550 кг.

Управление всеми системами машины осуществляется по радиоканалу или кабелю с переносного пульта управления. Дальность радиоуправления до 200 м.

Система видеонаблюдения и контроля состоит из двух черно-белых телекамер и монитора. Одна камера смонтирована на стойке и оснащена кабелем длиной 60 м. Вторая камера установлена на кронштейне платформы.

В качестве сменного навесного оборудования используются:

- гидромолот со сменными рабочими органами типа “пика” и “долото”;

- стандартный ковш объемом 250 л и шириной 800 мм;

- полноповоротный грейферный ковш объемом 300 л;

- полноповоротное захватное устройство;

- полноповоротные гидравлические ножницы для разрушения железобетонных изделий, с усилием на рабочем органе 400 кН, что обеспечивает перекусывание арматуры диаметром до 30 мм.

Гидропривод обеспечивает большую грузоподъемность. Богатый выбор инструмента.

Питание по кабелю.

Многофункциональный мобильный робот HOBO фирмы Kentree (Ирландия) предназначен, в первую очередь, для применения в составе подразделений силовых структур при выполнении взрывотехнических работ и проведении антитеррористических операций. Возможно использование робота при борьбе с огнем, а также на предприятиях атомной энергетики и химической промышленности для работ с радиоактивными и ядовитыми веществами и отходами производства. 

Машина построена по модульному принципу, что облегчает ее обслуживание и перенастраиваемость. Транспортный модуль HOBO имеет 6 колес. Для повышения адаптации машины к поверхности сложного профиля ее корпус выполнен в виде секций, соединенных специальными шарнирами, обеспечивающими возможность поворота крайних осей относительно продольной оси корпуса машины. При этом все колеса являются ведущими. Энергообеспечение от аккумуляторов (время непрерывной работы не менее 2 часов); возможна работа от сети переменного тока напряжением 110 или 220 В. Модуль манипулятора HOBO имеет гидравлический привод, что обеспечивает максимальную грузоподъемность до 75 кг.

Модульный принцип построения шасси, полный привод. Гидропривод манипулятора. Энергообеспечение от аккумулятора.

Время непрерывной работы от аккумулятора около 2 часов. Отсутствуют детекторы радиоактивных излучений.

В 1986-1987 гг. для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в МГТУ им. Н.Э.Баумана были созданы дистанционно управляемые машины Мобот Ч-ХВ и Мобот Ч-ХВ2, снабженные манипулятором и специальным инструментом, которые в зоне предельно высокой радиации смогли выполнить такие сложные операции, как разведка и измерение мощности ионизирующего излучения, очистка кровли от радиоактивных обломков, установка опалубки для бетонирования крыши, эвакуацию одного поврежденного робота другим при уровнях радиации до 10000 р/час.

С учетом опыта успешного применения мобильных робототехнических комплексов в МГТУ им. Н.Э.Баумана были разработаны мобильные робототехнические комплексы МРК-46М и МРК-25М, которые предназначены для выполнения работ по ликвидации последствий локальных радиационных аварий.

В состав комплекса входят: мобильный робот; пост дистанционного управления; канал связи; дополнительное оборудование.

МРК-25М представляет собой гусеничное транспортное средство с движителем изменяемой геометрии. Ходовая часть состоит из ведущих мотор-звездочек, полиуретановых гусениц, балансирных тележек опорных катков, механизмов изменения геометрии гусеничного обвода. Корпус сварной из алюминиевого сплава, пылевлагонепроницаемый. В нем размещены блоки системы управления, бортовая часть канала связи и две аккумуляторные батареи, на корпусе робота монтируется манипулятор или другое технологическое оборудование, состав которого меняется в зависимости от типа выполняемой задачи. Робот оснащается телевизионной системой, системой освещения, блоком акустической обратной связи. Все исполнительные механизмы электромеханического типа с двигателями постоянного тока.

Управление осуществляется по кабелю.

Манипулятор имеет пять степеней подвижности:

• поворот манипулятора вокруг вертикальной оси;
• качание плеча;
• качание конечного звена;
• ротация схвата;
• сжатие губок схвата.

Противопожарная модификация робота может осуществлять круговой обзор при помощи четырех цветных видеокамер. При этом он способен при помощи высококачественной скоростной поворотной видеокамеры (с 230-кратным увеличением) исследовать объект, находящийся на удалении от робота до 1 км. Передача информации на пост оператора и управление МР осуществляется в командном режиме по беспроводной сети Wi-Fi Ethernet.

Оригинальное гусеничное шасси с изменяемой геометрией. Высокая надежность и управляемость. Камера с телеобъективом. Питание от аккумулятора.

Полиуретановые гусеницы. Малая грузоподъемность манипулятора.

Мобильный робототехнический комплекс РТК-03 «Разведчик»

