對堆燃料包層筒倉(英國塞拉菲爾德核電站最古老的廢物儲存設施之一，也是危險性最高的設施之一)的模擬，可以更安全地升級其中處理廢物的機器人。

PFCS 廢物處理機器人(圖片來源：RAICo)

堆芯燃料包覆筒倉(PFCS)建于20世紀50年代，其設計類似谷物筒倉。該混凝土結構長29米，寬10米，高18米，分為六個高隔間。筒倉內存放著從英國早期溫德斯凱爾(Windscale)和查珀克羅斯(Chapelcross)核反應堆使用的燃料組件中取出的輻照包覆材料。該筒倉于20世紀70年代初停止接收核廢料，目前可容納超過3200立方米的中放廢料。

PFCS 最初的設計是永久密封，但現在已經安裝了設備，可以安全清除廢物，以便設施退役。筒倉內設有一個廢物容器處理設施，這是一個混凝土房間，機器人可以在這里處理廢物容器。

其中一個機器人是大型六軸工業機械臂，它可以打開空容器的螺栓，將其送去填充廢物，然后將返回的容器牢固地螺栓固定，以便繼續運輸。該機械臂還會擦拭容器外部以檢查污染情況，并將拭子放入保管箱進行分析。

執行預先編程的任務是例行公事。然而，當需要進行物理升級時，例如在機器人手臂上添加新的擦拭工具，操作員必須將機器人停止運行，并穿戴全套防護裝備進行更改。更改之后需要進行多次試運行，通常需要人工多次重新調整設置。每次重新調整都會對人體健康造成風險，并有損壞機器人的風險，而新設置的試運行則需要停機時間。即使是純軟件升級也需要停機時間，以便新程序在機器人上運行，并由設施內的攝像頭和人員進行監控。

模擬器開發

通過 PFCS 操作模擬器 (OpSim) 項目，來自機器人與人工智能合作組織 (RAICo) 的團隊開發了一種模擬系統，允許在部署到設施之前，在模擬環境中測試和驗證工具或操作程序的變更。驗證完成后，軟件更新幾乎無需停機即可以數字方式傳輸到機器人，并且物理更新所需的輸入次數也大大減少。

RAICo 是英國原子能管理局 (UKAEA)、核退役管理局 (NDA)、塞拉菲爾德有限公司、曼徹斯特大學和 AWE 核安全技術公司之間的合作項目，旨在加速部署機器人和人工智能，以解決共同的核退役和聚變工程挑戰。

PFCS OpSim 項目利用尖端機器人技術、專用 3D 軟件以及結合了 RAICo 和 Sellafield Ltd 在數字技術和核退役環境方面的專業知識的團隊。

為了繪制廢物處理設施的地圖，名為 Spot 的四足機器人攜帶激光雷達掃描儀進入筒倉。該掃描儀利用激光收集空間內所有物體的精確位置數據。這些數據點被轉換成 3D CAD 數據，用于構建 PFCS 的精確數字復制品。這項工作使用了 RAICo 的內部 3D 可視化軟件平臺 RHOVR(遠程處理操作虛擬現實)完成，該平臺利用虛幻引擎(Unreal Engine，因其在電子游戲中的應用而聞名)來創建超逼真的 3D 環境。

接下來，團隊購置了一套現成的機器人硬件和軟件模擬器，并將其集成到RHOVR系統(這是該項目技術挑戰性最高的環節)中，以便團隊能夠在逼真的虛擬環境中運行機器人程序。最終，該模擬器經過了六個月的驗證，并于今年3月在RAICo1正式演示。

演示取得了成功，并且已經在塞拉菲爾德有限公司的工程卓越中心建立了工作版本，該版本已經用于在模擬環境中執行和驗證現有的機器人程序，并提供 PFCS 設施如何運行的視覺演示。

附加應用

塞拉菲爾德的許多設施都有類似的設置，例如廢物轉運路線(廢物轉運至儲存和處置的通道)在類似的密封房間內使用類似的機器人來鎖緊和松開廢物容器。這為未來通過 RAICo 項目開展的項目打開了大門，該項目可以使該模擬器適用于塞拉菲爾德場址的各種用例。

塞拉菲爾德有限公司機器人與人工智能負責人拉夫·丘尼拉爾表示：“與 RAICo 的合作持續幫助塞拉菲爾德在危險環境中應對復雜的機器人操作。通過無縫合作，我們開發了一款模擬器，可以虛擬測試和部署變更，從而減少停機時間和風險，并提高操作員的安全性。它正在加速我們完成使命，并為核退役創新樹立新的標桿，塞拉菲爾德和 NDA 集團其他運營公司都可以效仿。”

NDA 研發主管 Kate Canning 補充道：“這是一個很好的例子，說明該解決方案可以在 NDA 集團范圍內部署，帶來更大的效益。它體現了 NDA 集團參與 RAICo 項目的價值，該項目正在加速我們各工廠和設施中轉型技術的部署。”

第一批廢物于 2023 年 8 月成功從 PFCS 中回收，預計清空筒倉需要很多年的時間。

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