КРЫМСКИЙ ПОРТАЛ ЧЕРНОБЫЛЬЦЕВ - ЧЕРНОБЫЛЬСКИЙ СПАС

Использование БПЛА-лидар проходит испытания в сложной местности Чернобыльской зоны отчуждения. Цель команды Бристольского университета - продемонстрировать, что в случае ядерного инцидента можно было бы использовать дрон вместо пилотируемого самолета для предоставления ситуационных данных о распространении и интенсивности излучения в реальном времени.

Выброс радионуклидов на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) в 1986 году остается самой значительной ядерной аварией в истории гражданской атомной энергетики. Прилегающая территория, известная как Чернобыльская зона отчуждения (ЧЗО), является одной из самых сильно радиоактивно загрязненных территорий на планете. После такого крупномасштабного выброса радиоактивного материала в окружающую среду критически важно эффективно определить пространственное распределение радиоактивности. Значительный запас высокорадиоактивных материалов все еще остается в поверхностной среде ЧЗО, а также недостаточно радиологического мониторинга и осведомленности об опасностях. Мониторинг и понимание воздействия нынешнего и меняющегося характера радиоактивного загрязнения как на земле, так и в воздухе,

Проект по карте Чернобыля
Британский Бристольский университет реализует несколько проектов робототехники в тесном сотрудничестве с местными украинскими институтами, чтобы удовлетворить потребность в радиационном картировании в ЧЗО. Проект «Картирование Чернобыля» направлен на повышение эффективности мониторинга и картирования, а также на разработку новых эффективных методов, которые почти полностью устраняют прямой риск для человека. Профессор Том Скотт, руководитель проекта, комментирует: «Эта уникальная среда также дает нам возможность испытать новые беспилотные авиационные системы (БПЛА) с неподвижным крылом, оснащенные функцией радиационного картирования, чтобы продемонстрировать, что в случае ядерного инцидента это может быть можно использовать БПЛА вместо пилотируемого самолета для предоставления ситуационных данных в реальном времени о распространении и интенсивности излучения.

Команда Бристоля на месте
Команда очень многопрофильная, охватывающая воздушную, наземную и подводную робототехнику, с членами группы робототехники, в основном имеющими инженерное и физическое образование и опыт. Помимо текущего чернобыльского проекта, группа участвовала в нескольких других типах геофизических исследований с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА или «дронов»), включая гиперспектральные и тепловизионные изображения. Однако в последние годы они сосредоточили свое внимание на атомной промышленности, составляя карты как антропогенных, так и естественных источников излучения. Предыдущие исследования включали развертывание БПЛА с гамма-картированием в различных местах по всему миру, включая Великобританию, США, Японию, Румынию, Португалию и ОАЭ. Например, они работали в тесном сотрудничестве с вулканологами, чтобы измерить и нанести на карту шлейфы вулканического газа в удаленных местах, где, как и в случае ядерных объектов, проблемы безопасности исключают физический доступ. Команда установила датчики в жерло вулкана, чтобы помочь предсказать крупные извержения. Эти развертываемые датчики, названные «Яйца дракона», будут дорабатываться в будущем, чтобы обеспечивать более регулярные измерения между менее частыми событиями картирования.

За десятилетия, прошедшие после аварии в Чернобыле, технологии дистанционного / автоматизированного определения характеристик значительно продвинулись вперед. В частности, БПЛА с возможностью картирования радиации неоднократно демонстрировали отличные результаты, когда дело дошло до картирования радиации в условиях после бедствий и вокруг них. На протяжении этих проектов технология продолжала развиваться, становясь более автоматизированной, точной и чувствительной. Для текущего проекта команда разработала и внедряет ряд передовых сенсорных систем, собирающих данные в реальном времени в CEZ.

БПЛА-лидар: наиболее подходящий подход
Лидар считался подходящим подходом по сравнению с традиционными методами пилотируемых самолетов, которые позволяют быстро отображать большие площади, но имеют существенные недостатки в некоторых контекстах. К ним относятся низкое пространственное разрешение из-за высоты полета самолета и риск воздействия потенциально вредного ионизирующего излучения для операторов. LidarPod от Routescene был идеальной системой для использования, поскольку он позволяет собирать точные данные с выходными данными с высоким разрешением и может быть развернут в сложных, опасных условиях, таких как этот ядерный объект. Доктор Киран Вуд, специалист по воздушной робототехнике проекта, рассказывает: «Одна из целей исследования - разработать более точный метод картирования диаграммы направленности на местности. Часть этого процесса требует высокоточной 3D-модели физической структуры и местности. Лидар - идеальный выбор для трехмерного картографирования сложной местности.

