hexj9 |
2018-05-22 17:57 |
2011年的地震和海啸在日本最大福岛核电站引发了毁灭性灾难,核辐射的清理工作需要几十年才能完成。然而人力有时而穷,这就需要无数机器人“献身”。 在探测任务进行的前一天晚上,松崎健二(Kenji Matsuzaki)无法入眠。在过去一年多的时间里,他所在的工程师团队始终在开发一种小机器人——一小太阳鱼(Little Sunfish)。这种机器人与面包圈大小相当,颜色红白相间,配备有五个螺旋桨、一个透明的圆顶、前置和后置摄像头以及大量传感器。小太阳鱼机器人被设计在强烈的核辐射、完全黑暗或水下环境中作业。经过三个月的测试、训练和微调,研究人员认为它已准备好完成自己的使命,即在福岛第一核电站三座堆芯融化的核反应堆中找到失踪放射性燃料,并拍摄照片。 2011年的地震和海啸袭击了日本东北部,并将福岛核设施及其周边地区变成放射性废墟,至今已经过去很多年了。在这段时间里,没有人能够确定三个堆芯熔毁的核反应堆里数百吨核燃料的具体去向。这些铀燃料由于过热而变成了岩浆状,并烧穿了钢质容器泄露出去。我们只知道这么多,在那之后发生了什么却一无所知。所有核燃料都从反应堆里流出来了吗,还是有些依然留在里面?它们是堆成一堆,摊在水坑里,还是飞溅到墙上?如果不知道这些问题的答案,几乎就不可能想出清理它们的计划。
▲图1:在东芝的研究设施内,工程师们正看着水池(左图)。像太阳鱼(右)这样的机器人在被部署到核反应堆中之前,首先要在这里进行测试? 而处理这些核燃料已经成为当务之急,每天都有多达165吨的地下水渗入反应堆中,并受到辐射污染。而且有可能再次发生地震或其他灾难事件,导致反应堆再次破裂,促使辐射泄漏到空气、海洋中。人类无法进入福岛核反应堆的核心区去寻找丢失的燃料,因为我们无法忍受致命剂量辐射的威胁。为此,这项工作必须由机器人来完成。 不过,此前从来没有机器人完成过这样的任务。许多机器人已经尝试过,但都以失败告终。它们有时候会被碎片绊倒,厚厚的混凝土墙也会影响它们的无线信号传输,辐射甚至污染了它们的微处理器和摄像头组件。最终,这项任务落在了松崎健二的身上。松崎健二现年41岁,是东芝(Toshiba)旗下核技术部门的资深科学家。他正帮助建造一台有用的机器,它不会像其他机器人前辈那样成为探测核反应堆而牺牲的“尸体”。 仅仅是把小太阳鱼机器人及其支持装置送入巨大的混凝土建筑内(这里有受损的核反应堆)就用了两天时间。四个独立的团队轮流设置控制面板、电缆卷筒和机器人需要的其他设备。即使是穿着全套防护服,每组工作人员也只能在建筑物内呆上几分钟,在便携式照明设备的帮助下,在机器、管道和人行道的“灌木丛”中穿梭。 当一个团队达到每日最大辐射剂量时,就会被其他团队取代。松崎健二本人曾亲自进入里面做了两次尝试,对小太阳鱼机器人进行最后的调试。在夏天的高温条件下,面罩下和防护服内汗流不止。每当便携式显示器上显示,他已经达到每天能够忍受的最大辐射剂量时,他的神经都会随之跳动。 所有努力都是为了让小太阳鱼机器人花三天时间绘制核反应堆残骸中的地图,以寻找失踪核燃料的踪迹。松崎健二将在大约500米外的控制室监测其进展,旁边是来自其雇主——东芝和东京电力公司(Tepco)的六位高管。东京电力公司是这家核电站的所有者。松崎健二的成功(或者失败)将每天向全世界直播。 除了迫在眉睫的危险之外,清理福岛核电站仍然是修复日本能源产业形象的关键。在灾难发生后,日本关闭了数十座核电站,尽管这些核电站提供了该国27%的电力供应。为了弥补电力供应缺口,日本不得不大量增加昂贵化石燃料的进口。在经过几年的安全升级之后,有些核电站已经被允许重新启动,但福岛核危机却让该行业付出了巨大代价。民意调查一致表明,大多数公众反对核能发电。日本两名前首相(包括在灾难发生时就职的一名首相)也已经改变态度,从支持核电转向呼吁根除核电。 这场灾难也对全球核工业造成了沉重打击。此前,全球核工业已经获得了许多环保人士的青睐,因为它是化石燃料的一种无碳替代品。但在灾难发生后,德国宣布将逐步淘汰核电,越南放弃了新建核反应堆的计划,整个行业都陷入了被动之中。现在提议建造核反应堆的人都必须回答这个问题:我们怎么知道它不会成为下一个福岛? 不出所料,在这次探测任务的前几晚,松崎健二感受到了巨大压力。他向自己的老板Akira Tsuyuki坦承:“我做过关于失败的噩梦。”后者回答称“我也是”。2017年7月18日深夜,距离任务开始时间只剩下几个小时,松崎健二躺在那里,没有任何睡意,他想知道自己团队的技术是否能应对福岛核危机。
▲图2:福岛第一核电站六个反应堆中的两个
▲图3:一号核反应堆的外部建筑 2011年3月11日发生的大地震是日本有史以来最大的一次地震,震级达到里氏9.0级。它摧毁了日本东北部,引发一系列海啸,导致近16000人死亡。海啸还导致福岛第一核电站断电,促使反应堆核心中的循环冷却系统失效。在接下来的几天里,当东京电力公司的工程师们用手电重新恢复控制时,核电站六个反应堆中的三个(分别为一号、二号以及三号核反应堆)堆芯已经融化。损毁造成气体爆炸,导致放射性粒子(如碘、铯和钚等)被释放到空气中。日本政府下令方圆20公里范围内的所有人撤离,最终有16.5万人流离失所。 政府官员最初估计,清理核电站、净化周围地区以及补偿受灾者需要大约40年时间,花费高达500亿美元。但在2016年12月份,花费数字增长了两倍多,达到了1880亿美元。据彭博社报道,当时日本经济产业省大臣世耕弘成(Hiroshige Seko)在接受记者采访时说:“我们从未经历过像福岛这样大的灾难。凭借我们有限的知识,我们很难做出准确的预测。” 与世界上最严重的核灾难相比,福岛核电站的清理工作要多得多,也复杂得多。切尔诺贝利(Chernobyl)发生事故的核反应堆实际上被混凝土和钢铁包裹起来了。相比之下,三里岛(Three Mile Island)核事故规模也很小。只有一个反应堆熔化了,没有发生燃料泄漏事件。负责监督三英里岛清理工作的美国人莱克·巴雷特(Lake Barrett),从2013年开始担任东京电力公司和日本政府顾问,他承认:“福岛核电站的清理难度要大得多。”
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