Мобильный робототехнический комплекс РТК-03 «Разведчик» разработан ЦНИИ Робототехники и Технической кибернетики (г. Санкт-Петербург) и предназначен для поиска и эвакуации локальных источников гамма-излучения. Его можно применять при устранении последствий природных катастрофических явлений и аварий на ядерных объектах, при выполнении штатных технологических операций на предприятиях атомной промышленности. В состав комплекса входят дистанционно управляемое транспортное средство, оснащенное манипулятором грузоподъемностью 16кг, и переносной пульт оператора с радиокомандным каналом связи. Кроме того, он содержит телевизионную систему с радиоканалом связи и гамма-обнаружитель, включающий статистический и динамический (гамма-прицел) блоки детектирования, а также блок обработки информации. Гамма-обнаружитель выявляет локальный источник, определяет направление на него и оценивает экспозиционную дозу облучения. Гамма-прицел наводит на источник захват манипулятора для его последующей эвакуации. Эффективная дальность радиоуправления и передачи телеизображения комплекса размерами 1400×650×900 мм на открытой местности и в помещении составляют соответственно 500 и 100 м. Гамма-визор ГВР применяется для визуального отображения источников гамма-излучения и определения локальных координат источников, попавших в поле зрения прибора. Он состоит из блока детектирования, содержащего детекторную матрицу на основе счетчиков Гейгера–Мюллера, коллиматора (устройства для получения параллельного пучка лучей) и кодирующей маски. Кодирующая маска обеспечивает пространственную модуляцию гамма-излучения, а затем детекторная матрица регистрирует промодулированный сигнал. Двухмерная картина распределения гамма-источников создается при помощи алгоритма восстановления изображения. Гамма-визоры такого типа можно применять при инспекции ядерных объектов, ликвидации последствий радиационных аварий, в дефектоскопии и на таможне. Прибор с зоной обзора 30×20° и угловым разрешением 4,5° фиксирует гамма-излучение в диапазоне энергий 50–2600 кэВ. Захваты-манипуляторы изготавливают из особых «интеллектуальных» сплавов с памятью формы. Простота их конструкции позволяет обходиться без электромеханических, гидравлических и пневматических силовых приводов. Захватные устройства способны длительное время удерживать объекты различной формы и степени плотности даже в экстремальных условиях (повышенная радиация, вакуум или агрессивные среды).

Шасси робота имеет габариты 1400×650×900 мм и весит 150 килограмм. Максимальная скорость движения робота 3,6 км/час.

Переносной пульт оператора весит 10 килограмм и позволяет управлять роботом по радиоканалу на расстоянии 500 метров. В помещениях эффективная дальность радиоуправления и передачи телевизионного изображения (в том числе и изображение от рентгено - телевизионной системы) составляет 100 метров.

Большой набор эффективных детекторов излучений, в том числе гамма-прицел. Высокая степень надежности механических узлов и противорадиационной защиты. Аккумуляторное питание.

Малая грузоподъемность. Небольшой запас хода.

Анализ некоторых перспективных концепций роботов.

Здесь будут рассмотрены некоторые наиболее характерные типы современных зарубежных мобильных роботов и дана краткая характеристика с точки зрения компоновки и шасси.

PackBot

PackBot весит около 20 кг и обладает уникальной прочностью. Его можно бросить с высотного здания, и он отделается лишь «легким испугом». Гусеничная система колес позволяет роботу подниматься и спускаться по лестнице и преодолевать любые препятствия и неровности на своем пути.

Перспективность гусеничного шасси с изменяемой геометрией очевидна – на этой базе выполнено большинство мобильных роботов.

TAGS: помощник на суше и на воде

В Northrop Grumman считают, что этот робот будет незаменим для обнаружения мин на дорогах, а также для патрулирования границ. Весит TAGS полторы тонны и по своим размерам сопоставим с небольшим легковым автомобилем. Он способен преодолевать пересеченную местность со скоростью 40 км в час. Передвигается TAGS на гусеницах, которые также можно сменить на колеса.

Комбинация гусеничного и колесного шасси вполне оправданна на длинных маршах, чередующихся с труднопроходимыми участками. Это позволяет повысить скорость и продлить запас хода (горючее или заряд аккумуляторов), поскольку движение на гусеницах менее экономично по хорошей дороге).

BEAR: спасатель с гуманоидным обликом.

Изюминка BEAR — то, на чем он движется: это две пары гусениц, соединенные шарниром таким образом, что робот может на них катиться, словно танк, поднимать свой корпус (например, чтобы положить груз в кузов машины), полностью распрямляться и использовать эти гусеницы уже как ноги. Вся верхняя часть робота имеет «гуманоидный» облик. Считается, что именно в этом случае машина лучше (аккуратнее и надежнее) сможет поднять и перенести раненого человека. Встроенные в руки и торс гидравлические приводы рассчитаны на полезную нагрузку в 227 кг, что позволит машине перевозить на себе двух человек, одетых в тяжелое обмундирование.

Такое шасси идеально подходит для робота, выполняющего как спасательные, так и ремонтные работы.

Общей чертой большинства современных робототехнических средств является управление оператором (по кабелю или по радио). Это требует присутствия оператора в зоне связи, что может быть опасно для жизни. Острая необходимость в создании роботов с искусственным интеллектом выдвигает на передний план проблему навигации (ориентации в пространстве, движению по маршруту, просчета оптимальных траекторий).

Навигация мобильных роботов

Мобильные робототехнические системы должны уверенно перемещаться в незнакомой и непредсказуемой обстановке реального мира. Пока основной проблемой всех ныне существующих мобильных аппаратов, перемещающихся самостоятельно, без управления со стороны человека, остается навигация. Для успешной навигации в пространстве бортовая система робота должна уметь строить маршрут, управлять параметрами движения (задавать угол поворота колес и скорость их вращения), правильно интерпретировать сведения об окружающем мире, получаемые от датчиков, и постоянно отслеживать собственные координаты.

Глобальная спутниковая система GPS, (запущена 1973 г.) в ближайшие годы может обеспечить точность 20-30 м, поэтому эта система еще довольно долго не сможет использоваться как основная в задачах глобальной навигации небольших аппаратов.

Бортовая система управления роботом использует навигационные средства всех видов, но занимается прежде всего оценкой окружающей обстановки, анализом выполняемого задания и принятием решений. Чтобы двигаться к цели, робот пытается построить собственный образ среды, в которой ему приходится действовать, после чего формирует маршрут и движется по нему, постоянно сопоставляя свою карту пространства с данными, полученными от устройств навигации.

