美國竟然想用機器人探測中子源!已可找到核彈頭!

發布時間:2019-11-13 16:00    來源:中國機器人網
 

關鍵詞:探測 機器人 中子源

摘要:想象一下一群裝有智能探測器的自動三腳滾動機器人,以支持核保障措施并核實軍備控制協議。這種由美國能源部(DOE)的普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)和普林斯頓大學開發的機器人的原型,最近展示了識別核輻射源的能力以及是否會被屏蔽以避免探測。

  美國人認為,歷史上,軍備控制和不擴散條約和協定的范圍受到可靠核查遵守情況的需要的限制。換句話說,必須在秘密核活動發展到可能對美國國家安全資產造成不利影響的程度之前就檢測出作弊行為。使用對峙檢測技術來可靠地監視大多數核活動非常困難,因此,核查是否遵守核不擴散和軍備控制協定的能力取決于可以商定的合作準入的水平以及一次可以部署的技術實現了這種訪問。在構思新的有管理通道安排并開發相關的使能技術時,決策者將獲得新的軍備控制選擇權。

  想象一下一群裝有智能探測器的自動三腳滾動機器人,以支持核保障措施并核實軍備控制協議。這種由美國能源部(DOE)的普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)和普林斯頓大學開發的機器人的原型,最近展示了識別核輻射源的能力以及是否會被屏蔽以避免探測。

  

 

  在PPPL試驗中,能從放射性元素中檢測出中子的機器人被研發,為美國國務院資助的一個為期兩年的項目畫上了句號,該項目也為美國能源部的核查技術聯合會做出了貢獻。遠程控制的原型為進一步開發移動和完全自主的集群奠定了基礎。普林斯頓大學天體物理科學教授,該項目的首席研究員PPPL物理學家羅布·戈德斯頓說:“該演示完全證實了該機器人探測中子源并對此提供了精準數據的能力。”

  普林斯頓大學工程學教授,普林斯頓大學科學與全球安全計劃的聯合主任,共同首席研究員亞歷克斯·格拉澤(Alex Glaser)認為這同樣具有啟發性。他說:“我們所看到的一切看起來都很棒,而且很有希望。” “ PPPL為該項目提供了大力支持。”

  現在已校準的“檢查機器人”由一個聚乙烯塑料圓筒組成,該圓筒包含三個相距120度的中子計數器,并安裝在帶有專用輪的機器人上,該專用輪使其能夠沿任何方向移動。該探測器由戈德斯頓(Goldston)和普林斯頓大學前博士后研究員莫里茨·庫特(MoritzKütt)設計,既對被探測中子的能量具有高靈敏度,又對中子的前進方向提供了靈敏度,但又能對低能量進行屏蔽。

  當機器人得到充分的發展后,它可以成為在不同類型設施中執行檢查任務的一群設備的一部分。擬議的申請可包括:

  保護氣體離心濃縮廠,濃縮鈾的設施為核電站提供燃料。這些工廠通過離心機將一種氣態鈾轉化為粉末并插入燃料棒。探察機器人可用于探測未申報的高濃縮鈾從一小部分轉移到未申報用途的核電站的提取;這些機器人可以進一步探測到將低濃縮鈾(而非天然鈾)引入一個稍加改進的濃縮工廠,以生產武器級鈾;swarm還可以通過檢查儲存核彈頭的設施等任務,為未來的裁軍條約做出貢獻,為拆除核彈頭做準備。機器人可以探測到彈頭是否真的存在,以及申報的武器數量是否正確。它們還可用于確定已申報的非核軍事設施不含核材料。

  具有開發人員和PPPL健康物理小組成員的中子探測器機器人:

  

 

  左起:凱茜·薩維爾(Cathy Saville);蘇珊·蒂爾(Susan Thiel);亞歷克斯·格拉瑟; 達倫·湯普森(Darren Thompson);普林斯頓大學研究生Soha Aslam;羅伯特·希奇納 羅布·戈德斯頓;喬治·阿西奧內;安迪·卡爾佩 帕蒂·布魯諾。

  圖片來源:Elle Starkman / PPPL通信辦公室

  戈德斯頓說:“我非常感謝幫助校準機器人的健康物理團隊的專業精神和支持。我們也對安迪·卡爾佩(Andy Carpe)表示了極大的感謝,他為我們克服了各種障礙。”

  他們開發的下一步包括設計用于指導機器人的機器學習軟件,以及使機器人能夠在檢查過程中相互通信的技術。在人工智能(AI)系統,由主要研究者娜奧米·倫納德,機械和航空航天工程的埃德溫·S. Wilsey教授在普林斯頓,導致采用所謂的多臂bandit方法,這是一種以從一系列老虎機中獲得最佳結果而命名的統計系統。其尋找未申報活動的關鍵挑戰是在繼續探索還是停止利用可能表明行為異常的小信號之間做出明智的選擇。

  該項目的構想可以追溯到2014年,當時Goldston和研究生Mark Walker聽說了另一個實驗室,該實驗室安裝了一個裝有中子探測器的天花板,當載有鈾氣體的卡車經過濃縮時,這些探測器全部消失了。這引發了關于機器人檢測系統的討論。“我說,'機器人呢?'”戈德斯頓回憶道,馬克說:“ 機器人呢,聽起來很瘋狂!”

  但是戈德斯頓在與國際原子能機構(IAEA)的檢查員和工廠運營商的討論中鼓勵探討此選項。格拉瑟(Glaser)向美國國務院提交了一份提案,其中有PPPL的分包合同,以構造和校準單個檢查機器人,這是該團隊所實現的。

  去年夏天,該項目發展迅速。哈利·費特奇(Harry Fetsch)是哈利·穆德學院(Harvey Mudd College)物理專業的學生,該實驗室是PPPL的科學本科實驗室實習場所(SULI),哈利·費特奇運行了數千臺計算機來模擬檢測系統。格拉瑟說:“這些模擬為我們進行的實驗提供了依據。”

  戈德斯頓現在計劃參觀美國能源部薩凡納河核燃料制造廠,以探索在濃縮工廠的產出得以通過的設施中對檢查機器人進行測試的可能性。他談到用于加熱鈾并將其送入制造廠的設備時說:“我們想看看我們是否能夠測量從高壓釜中出來的中子。”戈德斯頓說,隨著進一步的發展,該項目可以證明“簡單而強大的自主,移動,定向和光譜敏感的中子探測器可以提供一種經濟有效的手段,以此作為提供有效而有效的驗證。”

(責編:)

相關新聞

第十六屆南網國際技術論壇主論壇舉行 舒印彪院士認為我國電力技術開始領跑全球

12月6日,第十六屆中國南方電網國際技術論壇主論壇在廣州舉行,10余位院士及海內外專家學者、業界代表,圍繞“匯聚創新力量,建設一流企業”主題深入交流、碰撞思想,凝聚智慧和力量,共同推動能源電力行業創新發展。舒印彪指出,新中國成立70年來,我國電力工業實現了由小到大、從弱到強、從追趕到引領的跨越式發展。同時,我國電力科技創新能力持續提升,電力技術水平已經開始領跑全球。

《单双中特%》→已公开