Поскольку большая часть радиоактивного материала содержится в земле, нам также нужна была модель только с обнаженной землей, и постобработка лидара может обеспечить это с высокой точностью ». Фотограмметрические методы использовались вместе с системой LidarPod, поскольку они также могут создавать высокоточные 3D-модели структур и местности. Помимо картографирования с помощью гамма- и лидарных датчиков, беспилотные летательные аппараты также были оснащены камерами, которые позволили команде параллельно собирать наборы фотограмметрических изображений. Как правило, обработка данных фотограмметрии для этих равнинных участков происходила быстрее. Однако, по словам Вуда, лидар был бы более полезен в некоторых сложных контекстах CEZ, включая почти вертикальные структуры. Поскольку большая часть радиоактивного материала содержится в земле, нам также нужна была модель только с обнаженной землей, и постобработка лидара может обеспечить это с высокой точностью ». Фотограмметрические методы использовались вместе с системой LidarPod, поскольку они также могут создавать высокоточные 3D-модели структур и местности.

Как правило, обработка данных фотограмметрии для этих равнинных участков происходила быстрее.

Однако, по словам Вуда, лидар был бы более полезен в некоторых сложных контекстах CEZ, включая почти вертикальные структуры. а постобработка с помощью лидара может обеспечить это с высокой точностью ». Фотограмметрические методы использовались вместе с системой LidarPod, поскольку они также могут создавать высокоточные 3D-модели структур и местности. Помимо картографирования с помощью гамма- и лидарных датчиков, беспилотные летательные аппараты также были оснащены камерами, которые позволили команде параллельно собирать наборы фотограмметрических изображений. Как правило, обработка данных фотограмметрии для этих плоских участков местности выполнялась быстрее. Однако, по словам Вуда, лидар был бы более полезен в некоторых сложных контекстах CEZ, включая почти вертикальные структуры. БПЛА также были оснащены камерами, что позволило группе параллельно собирать наборы фотограмметрических изображений. Как правило, обработка данных фотограмметрии для этих равнинных участков происходила быстрее. Однако, по словам Вуда, лидар был бы более полезен в некоторых сложных контекстах CEZ, включая почти вертикальные структуры. БПЛА также были оснащены камерами, что позволило группе параллельно собирать наборы фотограмметрических изображений. Как правило, обработка данных фотограмметрии для этих равнинных участков происходила быстрее. Однако, по словам Вуда, лидар был бы более полезен в некоторых сложных контекстах CEZ, включая почти вертикальные структуры.

Данные лидара, собираемые командой в CEZ, могут быть использованы для других целей, например, для оценки объема растительности. Большое количество радиоактивности попало в деревья и растения в окружающей среде через их корневые системы, поскольку они росли с годами. Лесные пожары - обычное явление в ЧЗО и прилегающих районах. Лесной пожар в «Рыжем лесу», лесистой местности, расположенной ближе всего к реактору и, следовательно, наиболее сильно загрязненной, может вызвать выброс радиоактивных частиц, присутствующих в деревьях. В этом контексте оценка объема сгоревшего материала, сделанная бристольской группой, может быть использована для прогнозирования воздействия пожара на регион, таким образом поддерживая местные цели в области безопасности, планирования и управления.

Характеристики нанесенной на карту территории
Окрестности, которые команда нанесла на карту на сегодняшний день с помощью аэрофотоснимка, в основном представляют собой заново природу. Первоначально это были небольшие города, деревни и промышленные объекты, но многие строения и леса были снесены и захоронены во время ликвидации последствий стихийных бедствий. Рельеф теперь представляет собой смесь остатков этих построек, некоторых естественных лесных массивов и некоторых недавно посаженных деревьев для сохранения целостности почвы. Рельеф очень ровный, что идеально подходит для этого исследовательского исследования, поскольку упрощает требования к схеме полета и позволяет использовать единую постоянную высоту.