Сегодня это достигается преимущественно использованием лазерных дальномеров и ультразвуковых генераторов (сонаров). Однако лазерный луч поможет получить образ среды только в зоне прямой видимости. Кроме того, на пути луча часто возникают мелкие помехи, вносящие погрешность в такой образ. А ультразвуковые датчики характеризуются большим временем отклика (если робот находится на большом и открытом пространстве), порядка десятых долей секунды, что не позволяет роботу перемещаться быстро. Скорость звука в разных условиях также может "плавать", влияя на точность оценки расстояния, в результате в "голове" робота искажается общая картина окружающей среды. Наилучший эффект здесь обещают дать  системы визуального наблюдения (машинного зрения) высокого разрешения и хорошие системы распознавания объектов.

Выводы

В результате исследования созданных к настоящему времени и находящихся на вооружении отрядов МЧС робототехнических комплексов выявлен целый ряд проблем:

- недостаточная автономность роботов, связанная с ограниченной емкостью аккумуляторов, либо электропитанием по кабелю;

- отсутствие машинного зрения и искусственного интеллекта и связанная с этим необходимость присутствия оператора (в зоне уверенной связи) и управления в реальном времени;

- отсутствие возможности оперативного обезвреживания (дезактивации) источников радиационной опасности на месте аварии.

В связи с этим был спроектирован автономный робототехнический комплекс для ликвидации локальных ядерных аварий и предотвращения чрезвычайных ситуаций. Робот снабжен собственной ядерной силовой установкой, имеет возможность дезактивации радиоактивных источников. Робот наделен искусственным интеллектом. Робот имеет на борту три мобильных модуля (роботы-помощники).

НАУЧНАЯ ЧАСТЬ

Поскольку к создаваемым кибернетическим системам предъявляются самые жесткие требования, робототехника основывается на последних достижениях науки и техники. Разрабатываемый робототехнический комплекс предназначен для работы в условиях сильнейшей радиационной нагрузки. Поэтому логично вначале познакомиться с радиацией, ее воздействием на вещество и на живую природу.

Что такое радиоактивность и радиация?

Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией. Радиация, или ионизирующее излучение - это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков.

Различают несколько видов радиации:

Альфа-частицы: относительно тяжелые, положительно заряженные частицы, представляющие собой ядра гелия.

Бета-частицы - свободные электроны или позитроны.

Гамма-кванты – фотоны с большой энергией.

Нейтроны - электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора.

Энергетический спектр частиц.

Скорость частицы однозначно задает ее кинетическую энергию, т.е. энергию движения. Кинетическая энергия пропорциональна произведению массы частицы и квадрата скорости:

E=mv2/2

Набор одинаковых частиц с разными скоростями, т.е. разными значениями кинетической энергии, называется энергетическим спектром.

Взаимодействие с веществом.

Различные виды радиации по-разному взаимодействуют с веществом в зависимости от типа испускаемых частиц, их заряда, массы и энергии. Заряженные частицы очень сильно взаимодействуют с веществом. Проходя сквозь вещество, частица сталкивается с атомами этого вещества. При каждом столкновении существует некоторая вероятность того, что атом потеряет электрон и превратится в положительно заряженный ион. Поэтому частица, движущаяся в веществе, оставляет за собой след из электронов и положительных ионов. Этот процесс называется ионизацией. 

Прохождение электронов и позитронов через вещество отличается от прохождения тяжелых заряженных частиц. Главная причина - малые массы покоя электрона и позитрона. Это приводит к относительно большому изменению направления движения электрона или позитрона при каждом столкновении и как результат – рождение гамма-квантов (тормозное излучение).

В связи с отсутствием у нейтронов электрического заряда они проходят в веществе без взаимодействий сравнительно большие расстояния, измеряемые сантиметрами. Нейтроны сталкиваются, главным образом, с ядрами атомов. Явления, происходящие при взаимодействии нейтронов с ядрами, зависят от кинетической энергии нейтронов (т.е. их скорости). Поэтому обычно нейтроны делят на отдельные энергетические группы - тепловые, медленные и быстрые нейтроны.

Нейтроны, сталкиваясь с атомами вещества, передают им свою энергию, в результате вещество нагревается, быстрые нейтроны, отдавая энергию в результате столкновений, замедляются. Решающую роль играет столкновение нейтронов с протонами, вызывающими сильную ионизацию. Для тепловых нейтронов наиболее типично испускание гамма-квантов, протонов, альфа-частиц. В случае взаимодействия с тяжелыми ядрами возможны реакции деления ядра. Эти вторичные заряженные частицы, тормозясь в веществе, вызывают его ионизацию.

Гамма-кванты, сталкиваясь с заряженными частицами в веществе, передают им свою энергию, проходя при этом значительные расстояния в веществе, возможно также рождение электрон-позитронных пар, вызывающих ионизацию.

Итак, воздействие излучения на вещество приводит к образованию быстрых заряженных частиц и ионов. Радиационные повреждения вызываются в основном этими вторичными частицами, так как они взаимодействуют с большим количеством атомов, чем частицы первичного излучения. В конечном итоге энергия первичной частицы трансформируется в кинетическую энергию большого количества атомов среды и приводит к ее разогреву и ионизации.

Для чего нужны радиоактивные вещества?

