Hai dòng robot ARC Mate 120iC và M-900iB/360 của FANUC vừa góp phần không nhỏ trong một dự án tiên phong về giảm kích thước phế thải, nằm trong quá trình tháo dỡ nhà máy hạt nhân tại Sellafield. Được thiết kế và triển khai bởi đơn vị tích hợp Cyan Tec, hệ thống phân loại thùng chứa và cắt laser tự động này đã giảm diện tích lưu trữ chất thải phóng xạ xuống còn 1/3 so với ban đầu.
Bên cạnh đó, hệ thống còn rút ngắn thời gian tháo dỡ và đóng gói lại các thùng chứa phóng xạ từ hàng tháng xuống còn vài phút, đồng thời loại bỏ hoàn toàn sự tham gia của con người trong quy trình nguy hiểm này.
Tiền đề: một chiến dịch dọn dẹp bể chứa trọng điểm
Việc làm sạch và tháo dỡ các hồ chứa thế hệ đầu tiên của nhà máy Magnox (FGMSP) đã trở thành một phần quan trọng trong công tác xử lý chất thải hạt nhân tại Sellafield. Để thực hiện, các thùng chứa trong hồ phải được lấy ra, nhưng hạn chế về Lĩnh vực lưu trữ sau đó tạo ra bài toán khó. Với kinh nghiệm xây dựng giải pháp tự động hóa, laser và robot trọn gói cho ngành hạt nhân, Cyan Tec được giao nhiệm vụ thiết kế quy trình giảm kích thước tại chỗ nhằm thu gọn diện tích lưu trữ thùng chứa sau khi tách rời.
“Ý tưởng của chúng tôi là cắt nhỏ các thùng để tiết kiệm Lĩnh vực – cụ thể là gom ba thùng thành một thể tích,” ông Tony Jones, Giám đốc điều hành Cyan Tec, chia sẻ.
Trước đây, công việc này phải thực hiện thủ công, bởi nhiều người cho rằng không thể tự động hóa. Công nhân mặc đồ bảo hộ sử dụng máy mài góc để cắt thùng, nhưng do phơi nhiễm phóng xạ, họ chỉ làm việc trong thời gian rất ngắn mỗi lần. Vì vậy, việc xử lý một thùng chứa kéo dài đến hơn một tháng.
Đầy thử thách
Việc tự động hóa quy trình này gặp nhiều khó khăn. Trước hết, hệ thống phải vừa gọn nhẹ trong Lĩnh vực hạn chế và hoạt động hoàn toàn tự động, không cần can thiệp con người. Thứ hai, dù các thùng đều được hàn kín, nhưng kích thước và cấu tạo không đồng nhất, và Cyan Tec không có thông tin cụ thể về sự biến đổi này. Cuối cùng, do tính chất phức tạp về an toàn và phóng xạ, việc thử nghiệm và chạy thử trước khi lắp đặt là rất khó khăn.
Cyan Tec đã thiết kế và triển khai một hệ thống laser cắt và xử lý hoàn chỉnh, vận hành tự động trong khu vực bunker hạt nhân. Toàn bộ hệ thống được điều khiển từ xa thông qua phòng kiểm soát cách đó 100 mét.
Hệ thống được chế tạo tại nhà máy của Cyan Tec ở Leicester, rồi lắp đặt tại Sellafield và thử nghiệm trên các thùng không phóng xạ trước khi áp dụng cho thùng bị nhiễm dưới sự giám sát của đối tác dự án TKE Nuclear.
Trung tâm của hệ thống là hai robot sáu trục FANUC: ARC Mate 120iC nhỏ gọn đảm nhận việc cắt, và M-900iB/360 công suất lớn với hai công cụ đầu cuối có thể đổi gồm đầu quét và nam châm điện để di chuyển các tấm. Khi ở chế độ quét, robot M-900iB dựng hình 3D thùng chứa trong hệ thống điều khiển. Phần mềm MeshLab so sánh hình ảnh quét với mẫu tham chiếu giúp điều chỉnh tham số cho robot ARC Mate 120iC (trang bị đầu cắt laser) để lập ra đường cắt tối ưu nhất.
Robot FANUC được lựa chọn chủ yếu vì độ tin cậy hàng đầu thế giới, đã được kiểm chứng qua các bài test tuổi thọ tăng tốc và được bảo hành cam kết vận hành không cần bảo trì tới 8 năm.
“Hệ thống phải đạt độ tin cậy tuyệt đối vì không có cơ hội can thiệp khi có sự cố xảy ra. Do đó, chúng tôi chọn công nghệ đã chứng minh được hiệu quả trong các ngành đòi hỏi khắt khe. Robot FANUC nổi tiếng với hiệu suất cao trong các nhà máy ô tô, sở hữu độ tin cậy hàng đầu trong ngành robot,” ông Tony giải thích.
Đồng thời, robot FANUC phù hợp với chiến lược của Cyan Tec là sử dụng công nghệ thương mại sẵn có (COTS) thay vì giải pháp đặt riêng đắt đỏ, điều hiếm thấy trong ngành công nghiệp hạt nhân truyền thống.
Kết quả: từ một tháng xuống còn một giờ
Ban đầu, hệ thống robot được thiết kế để xử lý giảm kích thước 50 thùng chứa phóng xạ. Nhưng với hiệu quả vượt trội, giờ đây nó đã được dùng cho nhiều thùng hơn với tốc độ nhanh và an toàn hơn hẳn so với phương pháp thủ công truyền thống.
“Hệ thống này đã cách mạng hóa công đoạn xử lý thùng và chứng minh rằng phương pháp COTS có thể áp dụng thành công trong ngành hạt nhân,” ông Tony nhấn mạnh.
“Thật khó tin khi tự động hóa giúp giảm thời gian cắt và tái đóng gói một thùng phế thải từ khoảng một tháng xuống chỉ còn 60 phút. Công nghệ của FANUC đóng vai trò then chốt trong thành công này và sự tin tưởng của chúng tôi vào giải pháp phần lớn dựa trên độ tin cậy và hỗ trợ tuyệt vời từ FANUC.”
Tham khảo thêm thông tin tại site FANUC