Российские ученые создали летающего робота, которому не страшна радиация

20 тыс. облученных, 160 тыс. переселенцев и безжизненные земли на 40 лет 

Жадность и коррупция в Японии послужили причиной аварии на АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года. В стране, которая считается мировым лидером робототехники, на то время не было создано ни одного адекватного устройства для мониторинга местности. Это в том числе повлияло на распространение заражения: никто своевременно его не фиксировал, что вызвало заторможенную эвакуацию людей из опасных районов.

«Фукусима-1» подверглась воздействию землетрясения магнитудой 9, которое носит название «опустошительное». Стены у некоторых зданий буквально обваливались, а трещины расползались прямо на глазах со скоростью до 2 см в секунду. За землетрясением последовало разрушительное цунами с высотой волны до пятого этажа.

Аварийная защита сработала в штатном режиме и остановила работу трех энергоблоков из шести. Однако спустя час из-за цунами было прервано электроснабжение. Без достаточного охлаждения во всех трех работавших до аварийной остановки энергоблоках начал снижаться уровень теплоносителя, и стало повышаться давление, создаваемое образующимся паром. Первая серьезная ситуация возникла на злополучном энергоблоке №1.

Читайте также из рубрики Наука: Отставить крушение: российские ученые смогут предотвращать авиакатастрофы в условиях обледенения

Далее, как по часам, 12, 14 и 15 марта происходило по взрыву на энергоблоках – от №1 до №3. Каждый взрыв высвобождал в атмосферу огромное количество опасных отходов. После этого со станции был эвакуирован весь персонал. Вести борьбу с катастрофой остались 50 инженеров. Люди видели клубы белого дыма в области и блока №4, но из-за отсутствия необходимого персонала, тяжелой радиационной обстановки и систем разведки местности, они даже не могли понять, был ли там взрыв, и ориентировались по шуму.

К энергоблокам необходимо было подвести морскую воду. Использовались вертолеты, полицейские грузовики с водяными пушками и пожарные машины. Выполнению задачи мешал мусор и завалы, их нужно было убрать. При этом необходимо было не только следить за поврежденными блоками, но и сохранять в нормальном состоянии блоки №5 и №6.

Всю эту работу выполняли 50 человек. Ситуация усугублялась усиливающейся радиацией после каждого сброса пара, которое вынуждало людей прятаться в укрытия. Из-за отсутствия средств мониторинга местности не было проведено анализа функциональных систем. Никто не знал, насколько они повреждены.

Смельчакам 17 марта пришли на помощь еще 130 человек. Это были солдаты Сил самообороны, пожарные и полицейские. Все они были пожилыми людьми. 

«Атомные самураи» 

Тридцатикилометровая зона отчуждения. Почти 200 человек вызвались добровольцами на смертельно опасную работу. Эти люди стали для японцев настоящими героями. Их называли в прессе «камикадзе», «самураями» или, по чернобыльской терминологии, «ликвидаторами». Даже сменяясь каждую четверть часа, чтобы избежать слишком длительного облучения, они набирали высокие дозы радиации.

Правительство Японии установило допустимый максимум облучения для ликвидаторов до 250 миллизиверт (мЗв) или 25 бэр. Нормальный радиационный фон составляет 1-10 мЗв в год. При флюорографии мы получаем около 0,5 мЗв, за час полета на самолете – 0,1 мЗв. Если получать больше 50 мЗв в год (предельно допустимая доза облучения операторов на атомных объектах), то возникает серьезный риск заболевания раком, а если за раз получить 300 мЗв, может начаться лучевая болезнь (за этим порогом начинается выпадение волос, рвота, сбоит иммунная система).

Максимальный уровень радиации, зафиксированный вблизи реактора «Фукусимы-1», составил 1000 мЗв в час, а на границе аварии – 4 мЗв в час. Чтобы заболеть лучевой болезнью, достаточно было 18 минут провести рядом с реактором или трое суток неподалеку от границы. При отсутствии систем мониторинга местности, такой разброс лишает возможности производить расчеты и оперативно выстраивать стратегию для ликвидации последствий ЧС.

