对堆燃料包层筒仓(英国塞拉菲尔德核电站最古老的废物储存设施之一，也是危险性最高的设施之一)的模拟，可以更安全地升级其中处理废物的机器人。
PFCS 废物处理机器人(图片来源：RAICo)
堆芯燃料包覆筒仓(PFCS)建于20世纪50年代，其设计类似谷物筒仓。该混凝土结构长29米，宽10米，高18米，分为六个高隔间。筒仓内存放着从英国早期温德斯凯尔(Windscale)和查珀克罗斯(Chapelcross)核反应堆使用的燃料组件中取出的辐照包覆材料。该筒仓于20世纪70年代初停止接收核废料，目前可容纳超过3200立方米的中放废料。
PFCS 最初的设计是永久密封，但现在已经安装了设备，可以安全清除废物，以便设施退役。筒仓内设有一个废物容器处理设施，这是一个混凝土房间，机器人可以在这里处理废物容器。
其中一个机器人是大型六轴工业机械臂，它可以打开空容器的螺栓，将其送去填充废物，然后将返回的容器牢固地螺栓固定，以便继续运输。该机械臂还会擦拭容器外部以检查污染情况，并将拭子放入保管箱进行分析。
执行预先编程的任务是例行公事。然而，当需要进行物理升级时，例如在机器人手臂上添加新的擦拭工具，操作员必须将机器人停止运行，并穿戴全套防护装备进行更改。更改之后需要进行多次试运行，通常需要人工多次重新调整设置。每次重新调整都会对人体健康造成风险，并有损坏机器人的风险，而新设置的试运行则需要停机时间。即使是纯软件升级也需要停机时间，以便新程序在机器人上运行，并由设施内的摄像头和人员进行监控。
模拟器开发
通过 PFCS 操作模拟器 (OpSim) 项目，来自机器人与人工智能合作组织 (RAICo) 的团队开发了一种模拟系统，允许在部署到设施之前，在模拟环境中测试和验证工具或操作程序的变更。验证完成后，软件更新几乎无需停机即可以数字方式传输到机器人，并且物理更新所需的输入次数也大大减少。
RAICo 是英国原子能管理局 (UKAEA)、核退役管理局 (NDA)、塞拉菲尔德有限公司、曼彻斯特大学和 AWE 核安全技术公司之间的合作项目，旨在加速部署机器人和人工智能，以解决共同的核退役和聚变工程挑战。
PFCS OpSim 项目利用尖端机器人技术、专用 3D 软件以及结合了 RAICo 和 Sellafield Ltd 在数字技术和核退役环境方面的专业知识的团队。
为了绘制废物处理设施的地图，名为 Spot 的四足机器人携带激光雷达扫描仪进入筒仓。该扫描仪利用激光收集空间内所有物体的精确位置数据。这些数据点被转换成 3D CAD 数据，用于构建 PFCS 的精确数字复制品。这项工作使用了 RAICo 的内部 3D 可视化软件平台 RHOVR(远程处理操作虚拟现实)完成，该平台利用虚幻引擎(Unreal Engine，因其在电子游戏中的应用而闻名)来创建超逼真的 3D 环境。
接下来，团队购置了一套现成的机器人硬件和软件模拟器，并将其集成到RHOVR系统(这是该项目技术挑战性最高的环节)中，以便团队能够在逼真的虚拟环境中运行机器人程序。最终，该模拟器经过了六个月的验证，并于今年3月在RAICo1正式演示。
演示取得了成功，并且已经在塞拉菲尔德有限公司的工程卓越中心建立了工作版本，该版本已经用于在模拟环境中执行和验证现有的机器人程序，并提供 PFCS 设施如何运行的视觉演示。
附加应用
塞拉菲尔德的许多设施都有类似的设置，例如废物转运路线(废物转运至储存和处置的通道)在类似的密封房间内使用类似的机器人来锁紧和松开废物容器。这为未来通过 RAICo 项目开展的项目打开了大门，该项目可以使该模拟器适用于塞拉菲尔德场址的各种用例。
塞拉菲尔德有限公司机器人与人工智能负责人拉夫·丘尼拉尔表示：“与 RAICo 的合作持续帮助塞拉菲尔德在危险环境中应对复杂的机器人操作。通过无缝合作，我们开发了一款模拟器，可以虚拟测试和部署变更，从而减少停机时间和风险，并提高操作员的安全性。它正在加速我们完成使命，并为核退役创新树立新的标杆，塞拉菲尔德和 NDA 集团其他运营公司都可以效仿。”
NDA 研发主管 Kate Canning 补充道：“这是一个很好的例子，说明该解决方案可以在 NDA 集团范围内部署，带来更大的效益。它体现了 NDA 集团参与 RAICo 项目的价值，该项目正在加速我们各工厂和设施中转型技术的部署。”
第一批废物于 2023 年 8 月成功从 PFCS 中回收，预计清空筒仓需要很多年的时间。
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