STRAHLENDE ROBOTERSYSTEME

Rückbau von Robotern

Gemeinsam mit einem Konsortium aus Forschung und Industrie arbeitet Kazemi innerhalb des Kompetenzzentrums ROBDEKON an autonomen und teilautonomen Robotersystemen für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen. „Zum einen ist und bleibt die Strahlenbelastung bei der Dekontamination ein Thema, kann durch klare Vorgaben und Messungen aber immerhin geprüft werden. Zum anderen ist die körperlich schwierige Arbeit durch das händische Fräsen ein Problem. Mit ROBDEKON wollen wir genau an diesen beiden Punkten ansetzen. Unsere Robotersysteme übernehmen die körperlich schwere Arbeit in menschenfeindlicher Umgebung und entlasten damit das Personal sowohl körperlich als auch gesundheitlich“, erklärt Kazemi den Fokus des Projektes. Das Team arbeitet an einer geschlossenen Kreislaufkette für die Dekontamination und entwickelt dafür zwei Robotersysteme: den GammaBot und den DekontBot.

Der GammaBot ist eine kleine mobile Umwelterfassungsplattform, die im ersten Schritt zum Scannen und Vermessen der Räume innerhalb eines Kernkraftwerkes benutzt wird. „Der Roboter kann dank 3D-Laser-Scanner die Innenräume von kerntechnischen Anlagen autonom erkunden und erstellt ein 3D-Modell der erfassten Gebäudestrukturen. Zudem misst er mittels verbauter Szintillatorsonde die Ortsdosisleistung, um Kontaminationsstellen zu finden“, beschreibt Dennis Hartmann, ehemals wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR), der den GammaBot gebaut hat und als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Hochschule Karlsruhe (HKA) weiterentwickelt. Die erfassten Daten bilden wiederum die Grundlage für den Einsatz des DekontBot im zweiten Schritt, der von Kazemi gebaut wird. Er erklärt: „Mit dem DekontBot haben wir eine mobile Plattform entwickelt, die mittels integrierter Sensoren in beengten Raumen sicher und automatisiert operieren und mit zwei unterschiedlichen Tools bestückt werden kann: Zum einen mit dem Fräswerkzeug, um die kontaminierten Stellen auszufräsen, und zum anderen mit dem Kontaminationsarray, um die behandelten Stellen anschließend freizumessen.“

Mithilfe eines integrierten Sicherheitssystems ermöglichen die Forschenden einen sicheren Betrieb der Systeme. Beide Roboter verfügen beispielsweise über Sicherheitssensoren, die Personen in der Nähe erkennen und eine Kollision durch sofortiges Stoppen der Roboter vermeiden. Der DekontBot besitzt zudem weitere Sicherheitssensoren, die beispielsweise die Neigung der Plattform messen, um ein Umkippen zu verhindern. Kontaktsensoren am Fräswerkzeug sorgen dafür, dass das Fräsen nur bei Kontakt mit der Wand erfolgt und Lokalisierungssensoren am Kontaminationsarray vermeiden bei der Freimessung den Wandkontakt, um die sensiblen Detektorfolien nicht zu beschädigen und eine noch mögliche Kontamination zu vermeiden.

Volle Dekontamination voraus

In der ersten Projektphase hat das Konsortium des Kompetenzzentrums die teleoperierten, teilautonomen und autonomen Demonstratoren zu praxistauglichen Systemlösungen weiterentwickelt. Die Grundzüge des GammaBot und des DekontBot sind entstanden. In der aktuell laufenden zweiten Projektphase steht neben der Fertigstellung der beiden Robotersysteme vor allem die Pilotierung im Vordergrund. „Durch die vielfältigen Partner innerhalb des Kompetenzzentrums von Fachpersonal mit Knowhow bis hin zu Industriepartnern, wie Zulieferer von Kraftanlagen, haben wir beste Voraussetzungen, unsere Robotersysteme von der Forschung in die Praxis zu bringen. Durch den nahen Praxisbezug können wir unsere Entwicklungen vor Ort testen und damit aufzeigen, dass sie in der Realität funktionieren. So planen wir beispielsweise in den nächsten Wochen im Kernkraftwerk Mühlheim-Kärlich den GammaBot außerhalb vom Kontrollbereich zu testen, um aufzuzeigen, dass er autonom seine Punkte findet, einen Scan macht und die Scans auch verbunden werden“, erklärt Hartmann.

In den nächsten Monaten beschäftigen sich die Forschenden damit, fehlende Bauteile fertigzustellen und die Kommunikation der Systeme zu verbessern. Projektziel von ROBDEKON ist die Verstetigung des Kompetenzzentrums. Ob Ausgründung oder Dienstleistung, Möglichkeiten gibt es diverse und diese gilt es zu definieren, um die Forschung in die Anwendung zu bringen. Für die Forschenden kristallisiert sich der Mehrwert des Kompetenzzentrums bereits jetzt heraus. „Mit unseren Robotersystemen können wir die zukünftige Dekontamination optimieren. Sie unterstützen das Personal einerseits durch die Übernahme der körperlich schweren Arbeit und minimieren andererseits die Gefahr, mit kontaminiertem Staub in Kontakt zu kommen. Damit schaffen wir ein sichereres Arbeitsumfeld beim Rückbau von Kernkraftwerken“, so Kazemi.