В первую очередь, радиоактивные вещества стали интересны человечеству с точки зрения огромного запаса энергии, скрытой в ядрах некоторых радиоактивных атомов: торий-232, уран-233, уран-235, уран-238, , плутоний-239. Эти ядра, поглощая нейтроны, могут делится, т.е превращаться в два ядра-осколка и рождать еще несколько нейтронов. Эти рождающиеся нейтроны могут при определенных условиях давать начало таким же реакциям деления (цепная реакция). Если нейтроны используются очень эффективно, количество делящихся ядер за секунду становится очень большим. Поскольку и осколки, и нейтроны при взаимодействии с веществом тормозятся, т.е. превращают свою кинетическую энергию в нагрев, это огромное количество энергии, выделяющееся за короткое время, приводит к взрыву (неуправляемая цепная реакция). Для того, чтобы управлять такой реакцией, а выделяющуюся энергию использовать для производства тепла, электричества, опреснения воды в приморских районах, созданы ядерные реакторы.

Ядерный реактор

Ядерный реактор – устройство для осуществления управляемой ядерной цепной реакции деления. Ядерная цепная реакция – самоподдерживающая реакция деления атомных ядер под действием нейтронов в условиях, когда каждый акт деления сопровождается испусканием не менее 1 нейтрона, что обеспечивает поддержание реакции. Деление ядер происходит в активной зоне реактора в которой сосредоточено ядерное топливо, и сопровождается выделением значительного количества энергии (тепла). Тепло отводят с помощью охлаждающего контура, по котому циркулирует теплоноситель (вода, расплав металла или соли, газ).

Реактор на быстрых нейтронах — ядерный реактор, использующий для поддержания цепной ядерной реакции быстрые нейтроны (с очень большой энергией), которые вызывают цепную реакцию деления ядер 238U. В активной зоне такого реактора испускается в 1,5 раза больше нейтронов деления, чем в активной зоне реактора на тепловых нейтронах. Следовательно, для переработки ядерного сырья в реакторе на быстрых нейтронах можно использовать значительно бо́льшую долю нейтронов.

В небольших реакторах ходом цепной реакции управляют, изменяя утечку нейтронов. Если слой отражателя удалять из реактора, то утечка нейтронов увеличивается, вследствие чего тормозится развитие цепного процесса, и наоборот.

Однако в результате использования ядерного топлива остаются радиоактивные отходы в смеси с недожженным топливом (например, стронций-90, цезий-137, технеций-99, йод-129, плутоний-239, нептуний-237, америций-241 и кюрий-244). Радиоактивность отходов требует тщательного захоронения на тысячи лет. В случае аварии вследствие крайне высокого уровня радиации и высокой температуры возникает чрезвычайная ситуация.

Действие радиации на живую природу.

Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Даже малые дозы облучения могут «запустить» еще не до конца изученную цепь событий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. При больших однократных дозах (0,1-1Зв) радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма (развитие острой лучевой болезни). Не менее опасно хроническое облучение малыми дозами. Кроме внешнего облучения организма опасность представляет внутреннее облучение, когда внутрь организма поступает с воздухом или пищей даже небольшое количество радионуклидов. Эти радионуклиды могут накапливаться в окружающей нас природе (воде, земле, пыли, растениях) при радиационных загрязнениях в результате аварий, выбросов радиации. Большие дозы облучения приводят также и к разрушению (старению, деградации, видоизменению) деталей машин и механизмов, нарушению работы и выходу из строя электронного оборудования.

Радиационное загрязнение.

В таблице Менделеева более 100 химических элементов. Почти каждый из них представлен смесью стабильных и радиоактивных атомов, которые называют изотопами данного элемента. Известно около 2000 изотопов, из которых около 300 - стабильные. Радиоактивные изотопы обычно называют радионуклидами.

Число радиоактивных ядер одного типа постоянно уменьшается во времени благодаря их распаду. Скорость распада принято характеризовать периодом полураспада: это время, за которое число радиоактивных ядер определенного типа уменьшится в 2 раза. В такой же пропорции будет уменьшается и радиация, излучаемая этим веществом. У каждого радионуклида - свой период полураспада, он может составлять как доли секунды, так и миллиарды лет. Важно, что период полураспада данного радионуклида постоянен, и изменить его невозможно.

При ядерных взрывах, авариях, радиационных выбросах в окружающую среду поступают радионуклиды деления, наведенной активности, неразделившиеся части заряда (уран, плутоний), осколки тепловыделяющих элементов. Наведенная радиоактивность наступает при захвате нейтронов ядрами атомов элементов, находящихся в конструкции изделия, воздухе, почве и воде.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

Само радиоактивное загрязнение сохраняется длительное время в соответствии с периодами полураспада образующихся радионуклидов:

Радионуклиды, выпавшие на поверхность земли, становятся источником длительного облучения. Наибольшую потенциальную опасность представляют такие долгоживущие и биологически опасные радионуклиды как 137Cs и 90Sr.

Для переработки ядерных отходов, уменьшения времени распада, снижения активности, обезвреживания опасных источников радиации предполагается использовать ядерную трансмутацию.

Ядерная трансмутации вещества.

Трансмутация - это процесс, который включает в себя ядерные реакции, необходимые для превращения долгоживущих радионуклидов в короткоживущие радионуклиды или устойчивые элементы, при этом к ядру долгоживущего радионуклида прилагается большое количество энергии. Идея ядерной трансмутации элементов отнюдь не нова. Этой идее почти столько же лет, сколько самой ядерной физике. Первый результат по превращению макроскопических количеств одного элемента в другой был доложен Э.Резерфордом в 1919 году. Для трансмутации можно использовать практически любое ядерное излучение, однако нейтроны дают наибольшую эффективность благодаря отсутствию отталкивания и большой эффективности взаимодействия.