Первичным измерением является интенсивность гамма-излучения, которое довольно легко может проходить через десятки метров воздуха. Вуд объясняет: «Установив гамма-детектор на БПЛА и пролетев над местностью, можно картировать изменения измеренной интенсивности гамма-излучения, а затем постобработка позволяет интерполировать измерения в полную карту. Затем локализация стала относительно простой, поскольку горячие точки четко обозначены очень локализованными пиками измеренной интенсивности излучения. Все измерения имеют геотеги с помощью приемников GNSS, поэтому визуальная интерпретация гамма-карты может сказать нам долготу и широту горячих точек излучения ».

Безопасность и управление рисками
Вся территория, окружающая поврежденный реактор № 4, была загрязнена выпадениями в результате взрыва и пожара, а уровень гамма-излучения во многих районах остается повышенным. Однако с 1986 года интенсивность излучения существенно снизилась. Основная радиационная опасность - это сам реактор, а также несколько ограниченных территорий с аномально высокой активностью, включая Рыжий лес непосредственно к западу от ЧАЭС. Районы в центре Рыжего леса по-прежнему слишком радиоактивны, чтобы добраться до них, поэтому дистанционная инспекция с использованием робототехники необходима. Чтобы преодолеть эти проблемы с доступом, команда строго придерживалась безопасных зон, в которых доказано приемлемо низкий уровень радиации, и развернула дроны из этих безопасных зон над зонами, в которых радиация была выше. Хотя дроны подвергались более высокому уровню радиации в этих областях, это не сделало их радиоактивными сами по себе. Поскольку заражение могло произойти только в том случае, если транспортные средства коснулись поверхности, БПЛА оставались безопасными для операторов в перерывах между полетами.

Текущие проблемы, с которыми сталкиваются
CEZ по-прежнему закрыт для любых коммерческих объектов, и единственные жители в регионе - это люди, работающие и солдаты службы безопасности. Одна из основных проблем, с которой сталкивается команда, - это работа с ограниченными возможностями, включая отсутствие связи с мобильной связью. Поэтому бригада должна быть самодостаточной и автономной, выполняя операции с использованием оборудования, которое может быть доставлено на грузовике. Однако, несмотря на все усилия по обеспечению безопасности, некоторые риски все же существуют. Например, если что-то пойдет не так, помощь извне будет очень затруднена. Это еще больше усложняется невозможностью напрямую оценить наличие или высоту каких-либо препятствий. Команда преодолела это, разработав двухэтапный подход к планированию полета: во-первых, многороторный БПЛА вручную управлялся для оценки минимально приемлемой высоты, а во-вторых, Самолет был запрограммирован на выполнение обширной съемки. Важно минимизировать высоту, поскольку она напрямую влияет на разрешение получаемых карт.

Важность проекта и его результаты
Конечным продуктом исследования, проведенного командой из Бристоля, стала более точная гамма-карта целевых территорий, которой они были предоставлены украинским партнерам команды. Для университетских исследователей конечным продуктом проекта была разработка новых методов. Это была первая демонстрация беспилотного летательного аппарата с неподвижным крылом для картографирования радиации с гораздо большей дальностью и зоной покрытия, чем его многороторные аналоги. Команда продолжает совершенствовать алгоритмы постобработки данных с использованием собранных уникальных данных. Для тех, кто управляет и контролирует зону, будут разработаны мощные инструменты.

Некоторые из полученных карт были реализованы в апреле 2020 года для поддержки ответных мер на обширные лесные пожары, начавшиеся в ЧЗО, которые опустошили регион и начали двигаться в сторону Рыжего леса. Были опасения по поводу крупного радиоактивного выброса, поэтому карты радиации использовались Метеорологическим бюро Великобритании, а затем НАСА для моделирования вероятных сценариев выброса. К счастью, пожары были потушены дождем, прежде чем они достигли Рыжего леса.

Следующие шаги и планы на будущее
В Бристольском университете работает очень сильная команда ядерных робототехников. Они продолжают работать с ЧАЭС над картированием, а также над разработкой новых устройств, датчиков и методов для оказания помощи в восстановительных работах. COVID-19 отложил полевые испытания новых устройств. Однако команда планирует вернуться как можно скорее, чтобы продолжить работу над этим важным проектом.

https://contamination.zone/2021/08/25/mapping-radiation-in-chernobyl/

Если Вам понравилась новость поделитесь с друзьями :

html-cсылка на публикацию
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

• Share this on Facebook
• Tweet This!
• Add this to Google Bookmarks
• Add this to Yandex.Bookmarks
• Blog this on Blogger