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Patrouilles de robots pour les canalisations des centrales nucléaires

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Des chercheurs du département d'ingénierie du MIT travaillent sur des robots en forme de boulet de canon aptes à se déplacer dans les canalisations des centrales nucléaires. De tels robots permettraient de détecter des fuites d'eau radioactives dans des centrales âgées.

Une vue schématique du robot étudié pour inspecter les canalisations d'eau des centrales nucléaires. © Harry Asada/d'Arbeloff Laboratory

Les États-Unis comptent actuellement 104 réacteurs nucléaires en fonctionnement, dont 52 ont plus de 30 ans d'âge. Or, selon de récentes études portant sur les canalisations d'eau des circuits de refroidissement enterrées dans le sol, les trois quarts auraient eu des fuites, laissant s'échapper du tritium radioactif.

Les fuites peuvent avoir été occasionnées par des ruptures liées à la corrosion ou bien par des fissures causées par des contraintes mécaniques. On peut les détecter partiellement en mesurant des gradients de différence de potentiel dans le premier cas ou au moyen d'ultrasons dans le second cas. Mais ces méthodes ont leurs limites. L'idéal est de déterrer les canalisations pour les inspecter directement. Malheureusement, cette opération n'est pas forcément très aisée et, surtout, elle est coûteuse.

Des chercheurs en robotique du laboratoire D'Arbeloff explorent une nouvelle technique d'inspection des canalisations, qui pourrait également être appliquée dans les canalisations des circuits d'eau au plus près du réacteur. Il s'agirait d'y introduire plusieurs robots de la taille d'un boulet de canon.

Ces robots sont de trop grande taille pour qu'on puisse parler de poussière intelligente mais l'idée est similaire en cela qu'un nombre important de ces engins autonomes pourrait patrouiller en permanence dans les canalisations et en surveiller l'état. Ils doivent avoir une forme presque sphérique pour leur éviter de se retrouver coincés quelque part dans le réacteur. Ce qui veut dire qu'on ne peut pas utiliser d'hélice pour la propulsion ou monter latéralement pour orienter la sphère dotée d'une caméra.

Henri Coanda vers la fin de sa vie. © National Archives of Romania and Institute for the Investigation of Communist Crimes in Romania

Une propulsion par « effet Coanda »

Les ingénieurs ont cependant trouvé un moyen en utilisant un système de valves et de tubes internes dans le robot, s'ouvrant et se fermant à volonté et exploitant la pression et le débit de l'eau dans les canalisations. Cela permet d'utiliser l'effet Coanda, ou pour le moins un phénomène apparenté, et qui consiste dans la déviation d'un jet de fluide qui coule le long d'une surface convexe, phénomène observé pour la première fois par l'aérodynamicien Henri Coanda. En modifiant la répartition des masses internes grâce à un dispositif mécanique, il est aussi possible de faire basculer à volonté le robot, de manière à diriger sa caméra dans la direction voulue.

Des détails sur le prototype ont été présentés par les chercheurs à l'occasion de la 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation.

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