Реакции, вызванные нейтронным облучением в реакторе, превращают (трансмутируют) долгоживущие продукты деления в короткоживущие - реакции захвата нейтрона. Примером реакции захвата нейтрона являются поглощение нейтрона долгоживущими изотопами йода и цезия (периоды полураспада указаны в скобках):

I-129 (16 миллионов лет) + n  I-130 (12 ч) + e  Xe-130 (устойчивый) + e

Cs-135 (более 2 млн. лет) + n  Сs-136 (13 дней)  Ba-136 (устойчивый) + e

Чтобы добиться значительного снижения долгоживущих актинидов, таких как плутоний, требуется реакция деления ядра. В результате трансмутации посредством реакций деления образуются короткоживущие продукты деления, которые распадаются на устойчивые элементы (но некоторые из этих короткоживущих продуктов деления могут также распасться на долгоживущие). В примере, приведенном ниже, показано образование двух короткоживущих продуктов деления: теллур и молибден. Оба они претерпевают серию бета-распадов. Молибден-102 превращается в устойчивый рутений-102. Теллур распадается до долгоживущего цезия-135.

Pu-239 + n  Pu-240  Te-135 (19 с) +Mo-102 (11 мин) + 3n

При трансмутации в активной зоне реактора атомы долгоживущих радионуклидов будут постепенно переводиться в осколки деления, и при этом будет выделяться дополнительная энергия.

Безопасность реакторов. Трансмутация потребует разработки и внедрения новых реакторных технологий. Во всех концепциях трансмутации радиоактивных веществ существенная роль отводится системам на быстрых нейтронах, которые генерируются в мишени пучком протонов из ускорителя. В подобных системах происходит утилизация долгоживущих ядерных отходов, в первую очередь, изотопов америция, кюрия, а также нептуния. Дело в том, что для этих изотопов очень мала доля запаздывающих нейтронов, которые позволяют обеспечить устойчивое управление обычным реактором. Оказывается, что невозможно построить устойчиво работающий реактор с топливом, состоящим более чем на 15 - 20% из таких актинидов. Для подкритического реактора с ускорителем существует возможность аварийного отключения источника нейтронов. Остановка ускорителя или прерывание протонного пучка немедленно прекращает реакцию деления и реактор – трансмутатор мгновенно выводится в безопасный режим.

Поскольку робот-дезактиватор предполагается использовать в условиях жесткого облучения, требуется обеспечить надежную и эффективную защиту от радиации многих узлов и механизмов. В качестве энергетической установки робота предполагается использовать ядерный реактор, также являющийся мощным источником нейтронного и гамма-излучения, а также повышенной аварийной опасности. Поэтому вопрос о противорадиационной защите важен и с точки зрения экологии.

Защита от излучений.

Даже одна альфа-частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить очень много клеток, но, с другой стороны, по той же причине, достаточной защитой от альфа- и бета-излучения является любой, даже очень тонкий слой твердого или жидкого вещества - например, обычная одежда. В качестве защитных материалов используют плексиглас, алюминий или стекло. Обычно толщина защитного экрана составляет 1,5 см воды или 0,6 см алюминия.

В качестве защиты от рентгеновского и гамма-излучения используют свинец.

Наиболее эффективными защитными свойствами от нейтронов обладают вещества, состоящие из химических элементов с малым атомным номером. Обычно применяют воду, полиэтилен, парафин. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором, бериллием, кадмием. Для защиты от быстрых нейтронов обычно используют комбинированную защиту, состоящую из парафина (воды), кадмия (бора) и свинца. В такой защите последовательно происходит замедление быстрых нейтронов (парафин, вода), поглощение нейтронов ядрами кадмия или бора и ослабление интенсивности образующихся при этом гамма-квантов (свинец).

Для поиска источников радиации, анализа состава излучений и уровня радиации, а также наведения рабочих инструментов на скрытый источник служат детекторы частиц.

Детекторы частиц.

Чтобы частица была зарегистрирована, она должна взаимодействовать с материалом детектора. Взаимодействие заряженных частиц с материалом детектора чаще всего сводится к процессу ионизации. Одновременно с ионизацией атомы при столкновении могут излучать свет или приобретать импульс, что ведет к нагреву вещества и возникновению в нем разного рода дефектов. Любое из этих явлений может использоваться в детекторе частиц. Простейшие детекторы (счетчики Гейгера-Мюллера) регистрируют только сам факт попадания частицы в детектор; более сложные позволяют также определить тип частицы, ее энергию, направление движения и т.д. (ионизационные камеры, счетчики частиц, сцинтилляционные и черенковские детекторы).

Детекторы нейтронов и гамма-квантов. Ионизационные приборы, сцинтилляционные и черенковские счетчики непосредственно реагируют только на заряженные частицы. Нейтральные же частицы, например нейтроны и гамма-кванты, должны сначала как-то подействовать на вещество, чтобы возникли заряженные частицы, на которые может реагировать счетчик.

Наиболее подходящими приборами для регистрации гамма-квантов и измерения их энергии оказались сцинтилляционные счетчики с кристаллами высокой плотности (иодиды натрия и цезия с добавкой таллия), также используются пластмассы (например, полистирол) и органические жидкости. Сцинтилляционные счетчики основаны на регистрации света, испускаемого средой при прохождении через нее частицы (сцинтилляция). Сцинтилляционные счетчики могут работать значительно надежнее счетчиков Гейгера и благодаря своему высокому быстродействию точно регистрировать гораздо более интенсивные потоки частиц.

