Un concurso de creación de robots para desmantelar reactores nucleares

En Hamadori, sitio de la iniciativa gubernamental “Fukushima, costa de la innovación”, se oyen a menudo frases como “el desmantelamiento de los reactores es la prioridad número uno”. Todavía no se puede decir que el desmantelamiento de los reactores de la central nuclear de Fukushima Dai-ichi, cuyo proceso se calcula que durará varias décadas, esté avanzando al ritmo deseado.

La prolongada cuestión del vertido de aguas tratadas al mar sigue en el aire, aunque está previsto que la fase de ejecución comience en el verano de 2023. El número cada vez mayor de depósitos in situ provocará retrasos en otras obras. Además, debido a la crisis causada por la COVID-19, la tarea más difícil, retirar los restos combustible nuclear, también se ha pospuesto del año fiscal 2021 a la segunda mitad del año fiscal 2023.

Los interminables trabajos de desmantelamiento de los reactores siguen teniendo una atmósfera pesada, pero esta impresión se suavizó con el “Concurso de Creación de Robots para el Desmantelamiento” celebrado en el Centro de Desarrollo Tecnológico de Control Remoto de Naraha (NARREC, por sus siglas en inglés) de la Agencia de Energía Atómica de Japón. El certamen, que encarna la visión del NARREC de “De la zona de desastre a la tierra del desafío”, nos permitió vislumbrar el futuro que se abrirá con el desmantelamiento de los reactores nucleares.

La central nuclear de Fukushima Dai-ichi, fotografiada a finales de septiembre de 2022. Los edificios de los reactores 3 y 4 pueden verse detrás de la hilera de tanques de agua tratada. (Fotografía del autor)

La construcción del ducto de descarga de agua también se estaba retrasando. (Fotografía del autor)

Instalaciones especializadas en el desarrollo de tecnologías esenciales para el desmantelamiento

El municipio de Naraha alberga el J-Village, el centro nacional de entrenamiento que se convirtió en la sede de operación justo después del accidente nuclear, y la central de Fukushima Dai-ni, donde también se están desmantelando los reactores.

El NARREC está situado aproximadamente a 1 km al oeste del J-Village.

Los trabajos de desmantelamiento de los reactores en la central nuclear de Fukushima Dai-ichi son un territorio desconocido. En los edificios de los reactores, donde los niveles de radiación son elevados, el trabajo a distancia con robots es esencial, desde la comprobación de las condiciones internas hasta la retirada de escombros de combustible, lo que exige una planificación y verificación repetidas y meticulosas. El NARREC, que consta de un edificio administrativo para la investigación y otro para pruebas, es la instalación para estos experimentos prácticos.

En el edificio administrativo para la investigación se ha instalado un sistema de realidad virtual que reproduce el interior del edificio de un reactor nuclear, lo que permite revisar los planes de trabajo de desmantelamiento y realizar cursos de formación. Vinculado a un simulador de robot, es posible realizar comprobaciones específicas tales como “qué punto de vista tendrá la cámara” y “si el equipo puede transportarse y pasar por pasillos estrechos y escaleras”.

El edificio administrativo para la investigación visto desde la entrada del NARREC. (Fotografía del autor)

El sistema de realidad virtual reproduce con realismo el interior del edificio del reactor. (Fotografía del autor)

El edificio de pruebas es una enorme instalación de 60 metro de ancho por 80 metros de profundidad y 40 metros de altura. El interior está dividido en una zona de pruebas realistas, con un modelo a escala real de la vasija de contención del reactor, y una zona de pruebas elementales, con un tanque de agua para pruebas de robots, escaleras simuladas y captura de movimientos.

Mientras que las organizaciones y empresas implicadas en los trabajos de desmantelamiento llevan a cabo una serie de experimentos, en diciembre de cada año se celebra a gran escala el Concurso de robots creativos para el desmantelamiento.

El enorme edificio de pruebas.

