Mini-Roboter inspiziert AKW-Leitungen

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Roboter entwickelt, der in den Untergrund-Rohrsystemen von Nuklearanlagen mit einer Kamera nach Korrosion fahnden soll. Die runde Form der Maschine soll in Verbindung mit einem ausgeklügelten Antriebssystem, das sich den Schub des fließenden Wassers zu Nutze macht, extrem ausfallssicher sein.

Aufwändige Kontrollen

Im Juni zeigte eine Untersuchung der Associated Press, dass bei drei Vierteln der 104 Atomreaktoren in den USA radioaktives Tritium aus unterirdischen Leitungen ausgetreten ist. Diese Rohre dienen der Zuleitung von Kühlwasser, Lecks stellen eine Gefahr für das Grundwasser dar. Eine Studie der US-Regierung führte zu der Erkenntnis, dass die Möglichkeiten für Sicherheitschecks sehr beschränkt sind. Derzeit können Inspektoren die Kanalsysteme nur über das Einleiten von elektrischer Spannung und über Ultraschalltests auf Korrosion und Risse überprüfen, erklärt Harry Asada, Direktor der d'Arbeloff-Laboratorien am MIT.

Nun sollen kleine, kugelförmige Roboter diese aufwändigen Kontrollverfahren obsolet machen. Auf der letzten internationalen IEEE-Konferen für Robotik und Automation präsentierte die Forschungsgruppe technische Details ihres neuesten Prototypen.

3D-Drucker trägt Ventilsystem auf

Um nicht in den verschachtelten Strukturen eines Reaktors hängen zu bleiben, verzichtet man in Verbindung mit der Kugelform komplett auf mechanische Antriebssysteme wie Propeller oder Ruder. „In diesem Fall müsste man das ganze Kraftwerk abdrehen, nur um den Roboter wieder heraus zu holen. Darum mussten wir unser Design extrem ausfallssicher machen“, so Asada.

Stattdessen setzen er und sein Doktorand, Anirban Mazumdar, auf die Flusskraft des Wassers. Mit Hilfe eines speziellen Ventils und einem integrierten Netzwerk weiterer Klappen in Y-Form in der Hülle des Roboters, kann das in den Roboter strömende Wasser beliebig umgeleitet werden. Das Ventilsystem wird Schicht für Schicht in einem 3D-Druckverfahren realisiert. „Am Ende haben wir winzige Kanäle, die in alle Richtungen laufen“, erläutert Asada.

Je nach gewünschter Schwimmrichtung können verschiedene Kanäle abgeschlossen werden um das Wasser durch ein bestimmtes Ventil zu befördern. Die mit hohem Druck durchlaufende Flüssigkeit schießt schließlich wieder aus dem Roboter hinaus und erzeugt einen Jetstream, der das Gerät in die Gegenrichtung bewegt.

Einsatz auch in Abwassersystemen denkbar

Mit Hilfe eines „Augapfel“-Mechanismus wollen die Entwickler nun auch die Kamera beweglich machen. Eine zweiachsige Aufhängung ermöglicht Schwenkung und Neigung des Aufnahmegerätes, während der Roboter in Position bleibt. Asadas Vision ist es, diese Roboter als Kurzzeit-Patrouillen einzusetzen, die mehrere Kontrollfahrten durch ein AKW-Rohrsystem unternehmen können, bevor sie durch die radioaktive Strahlung unbrauchbar werden.

Henrik Christensen, Direktor des Zentrums für Robotik und intelligente Maschinen im Georgia Institute of Technology, der nicht an der Entwicklung beteiligt war, kann sich einen Einsatz von Asadas Roboter auch in anderen Umgebungen vorstellen – etwa in Abwasserkanälen. „Man hätte gerne ein Hilfsmittel, das bei geringen Kosten mit wenig Risiko eingesetzt werden kann. Also ist so ein kleines, autonomes System natürlich sehr attraktiv.“