Читайте также из рубрики Наука: Детектор томских ученых поможет распознавать бомбы на расстоянии до 50 метров

С этими рисками ликвидаторы живут и готовы мириться – в этом сам смысл их профессии, как говорит Марк Фожас, штатный спасатель на французской АЭС Дампьерр: «Это часть моей работы, моей ответственности как сотрудника АЭС. И я, и все мои коллеги этот риск осознаем и учитываем».

Не все ликвидаторы из Чернобыля могут сказать то же самое – среди 600 тыс. человек, участвовавших в устранении последствий катастрофы, многие вспоминают, что были брошены на работы без подробного информирования об опасности. Один из ветеранов, проживших чернобыльское пекло 1986 года и вышедших из него живым, рассказывает: «Нам сказали, что прилетит генерал. Он прилетел и сказал: “Я 2 тыс. заражу, а 200 млн будут жить”. Так они и оставили нас. Бросили на реактор убирать мусор». 

Фото: Reuters

Лопаты и ледяной душ 

Самая первая в СССР радиационная авария носит название «Кыштымская». Местом происшествия стал комбинат «Маяк», расположенный в закрытом городе Челябинск-40, сегодня называемом Озерск. Здесь 29 сентября 1957 года взорвалось хранилище радиоактивных отходов: бетонное защитное перекрытие весом 160 тонн просто отлетело в сторону, а опасные отходы выбросились на высоту до 2 км.

Поднявшиеся в воздух радиоактивные элементы сформировали облако и выпали, накрыв район площадью 23 тыс. кв. км, где проживали 270 тыс. человек в 217 населенных пунктах – эта область получила название Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС). До сих пор точное количество жертв катастрофы неизвестно.

В первые дни из опасной зоны вывезли военнослужащих и заключенных из колонии, которая находилась неподалеку. Однако около 1100 жителей близлежащих деревень начали эвакуировать только спустя 7-14 дней после аварии. В газете «Челябинский рабочий», которая вышла 6 октября, писали: «В прошлое воскресенье вечером многие челябинцы наблюдали особое свечение звездного неба. Это довольно редкое в наших широтах свечение имело все признаки полярного сияния». Людей держали в неведении. Власти спохватились только после того, как начали осознавать масштаб трагедии.

Юрий Антонюк, принимавший участие в ликвидации последствий, рассказывал в интервью газете КП: «Наш стройбат перебросили туда в срочном порядке и без каких-либо объяснений. Привезли глубокой ночью. Встретили нас чекисты. Они-то были, считай, основными жителями Челябинска-40 помимо семей работников комбината: ученых и инженеров. А далее: лопаты в руки – и в две смены какую-то опасную пыль сгребать! О том, насколько она опасна, нам не сообщили. Больше скажу: мы понятия не имели, чем этот комбинат вообще занимается. Только потом от гражданских прослышали».

Читайте также из рубрики Наука: Психическое состояние человека определят по его речи благодаря разработке саратовских ученых

У ликвидаторов не было ни приборов для измерения радиации, ни защитных костюмов. Они даже не знали, какую дозу облучения получают. Юрий Гаврилович вспоминал: «Дозиметры, костюмы – тогда это была фантастика. Холодный душ – вот и вся наша защита. Горячей водой мыться было запрещено – она поры расширяет. Если забьется радиоактивная песчинка – ее уже не вымыть. Пока не перестанешь фонить на проходе через рамку, перемываться приходилось по несколько раз. А зимой это пытка: вода же ледяная!» Юрий Антонюк накопил дозу в 10 раз выше нормы. «Для проживающих в те годы в районе Кыштыма это вообще не доза была. С малышами вообще страшно было – мы там насмотрелись на такие уродства», – рассказывал ликвидатор.

Лишь спустя месяц после аварии правительственная комиссия провела обследования и установила, что некоторые населенные пункты находятся в опасной зоне. Было принято решение об отселении еще 4650 жителей. В течение двух лет в деревнях, подвергшихся радиационному загрязнению, специальные механизированные отряды произвели уничтожение и захоронение строений, продовольствия, скота и другого имущества людей. Всего было переселено более 12 тыс. человек. На территории ВУРСа ввели временный запрет на хозяйственную деятельность. Однако многие люди остались здесь жить, даже несмотря на то, что в результате аварии радиоактивному загрязнению подверглись водоемы, пастбища, леса и пашни.