El tanque de agua para las pruebas con robots está en el centro, y el pasamanos naranja de la izquierda es de una “escalera maqueta” que puede simular varias escaleras del edificio del reactor. (Fotografía del autor)

Gran lucha por el contenido práctico de la competición

El Concurso de robots creativos para el desmantelamiento se inició en 2016, con la inauguración del NARREC, por iniciativa de un profesor de la Escuela Tecnológica Superior de Fukushima (ciudad de Iwaki). En la séptima competición, celebrada el 10 de diciembre de 2022, participaron 12 escuelas y 14 equipos de escuelas técnicas superiores de todo Japón.

En la ceremonia de apertura, una alumna de la Escuela Tecnológica Superior de Fukushima leyó el juramento de los participantes.

Los equipos están formados por tres estudiantes y un profesor que supervisa. Los equipos compiten para ver con qué precisión pueden pintar en su totalidad, en 10 minutos, una hoja de papel pegada en una posición elevada, simulando la descontaminación de una pared.

El robot se maneja a distancia desde una zona de operaciones separada por un muro, en lugar de observar directamente sus movimientos, como si se estuviera trabajando en el interior de una central nuclear. El tamaño del robot al momento del arranque está limitado a 95 cm de ancho y de fondo y 100 cm de alto, ya que se espera que circule por el edificio del reactor, donde los pasillos son estrechos y quedan escombros. El recorrido se retuerce y los robots tienen que superar rampas y andamios de trabajo con rejas de acero. Solo después de alcanzar una pared de 2,7 metros de altura pueden extenderse el brazo y otras partes del robot para iniciar las labores de descontaminación.

El día anterior a la competición, cada equipo lo probó dos veces. Sin embargo, la mayoría de los equipos fueron incapaces de alcanzar la pared final, y expresaron su desconcierto, diciendo que no podían hacerse una idea de la distancia con la cámara y que el suelo era más resbaladizo de lo que esperaban. En concreto, muchos equipos no pudieron superar una rejilla de 95 mm de altura, y se dedicaron a hacer reparaciones y ajustes para preparar la prueba real.

Izquierda: La Escuela Tecnológica Superior de Maizuru (Kioto), que había superado la rejilla de la prueba. Derecha: al llegar a la zona de descontaminación, se eleva el bolígrafo a modo de escalera extensible y se pinta el papel.

El área de operaciones separada con tabiques. El robot se maneja utilizando la información que ofrecen las imágenes de la cámara que lleva equipada.

De vuelta en el foso del patio trasero, los estudiantes estaban inmersos en trabajos de reparación y ajuste, sin tiempo para descansar.

Visita a Fukushima Dai-ichi y aplicación de la información al desarrollo de robots

El profesor Suzuki Shigekazu, de la Escuela Tecnológica Superior de Fukushima, que supervisa los procedimientos del concurso, miraba a los estudiantes con una sonrisa. “Están topándose con dificultades”, comentó, y añadió: “No podemos hacer que sea una competición fácil porque se supone que es un trabajo de desmantelamiento. El control remoto es un requisito imprescindible en Fukushima Dai-ichi, e incluso el suelo podría ser más resbaladizo. En verano llevo a todos los participantes a visitar las instalaciones para que experimenten el reto con ese tipo de realización”.

El Concurso de robots creativos para el desmantelamiento anuncia sus tareas a mediados de abril. Los equipos que presenten una hoja de ideas y superen la criba empezarán a desarrollar sus robots a mediados de julio, y en agosto los miembros participantes se reunirán en el NARREC para visitar el lugar del concurso y los robots de desmantelamiento fabricados por las empresas, y después visitarán la central nuclear de Fukushima Dai-ichi.

Estudiantes visitando Fukushima Dai-ichi durante la escuela de verano. (Fotografía cortesía Escuela Tecnológica Superior de Fukushima)

“El Concurso de robots creativos para el desmantelamiento es un programa de desarrollo de recursos humanos. Hay mucha información por ahí, y muchos estudiantes siguen pensando que tienen que llevar ropa de protección completa para entrar en Fukushima Dai-ichi. Pero en realidad, se puede ir muy cerca del edificio del reactor con la ropa que uno lleva habitualmente. La principal característica de este concurso es que los estudiantes pueden experimentar de primera mano el progreso del desmantelamiento y la reconstrucción de Fukushima, para luego empezar a desarrollarlo a gran escala”, afirma el profesor Suzuki.