Высокую эффективность регистрации медленных нейтронов обеспечивает счетчик Гейгера, наполненный трифторидом бора, ядра которого поглощают нейтрон и испускают альфа-частицу. Это пример использования реакции деления ядер. Для регистрации быстрых нейтронов широко используется процесс, называемый упругим рассеянием. При столкновении с ядром водорода (протоном) нейтрон может передать всю свою энергию протону, который, будучи заряженной частицей, может быть зарегистрирован обычным способом.

Для энергообеспечения робота предполагается использовать ядерный реактор, поскольку, во-первых, это самый энергоемкий источник, во-вторых, реактор можно использовать для трансмутации радиоактивных веществ. Для превращения тепловой энергии в электрическую предполагается использовать ядерный термоэмиссионный генератор.

Ядерный термоэмиссионный преобразователь энергии.

Термоэмиссионный преобразователь энергии - устройство для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую на основе явления термоэлектронной эмиссии.

Термоэлектронная эмиссия была открыта Эдисоном в 1884 году. Несколько позже в 1897г. Томсон показал, что с нагретого катода эмитируются электроны. Этот эффект получил название «электронной эмиссии» - явление выхода электронов за пределы проводника.

В металле даже при невысокой комнатной температуре присутствует большое количество свободных электронов, находящихся в хаотическом тепловом движении.

На электроны, приближающиеся к поверхности, начинают действовать электрические силы, втягивающих их обратно в металл. Для выхода же электронов за пределы металла они должны обладать достаточным запасом кинетической энергии, чтобы совершить работу по преодолению удерживающих сил. Подобная работа носит название работы выхода. Она является характеристической величиной, и для каждого металла она своя.

При комнатной температуре только немногие электроны металла обладают запасом энергии, достаточным для выхода из металла. Поэтому в этих условиях эмиссия электронов практически не заметна. Увеличить число электронов, покидающих металл, можно путем сообщения электронам дополнительной энергии путем нагрева катода, что вызывает возрастание тока электронной эмиссии.

Простейший ТЭП состоит из двух электродов (катода, или эмиттера, и анода, или коллектора, изготовляемых из тугоплавких металлов, обычно молибдена, рения или вольфрама), разделённых вакуумным промежутком (рис. ). Если нагреть катод (1) до температуры равной 1100 - 2500°К, то с поверхности металла катода начнут вылетать электроны в направлении анода (Рис.1), имеющего более низкую температуру равную 700-1100°К. Если внешняя цепь ТЭП замкнута, то электроны с анода, через внешнюю нагрузку (R) вернутся на катод. Направленное движение электронов будет продолжаться до тех пор, пока между катодом и анодом будет поддерживаться разность температур.

Рис. 1.

Таким образом, часть тепловой энергии, подведенной к катоду, непосредственно преобразуется в постоянный электрический ток.

По оценкам, наилучшими показателями могут стать ТЭП, размещенные непосредственно в ядерных реакторах с урансодержащим цезиевым катодом. При температуре около 2000 градусов от них ожидают до 40% эффективности при мощности, доходящей до 1 МВт с 1м2 площади катода. В ядерных ТЭП используется тепло, выделяющееся в результате реакции ядерного деления (в реакторныхТЭП) или распада радиоактивного изотопа (в радиоизотопных).

Важные преимущества ТЭП по сравнению с традиционными электромашинными преобразователями - отсутствие в них движущихся частей, компактность, высокая надёжность, возможность эксплуатации без систематического обслуживания.

В 1970 в СССР создан первый в мире космический термоэмиссионный преобразователь-реактор "Топаз" электрической мощностью около 10 квт. Впервые «Топаз-1» был выведен на орбиту в 1987 г. в составе спутника «Космос-1818». Топливом в реакторе служил диоксид урана с 90% обогащением, теплоносителем калий-натриевый расплав. Реактор имел тепловую мощность 150 кВт. При рассчетном ресурсе в один год, уже на втором спутнике «Космос-1867» «Топаз» проработал более 11 месяцев.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

МОБИЛЬНЫЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ЯДЕРНЫХ ОБЪЕКТАХ (ПРОЕКТ).

Состав комплекса:        Автономная рабочая станция дезактивации с архитектурой i-Mobot (мобильный робот с искусственным интеллектом) и три робота-помощника с разделением задач:

 обеспечения связи и навигации (робот-связист)

 разведки и доставки опасных объектов в труднодоступных местах (робот-сталкер)

 устранения неисправностей и эвакуации персонала из опасной зоны в аварийных и чрезвычайных ситуациях (робот-ремонтник)

Стратегические задачи:        Дезактивация (обезвреживание или превращение в слаборадиоактивные отходы) радиоактивных материалов методом трансмутации в интенсивных нейтронных и протонных полях.

Тактические задачи:        Мониторинг среды (радиационная разведка) на предмет повышения радиационного фона над естественным, целенаправленный поиск (локация) и анализ источников α-, β-, γ- и нейтронного излучения в широком энергетическом спектре (доли кэВ – десятки МэВ), локализация источников радиации с помощью γ-прицела. Извлечение и доставка радиоактивных материалов к реактору, в нейтронном пучке которого будет осуществляться трансмутация, или облучение интенсивным пучком компактного протонного ускорителя в случае невозможности доставки к реактору. Дезинтеграция (измельчение) радиоактивных материалов осуществляется следующими методами: дробление, пиление или лазерное разрушение. Локализация и ликвидация аварий в радиационно-опасных зонах или составление подробных карт, разработка стратегии, координация групповой работы и вызов подкрепления в сложных ситуациях. Спасение, эвакуация людей из опасной зоны при ЧС (например, пожары высоких категорий). Предотвращение терактов с использованием ядерных зарядов.