В 1968 году на особо загрязненной части ВУРСа был создан Восточно-Уральский заповедник. Даже спустя 60 лет после аварии он закрыт для посещения, так как уровень загрязнения внутри все еще опасен для человека. При этом заповедник играет важную роль в проведении научных исследований, связанных с радиацией. 

Фото: Reuters

Что могло бы помочь 

Этот вопрос давно не давал покоя шестерым ученым из Томского государственного университета. Они создали и запатентовали многофункционального «робота-разведчика» для мониторинга территорий с химической и радиационной загрязненностью. Он имеет возможность перемещаться не только по поверхности (грунт, вода, снег, лед) но и по воздуху в любых плоскостях. Причем пространственное положение робота определяется вне зависимости от ориентации, скорости движения и времени суток.

С помощью робототехнического комплекса (РК) можно получить практически любую информацию об окружающей среде. На нем установлены датчики, которые определяют состав грунта и воздуха, цветная 3D видеокамера, тепловизор и прибор ночного видения, магнитометр-миноискатель, приборы радиационной и химической разведки, измерители температуры и скорости ветра, определитель координат на базе GPS/ГЛОНАСС. Робот имеет автономно подзаряжаемый блок питания и автопилот.

Благодаря системам технического зрения и элементам искусственного интеллекта робот хорошо ориентируется в пространстве и имеет высокую маневренность. Он может разворачиваться на ограниченной территории, например, на лестничной клетке, что позволяет использовать его внутри здания.

Более того, с помощью разработки ученых можно электронно или механически размечать опасные участки территории, что существенно облегчает работу полевым специалистам. Робот передает точные координаты, благодаря которым составляется карта опасной зоны. В качестве визуальных меток могут использоваться поисково-спасательные маячки, которые легко отследить по GPS. Из-за ярких мигающих светодиодов их видно даже с вертолета.

Самое важное, что пилот РК может исследовать зараженную местность на безопасном расстоянии, не опасаясь за свою жизнь. Робот отправляет изображение в зашифрованном виде. Команды, которые поступают с центрального пульта управления, также кодируются, что позволяет обеспечить высокий уровень защиты информации. Чтобы обеспечить широкий функционал дрона, ученые написали три компьютерных программы, на которые оформлены патенты. Аналоги есть в США, но российский робот отличается от них своим быстродействием.

Несмотря на небольшой вес – 15 килограмм вместе со всем оборудованием – робот способен транспортировать груз массой до 100 килограмм. Это делает его пригодным для спасения людей в ситуации, когда в зараженную зону не могут попасть сотрудники специальных служб.

Фото: Flickr / IAEA Imagebank

Надежда на будущее 

Один из главных разработчиков «робота-разведчика» профессор факультета инновационных технологий ТГУ Владимир Сырямкин рассказывает: «Робот многократно опробован в различных полевых условиях. Часть тестовых испытаний проводилась на территории предприятий “Росатома”. Подтверждены все тактико-технические характеристики: точная ориентация на местности, высокая проходимость в разных условиях – по песку, поверхности болот, перелеты через препятствия, перемещение полезного груза в заданный пункт и так далее».

РК уже получил высокую экспертную оценку на нескольких крупных выставках. В том числе его оценили на «Интерполитехе» – ежегодной международной выставке средств обеспечения безопасности государства.

Наличие патента позволит ученым заняться производством «робота-разведчика» для структур, чья работа связана с повышенной опасностью. По словам Сырямкина, изобретением заинтересовались «Росатом», МЧС, МВД, Минобороны, «Норникель».

Решается вопрос с мелкосерийным производством, готовятся чертежи и необходимая документация. Планируется, что робототехнические комплексы будут выпускаться опытными партиями с последующим выходом на полноценное серийное производство.

Даже если ЧП случится на берегу, и опасные отходы начнут распространяться не только по земле и воздуху, но и попадут в океан, благодаря новой разработке спасатели смогут оценить масштаб загрязнения и вовремя обеззараживать конкретные участки местности. Это позволит быстрее и эффективнее устранять последствия аварии, не подвергая лишней опасности жизни людей.