El profesor Suzuki de la Escuela Tecnológica Superior de Fukushima es doctor en Ingeniería.

Entre prueba y prueba, los jueces comprobaban los mecanismos de cada robot.

Crecer desde la frustración

El día de la competición, solo dos equipos consiguieron llegar a las labores de descontaminación. La mayoría de los equipos seguía tropezando con la rejilla, y algunos equipos abandonaron al principio de la carrera por problemas con el control remoto.

No obstante, hicieron todo lo posible por mostrar sus ideas y habilidades demostrando el movimiento del brazo robótico después de retirarse.

La Escuela Tecnológica Superior de Ichinoseki (Iwate), cuya oruga se dañó al poco de empezar, ganó un premio especial por su mecanismo para mover el bolígrafo en forma espiral.

La Escuela Tecnológica Superior de de Tsuruoka (Yamagata) ganó el Premio del Presidente del Organismo de Escuelas Tecnológicas (Premio a la Idea) por su elaborado movimiento del brazo robótico.

El máximo galardón, el Premio del Ministro de Educación, Cultura, Deporte, Ciencia y Tecnología, recayó en la Escuela Tecnológica Superior de Oyama (Tochigi), que ganó por segundo año consecutivo. El equipo llegó a la zona de descontaminación sin problemas, e incluso terminó de pintar una vez y luego volvió a pintar. El Premio del Gobernador de Fukushima a la Excelencia lo ganó la Escuela Tecnológica Superior de Maizuru, que también llegó hasta la zona de descontaminación. El robot superó con éxito la rejilla levantánse con cilindros de aire instalados en las partes delantera y trasera.

El profesor Suzuki resumió el concurso diciendo: “Cuando salgan al mundo laboral como ingenieros, se enfrentarán a retos aún más difíciles. Me alegraría que algunos ingenieros utilizaran la frustración que ahora sienten como trampolín para desarrollar robots que puedan trabajar realmente en el lugar del desmantelamiento de Fukushima Dai-ichi”.

El equipo de La Escuela Tecnológica Superior de Oyama y su robot, ganador del gran premio.

El reto de volver a pintar el papel. Fue una victoria abrumadora.

Tras el concurso, Satō Kengo, de la Escuela Tecnológica Superior de Sendai, que ganó un premio especial, afirmó con rotundidad que le gustaría trabajar en un robot de desmantelamiento en el futuro. Nació en la ciudad de Minami Sōma y experimentó el terremoto justo antes de empezar la escuela primaria, viviendo como evacuado. Dijo que eligió ser ingeniero porque quería hacer algo por la situación de su ciudad natal, que sigue sufriendo rumores dañinos y otros problemas.

“Cuando visité Fukushima Dai-ichi en verano, me resultó difícil solo llevar robots al interior del edificio del reactor, y aprendí que no es tan fácil. También aprendí la importancia de la planificación y la resolución de problemas en este concurso de robots, así que quiero hacer un buen uso de ello en el futuro y contribuir al desmantelamiento de los reactores”, comentó Satō.

Satō, que se sentía frustrado aun cuando fue seleccionado para el premio especial.

El Concurso de robots creativos para el desmantelamiento también está produciendo nuevos resultados, como el desarrollo de un pequeño robot recolector de información por parte de ATOX (distrito Chūō, Tokio), una empresa dedicada al mantenimiento y la gestión de centrales nucleares, basado en la idea de la Escuela Tecnológica Superior de Fukushima, que recibió el Premio del Ministro de Educación, Cultura, Deporte, Ciencia y Tecnología en el concurso de 2020.

Se espera que los trabajos de desmantelamiento duren casi 30 años, pero parece que se está desarrollando el personal adecuado para el futuro.

A la derecha, el robot Mehikari de la Escuela Tecnológica Superior de Fukushima, ganador del 5.º concurso, y a la izquierda, un pequeño robot de recogida de información desarrollado en colaboración con ATOX.

Fotografías de Yamada Shinji.

(Traducido al español del original en japonés. Fotografía del encabezado: Robot de La Escuela Tecnológica Superior de Fukushima preparándose para arrancar. Fotografía del autor)