Flyability ELIOS 3 被選用於美國能源部(DOE) 現場核廢料清除專案的內部 3D 測繪

本文是系列文章的一部分，詳細介紹了愛達荷州環境聯盟與能源部(DOE) 簽訂的合同，如何在一個項目中使用Elios 3，以開發一種從地下清除數百立方米高放射性廢物的安全方法愛達荷州的儲物箱。該項目的名稱是煅燒回收項目（CRP）。 

關鍵點：

• 根據與 DOE 簽訂的合同，IEC 需要從 20 世紀 50 年代建造的金庫中清除被稱為煅燒的核廢料。
• 在開始拆除之前，IEC 首先需要繪製金庫內部的 3D 地圖，以了解工作進行的環境。
• 在完成對金庫 3D 測繪的五種可能解決方案的詳細工程評估後，IEC 確定 Flyability 的 Elios 2 和 Elios 3 無人機是完成這項工作的最佳工具。

挑戰：繪製受輻射拱頂的 3D 地圖

作為愛達荷州國家實驗室場地大規模愛達荷清理計畫的一部分，愛達荷環境聯盟(IEC) 的任務是找到一種安全方法來清除60 多年前儲存在地下的220 立方公尺（720 立方英尺）放射性廢棄物，並將其轉移它到一個新的位置。

這些廢物是一種稱為煅燒的顆粒狀材料，儲存在 20 英尺（6.1 公尺）高的垃圾箱內，而垃圾箱位於 20 世紀 50 年代建造的混凝土拱頂內。拱頂和垃圾箱的設計並未考慮到未來廢物清除的可能性，這使得清除任務對 IEC 來說更具挑戰性。

經過深入規劃和研究，IEC 的 CRP 團隊（煅燒回收專案）開發了一種清除廢物的新方法：

• 步驟 1：工人在存放儲藏箱的拱頂厚厚的混凝土屋頂上鑽了幾個直徑 25 公分（10 英吋）的孔。
• 步驟 2：工人們將稱為「通道立管」的 6.1 公尺（20 英尺）長的管道通過這些孔降到每個垃圾箱的頂部，位於拱頂屋頂下方。
• 步驟 3：工人用機器人將管道焊接到垃圾箱頂部。
• 步驟 4：工人們用機器人在每個垃圾箱的頂部打孔。
• 步驟 5：工人透過管道（或接入立管）安裝設備，以氣動方式吸出煅燒物。

CRP 移除煅燒物的計劃非常巧妙。但這個過程其實有一個步驟 0——了解金庫的內部是什麼樣子。

對於工作方法，操作員需要了解儲存箱頂部上方可能發現的所有障礙物，包括導管、製程管道和結構支撐。這些知識對於他們精確定位拱頂頂部的核心孔至關重要，這樣當進入立管下降到料倉頂部時，就能有一條暢通的路徑。

為了滿足這項需求，CRP 希望製作金庫內部的 3D 模型，以便能夠準確鑽孔並放置煅燒回收設備。

這些 3D 模型可以使用 LiDAR 或攝影測量來製作。光達是首選，因為它可以提供更高水平的細節，但無論哪種在有限空間內工作的選項最終都會被選中。

評估雜亂、密閉環境中雷射雷達和攝影測量系統的傳輸機制

2019 年，工作人員嘗試透過拱頂屋頂唯一的艙口放下手持式 LiDAR 感測器，以繪製其內部的 3D 地圖。

由於 LiDAR 感測器僅限於單一位置，因此只能產生部分 3D 地圖，其中有幾個「陰影區域」或盲點（如右上圖所示）。

為了創建金庫內部的完整 3D 地圖，CRP 團隊知道需要一種雷射雷達或攝影測量系統的傳輸機制，以彌補造成盲點的資料間隙。

但金庫是一個輻射非常高的區域和密閉空間，為這項工作提供了一個具有挑戰性的環境。

為了安全地獲取所需的所有數據，需要在四個不同的有利位置（下圖中的 VP1-VP4）進行遠程數據收集，並且金庫只有一個入口點（下圖中的紅點框），無法將手持式光達或攝影測量系統定位在所需位置。

為了找到能夠獲得完整 3D 模型的解決方案，CRP 團隊評估了五種可能的方法：

• 修改現有的關節臂
• 設計新的關節臂
• 使用充滿氦氣的飛艇
• 在拱頂頂部鑽多個檢修孔
• 使用商用檢查無人機

為了評估這些可能的方法，CRP 團隊進行了定性成本和技術風險評估，並考慮了：

• 可用的 CRP 專案數據
• 技術風險
• 程序複雜性
• 供應商輸入
• 專案進度
• 預算限制

經過評估，CRP 團隊確定 Elios 2 是技術成功率最高且預計成本和進度可接受的選擇，它可以透過在整個金庫飛行來收集攝影測量數據。

注意：做出此決定時，Elios 3 仍在開發中。然而，在 Elios 3 隨後最終確定並推出後，CRP 團隊選擇它作為創建 3D 模型的工具，並使用其附帶的 LiDAR 感測器收集的數據。

CRP 團隊提供了以下選擇 Elios 2 的理由（所有這些都適用於 Elios 3）：

• 設計。Elios 2 具有抗碰撞能力，使其能夠在垃圾箱上方的狹小空間和管道周圍機動和彈跳，同時保持在空中。
• 核經驗。超過 80% 的北美核反應器使用 Elios 2 進行檢查。此外，Flyability 的 Elios 1 已在 8 Sv/hr（800 Rad/hr）場中進行了 10 分鐘的測試，無人機的能力沒有任何下降，這表明 Elios 2 也很可能通過輻射耐受性測試。
• 高品質的數據。Elios 2 收集的資料可以進行各種輸出處理，例如 4K 解析度視覺資料、長波熱資料和稀疏點雲圖，用於定位收集的資料並建立檢查區域的 3D 地圖。
• 安全。Elios 2 可以從安全距離進行部署，並透過使用天線擴展選項在內部 BVLOS（超視距）區域中運行，從而允許將控制天線放置在檢查區域內，同時飛行員保持在安全位置。
• 成本。與 CRP 團隊考慮的其他選項相比，Elios 2 相對便宜。

測試 Elios 2

在確定 Elios 2 是滿足其需求的最佳工具後，CRP 團隊安排了一次 Flyability 測試，以確保無人機確實能夠執行 3D 測繪任務。

該測試是在 CRP 團隊專為去除煅燒工作而創建的測試場地進行的。該網站包含金庫和垃圾箱的完整複製品，使團隊能夠模擬 Elios 2 飛過艙口、進入金庫和垃圾箱上方的體驗，並在飛行時收集攝影測量數據以進行 3D 測繪。

試飛取得了成功，CRP 工程師得出的結論是，Elios 2 是從金庫內高輻射密閉空間收集所需 3D 地圖資料的可行解決方案。

測試結束後，Flyability 發布了下一代室內無人機 Elios 3。發布後，CRP 團隊確定 Elios 3 比 Elios 2 更能滿足其 3D 地圖需求，主要是因為它配備LiDAR 感測器，使其能夠創建更強大的金庫3D 模型。

您如果想了解更多關於Elios無人機的信息可以查詢Flyability的官網 www.flyability.com 或發送郵件到 service@esentra.com.tw 進行諮詢。

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