АРХИТЕКТУРА КОМПЛЕКСА

I. АВТОНОМНАЯ РАБОЧАЯ СТАНЦИЯ.

Представляет собой мобильный робот-дезактиватор с искусственным интеллектом. Является транспортером, навигатором и источником питания для трех роботов-помощников, которые являются мобильными модулями станции. Общий вид робота (станции) показан на рис.2. Робот представляет собой герметичный корпус () на прочной несущей раме () с колесным шасси. Размеры робота 4м(длина)×2м(ширина)×1,5м(высота). Робот снабжен манипулятором (). Общий вес снаряженной станции 5500 кг. Максимальная скорость передвижения по шоссе – 100 км/ч. Максимальная высота преодолеваемого препятствия без помощи спецсредств – 1м. Максимальный преодолеваемый уклон (без помощи лебедки) - 45°.

1. Шасси робота. Поскольку доставка станции непосредственно к месту аварии не всегда возможна в условиях чрезвычайной ситуации, требуется, чтобы шасси обеспечивало высокую скорость передвижения по шоссе, хорошую проходимость по бездорожью, обладало высокой маневренностью и приспосабливаемостью при преодолении завалов. Требованиям высокой скорости и маневренности в сочетании с малым энергопотреблением однозначно удовлетворяет колесное шасси. Робот оснащен четырьмя активными колесами. Такое колесо (разработано Michelin) сочетает в себе все функции шасси (рис.3): ходовой двигатель, рулевой механизм, тормоз, активная подвеска, которая поглощает удары, выравнивает крен и приспосабливается к движению по неровностям. Все двигатели – электрические постоянного тока, максимальная мощность ходового двигателя -100кВт, максимальный крутящий момент 8000Н·м.

Вместо традиционной пневматической шины применена эластичная конструкция из тугоплавких материалов: «беговая дорожка» с обеих сторон соединена с ободом диска множеством изогнутых упругих элементов, которые выполняют функции боковин. Подбором материала и размеров этих «пружинок» можно менять характеристики шины в продольном (разгон-торможение), поперечном (управляемость) и вертикальном направлениях. Последнее позволяет передать шине часть функций подвески. Такой вариант шины удовлетворяет передвижению как в условиях бездорожья или по завалам при воздействии высокой температуры и радиации, так и по шоссе с высокой скоростью. Высокопрочный полиуретановый слой для хорошего сцепления с дорогой в экстремальных условиях прикрывается стальными лепестками, образующими высокопрофильный бронированный протектор. Защитный слой в обычных условиях опущен на уровень диска. Кроме этого, активное колесо снабжено специальными сенсорными датчиками, которые жестко закреплены на неподвижной центральной части диска. Тактильные датчики (реагирующие на силу нажатия и место контакта) предоставляют больше информации о препятствиях, нежели только визуальные датчики (представьте себя в полной темноте на ступеньках лестницы).

Коцепция активного колеса позволяет быстро ремонтировать повреждения шасси путем замены. Для повышения выживаемости и мобильности (сохранения подвижности) в тяжелых условиях робот снабжен лебедкой-самовытаскивателем. Для обеспечения устойчивости робота при работе манипулятора в шести точках рамы иеются шесть телескопических упоров (). Эти упоры могут быть использованы как домкраты для преодоления препятствий или выполнения ремонтных работ на шасси (например, установка защиты бронированным протектором).

2. Корпус робота – сварной, герметичный. С бортов, носа, кормы и снизу защищен броней с теплоизоляционным слоем, способным выдерживать нагрев до 1100°, что дает возможность работы в очаге пожара. Внутри корпуса расположена ядерная энергетическая установка () и трансмутационный бланкет (), окруженные слоем комбинированной противорадиационной защиты, а также протонный ускоритель () с источником питания и бортовой комьютер () в специальном противорадиационном кожухе. Сверху корпуса расположен радиатор () для охлаждения теплоносителя реактора. Охлаждение принудительное, электрическими вентилляторами. Сверху в специальной нише в кормовой части находится мобильный модуль связи (робот-связист). В передней части корпуса в специальных отсеках расположены робот-сталкер () и робот-ремонтник ().

3. Энергетическая установка Ядерная энергетическая установка с проектной тепловой мощностью 1000кВт состоит из малогабаритного ядерного реактора на быстрых нейтронах, обладающего высокой степенью безопасности и большим нейтронным выходом, и термоэмиссионного преобразователя тепловой энергии в электрическую с КПД 50%. Значительная часть электрической энергии (до 300кВт) используется для работы протонного ускорителя. В специальной приреакторной зоне производится переработка (дезактивация) опасных радионуклидов в интенсивном нейтронном пучке. Реактор на расплавах солей, использующий в качестве теплоносителя смеси расплавов солей (фторидов Li — лития, Be — бериллия, Zr — циркония, U — урана). Такой реактор обладает целым рядом достоинств:

а)        Низкое давление в корпусе реактора — позволяет использовать очень дешёвый корпус, при этом исключается целый класс аварий с разрывом корпуса и трубопроводов охлаждающего контура.

б)        Фториды солей, в отличие от жидкого натрия, практически не взаимодействуют с водой и не горят, что исключает целый класс аварий, возможных для жидкометалических реакторов с натриевым теплоносителем.

в)        Высокие температуры охлаждающего контура — более 500°C, обеспечивают высокую эффективность термоэлектрического преобразователя.

