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走出烈震陰影 福島轉型創新,變身機器人練兵重鎮

2020-03-31
作者: 孫蓉萍

▲日本官民聯手,將福島311大地震的傷害化成產業升級的動力。(圖/達志)

日本近年來天災頻傳,如何利用科技防災和救災,成為一大商機。對福島居民來說,9年前的痛,正是振興防災產業的契機。

輻射除汙 機器人超級幫手

2011年日本東北「311」大地震後,福島第一核電廠第一到第三號機組設備受損,同時決定廢爐。棘手的是,由於輻射外洩,一般人員無法實際進入現場,後續作業進度緩慢。於是可以遠端操作的機器人,就成了最佳幫手。

當年爐心熔解後,東京電力公司就把機器人送入瓦礫堆積、凌亂不堪的建築物內。例如iRobot的爬行式機器人PackBot,進入現場拍攝照片、測量輻射量;東北大學等單位共同製造的機器人Quince,則到建築最高的營運樓層調查;三菱電機特機系統公司的機器人FRIGO-MA,利用小型的特點,進入一號機組狹小的房間內調查內部狀況和輻射量。其他如Topy工業、東芝、本田技術研究所等,也各自推出功用不同的機器人,福島儼然成為機器人的競技地。

這些機器人一開始多半是進入建築物內調查,之後的重點逐漸轉移到高輻射量區域的除去輻射汙染的作業,或取出核子反應爐壓力容器內的熔渣等。例如福島第一核電廠三號機組內共有566根燃料棒,東芝去年即用自行開發的遠端操作機器燃料移除系統,人員在500公尺外操控,即可先除去堆積在廢燃料池中的瓦礫,再將燃料棒從池中取出。接下來把燃料棒裝到運輸用的容器內,移到100公尺外的儲存池內。(延伸閱讀:視訊會議、在家線上學習... 從SARS到武漢肺炎加速的新科技應用

中小企業的研發能量也很強。福島縣在地企業ABLE公司已有20年歷史,主要業務是維修電廠設備,「311」後開始研發機器人,因為累積多年現場的經驗,大企業要花3年開發的一項產品,該公司半年就完成。東電第一核電廠廢爐時必須拆除120公尺高的排氣筒,ABLE為此特別開發出遠端操作的巨大機器人,從排氣筒上端開始,以2到4公尺的間隔切斷。

2012年由當地企業合資成立的AIZUK公司,則開發出爬行式電動機器人Giraffe,長1公尺、高僅40公分,能遠端操作,在災區的瓦礫上或倒塌的建築物內搜尋,即使在輻射劑量高的地方,或惡劣的天候下,也能維持精確度;電池最多使用8小時,還能爬45度的斜坡。

研究無人機 也看好飛天車

不可諱言,挑戰還是很多。首先是機器人往往不夠堅固,無法承受災害現場的嚴峻環境;開發者不了解核電廠現場的實際狀況和需求,也成為改良產品的阻礙。此外,設計出產品後,如何測試也是瓶頸。而且這類專業產品的市場有限、造價又高,讓企業卻步。

為了解決這些問題,並且讓受災地福島搖身一變為創新的重鎮,日本政府斥資155億日圓,2018年在福島縣南相馬市興建「福島機器人測試開發中心」,占地50公頃,今年3月底即將全面展開營運。位於開發基礎區域的研究大樓內,除了有電裝等民間企業外,還有會津大學等學術和研究單位進駐。這個中心內也設置了隧道、瓦礫和土石崩落區域、橋梁、可以改變混濁度的水槽等,提供各種嚴苛的環境供業者模擬。更特別的是,這裡還設置了能加工零件的工具機、可分析和量測的精密機器,廠商測試後,需要調整或修理設備時,能在現場即時處理。

無人機也是研究的一大重點。這個中心的無人機區域,有長500公尺的南相馬跑道,在13公里外的浪江町,還有400公尺長的浪江跑道。儘管許多企業看好飛天車的商機,因為它可以當計程車或用來運送物資,但是要確保測試領域是一大問題。有了專用區域,就不需要事前申請,也能在夜間飛行或投下物資。(延伸閱讀:美國流感肆虐 醫院是如何紓解病患人潮?

基於對環境的省思,福島縣還致力推動再生能源,2018年度縣內包含石油、天然氣等能源中,約31%是太陽能、風力等再生能源,2040年再生能源比率目標甚至要達到100%。東芝、東北電力、岩谷產業等公司聯合在福島縣浪江町,設立了福島氫能研究開發中心,包含研發費的總工程費用約2百億日圓。預定在18萬平方公尺的用地上,設置發電量共20兆瓦的太陽能板,電力要用來製造氫氣,載運到消費地點。

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