г)        Возможность организовать непрерывный вывод продуктов деления из охлаждающего контура и его подпитку свежим топливом из трансмутационного бланкета.

д)        Высокая топливная эффективность.

е)        Возможность использования ториевых топливных циклов, что значительно расширяет и удешевляет топливный цикл.

ж)        Возможность работать в режимах с постоянным изменением мощности.

Реактор имеет специальное окно (дивертор) для ответвления части нейтронов в особую подкритическую зону (бланкет), где производится трансмутация (выжигание) радиоактивного материала в безопасном для реактора режиме. Темпом реакции управляет источник «внешних» нейтронов на основе протонного ускорителя. В ходе трансмутации производится анализ продуктов реакции, оценка времени полураспада продуктов, возможности последующего использования в качестве ядерного топлива для собственного реактора. Во всех режимах производится жесткий контроль подкритичности в реакторной зоне и бланкете, просчет возможных темпов роста скорости реакции с учетом состава трансмутируемого топлива и внешнего радиационного фона по специальному самообучающемуся (генетическому) алгоритму.

4. Манипулятор робота (рис.4) состоит из подвижной «руки» () и трехпалого захвата(). «Рука» состоит из двух подвижносочлененных звеньев и имеет 7 степеней подвижности. «Рука» не имеет жесткой стрелы и может менять длину. Каждый палец захвата состоит из двух подвижно-сочлененных «фаланг». Вместо трехпалого захвата может быть установлен грейферный захват, гидромолот со сменным инструментом, гидроножницы.

Привод нижней платформы «руки» и платформы захвата – полноповоротный, с червячной передачей и двигателем постоянного тока.

Приводы остальных подвижных звеньев - актуаторы- (рис.5) – телескопические комбинированные, объединяющие ролико-винтовую электрическую передачу (рис.6) и гидромасляный цилиндр.

Приводы двух типов: одноступенчатые и двухступенчатые (состоят из одной или двух ступеней удлинения). Гидроцилиндр обладает большой тягой, однако быстродействие его и точность ограничены.

Когда не требуется развивать большое усилие, используется ролико-винтовая передача с приводом от электродвигателя. Ролико-винтовая передача обладает и достаточно большим передаваемым усилием, и достаточной точностью хода. К тому же такой двойной (электро-гидравлический) привод более надежен: в случае выхода одного механизма из строя привод почти не теряет работоспособность.

5. Кибернетическая часть.

Робот оснащен гибридной системой навигации (использующей как глобальную пассивную систему типа GPS, так и локальную активную – машинное зрение). Робот оснащен системой машинного зрения в разных диапазонах: видеокамеры (от ИК до УФ), лазерный дальномер (ИК), сонар (ультразвук). Специализированный чип, реализующий алгоритмы нейронных сетей, выполняет промежуточную интеллектуальную обработку мощного потока данных от видеодатчиков. Благодаря этому бортовая система получает уже готовые распознанные образы, передача которых не требует большого быстродействия и лучше защищена от помех.

Персональная навигация (ориентация в пространстве, равновесие, информация тактильных датчиков) построена на основе инерционной системы, действующей по принципу внутреннего уха человека (аппарат равновесия). Использумые микроэлектрические гироскопы хороши и тем, что в их основу заложены механические элементы, работу которых в отличие от электронных систем невозможно нарушить.

Защита видеокамер и электронных блоков. Для защиты электронных блоков и телекамер были подобраны соответствующие материалы: парафин, полиэтилен, полипропилен (кадмированный и борированный).

Бортовая управляющая вычислительная система (бортовой компьютер) робототехнического комплекса может функционировать в «жестких» условиях эксплуатации с высоким уровнем радиации и высокой температуре. Система искусственного интеллекта основана на технологии нейронных сетей, имеет иерархическую структуру (наподобие человеческого мозга).

Использование технологии ультратонких слоев кремния на сапфировой подложке дает ряд преимуществ:

• сапфировая подложка не поглощает, не искажает и не смешивает радиочастотные сигналы, благодаря которым работает процессор;
• требуется в пять раз меньшая мощность по сравнению с другими технологиями (сапфир не проводит электрический ток и не ослабляет сигналы);
• на сапфировой подложке уживаются и пассивные (катушки, конденсаторы), и активные (транзисторы) элементы, что обеспечивает высокую компактность устройств на основе этой технологии.

Особо ответственные электронные блоки (отвечающие за работу аварийных систем реактора, бланкета, ускорителя, связи, шасси и манипулятора) продублированы схемами на основе вауумной микроэлектроники (аналог электронных ламп), практически не чувствительными к радиации и мощным электромагнитным импульсам (радиопомехам).

II. РОБОТЫ-ПОМОЩНИКИ.

Робот-сталкер.

Обеспечивает доступ в труднопроходимые места, осуществляет разведку, доставку опасных грузов, эвакуацию.

Шасси: 8 переставных опор-ходуль с гидравлическим приводом, снабженных присосками для передвижения по отвесным поверхностям (рис.).

Робот-ремонтник.

Осуществляет ремонтные и спасательные работы, снабжен корпусом полугуманоидного типа и двумя манипуляторами (рис.). Имеет набор инструмента, плазменную горелку, аргоновый сварочный пост. Возможно применение для эвакуации людей из опасной зоны.

Шасси: Четырехсекционное, гусеничное, с изменяемой геометрией (рис.).

4. РОБОТ-СВЯЗИСТ. Установление спутниковой связи, подача сигнала бедствия, курьер.

Шасси: Гусеничное, с изменяемой геометрией (рис.).

Навигация всех роботов-помощников: персональная, активная.

Питание: аккумулятор, кабель.