ENEA presenta un nuovo drone per il monitoraggio della radioattività

Le strategie e le attività in materia di tutela, precauzione e prevenzione ambientale, culminate con il varo del Green Deal Europeo, sono, cosa ormai nota, il fulcro delle attuali politiche comunitarie.

Inoltre, l’inserimento nella tassonomia green europea dell’energia nucleare e il recente conflitto russo-ucraino, con combattimenti avvenuti finanche all’interno della zona di alienazione del sito dell’ex centrale nucleare di Chernobyl, hanno riacceso il dibattito su una possibile emergenza radiologica e nucleare.

La gestione dell’emergenza nucleare: drone monitoraggio radioattività

L’eventuale gestione di una tale emergenza verrebbe affrontata prevalentemente da operatori umani, impegnati in prima linea o con l’ausilio di mezzi (aerei e terrestri), in attività di rilievo radiometrico e recupero di possibili sorgenti radioattive o materiali contaminanti, esponendo però gli stessi operatori a gravi rischi, che sappiamo, dai prodromi della fisiopatologia da esposizione a radiazioni ionizzanti, dovuti a:

• Contaminazione Radioattiva (esterna o interna)
• Irradiazione

Come è facilmente intuibile l’utilizzo di un APR (aeromobile a pilotaggio remoto) rappresenterebbe un importantissimo contribuito nelle azioni di monitoraggio radiologico ambientale e recupero, affiancandosi ad approcci tradizionali e preservando gli operatori dalle problematiche precedentemente accennate.

Il network di ricerca Including

INCLUDING (INnovative CLUster for raDIological and Nuclear emerGencies) è un progetto europeo finanziato nell’ambito del programma Horizon2020, nato con lo scopo di ottimizzare la prevenzione e le risposte ad emergenze di tipo RN (radiologico -nucleare), creando una fitta rete di strutture di formazione altamente specializzate e di condivisione di competenze, infrastrutture ed equipaggiamento tra i 15 partner provenienti dai 10 Stati Membri coinvolti nelle attività di ricerca.

“INCLUDING è il progetto bandiera per le emergenze radiologiche e nucleari ed è stato un enorme vanto per noi essere nominati coordinatori” – afferma Luigi De Dominicis, fisico e ricercatore presso ENEA da oltre 26 anni, nonché coordinatore europeo.

“Le attività” – continua De Dominicis – “partite nel 2019, termineranno nel 2024, ma durante questi anni sono previste diverse azioni e test in varie parti d’Europa, in ognuna delle quali si sperimenterà una diversa crisi nucleare [un diverso scenario di emergenza], che va dalla fuga di elementi radioattivi a eventi catastrofici di grandi dimensioni, come avvenuto a Chernobyl o Fukushima, affrontando i diversi scenari di rischio con test mirati e specifici.”

La sperimentazione e il drone italiano di ENEA

Il sistema di prevenzione messo a punto da ENEA dal Laboratorio protezione infrastrutture critiche è stato sperimentato con successo nel corso di un’esercitazione svolta presso la base militare di Karkialampi, Mikkel, in Finlandia, utilizzando uno dei droni commerciali più diffusi al mondo, il DJI Inspire 2.

I test erano mirati alla simulazione di una situazione di emergenza dovuta al furto e alla dispersione in ambiente di alcune sorgenti di Cesio 137, con conseguente contaminazione di un’area. Lo scopo della missione era il monitorare la zona, identificare una delle sorgenti e quantificarne la quantità.

“La valutazione dell’utilizzo dei droni nelle emergenze radiologiche va fatto di pari passo con la definizione e l’analisi del contesto nei quali essi vengono utilizzati. Un approccio classico al problema prevede l’utilizzo di mezzi aerei quali elicotteri, su cui montare degli strumenti di misura di grandi dimensioni, anche del peso di centinaia di kg, con problematiche relative alla drastica riduzione della risoluzione spaziale dovuta all’altitudine ma anche alla scarsa disponibilità dei mezzi e degli strumenti per fronteggiare emergenze di questo tipo. Un approccio comunque preferibile all’utilizzo di tecnici impegnati direttamente sul campo o all’uso di mezzi terrestri, che andrebbero incontro a contaminazioni. I droni forniscono risultati molto più precisi e offrono maggiori vantaggi in termini di sicurezza” – spiega il Dr. Antonio Di Pietro, ricercatore ENEA che ha contribuito allo sviluppo del progetto.

Drone monitoraggio radioattività: come è fatto

La catena di misura è composta da tre parti.

• Un’involucro montato a bordo del drone contenente il contatore Geiger-Muller, particolarmente indicato per le misure di radiazioni proveniente da decadimenti di tipo alfa, beta e gamma.
• La Stazione di terra, necessaria per la direzione delle operazioni di volo e il pilotaggio del drone nonché per la ricezione delle misure provenienti dal contatore. Un componente software agganciato alla stazione consente la localizzazione spaziale in tempo reale della sorgente radioattiva, valutandone latitudine e longitudine e valutando l’intensità della radiazione stessa.
• Algoritmo di ottimizzazione: rappresenta la vera innovazione. Ipotizzando ragionevolmente che lo scenario di ricerca si svolga in aree non note, esso consente di guidare e “istruire” il drone, ottimizzando appunto le operazioni di volo e valutando un piano di volo “smart”, anche in condizioni operative avverse. Partendo da un valore di misura di soglia minimo, il drone “seguirà” l’infittimento della radiazione, avvicinandosi sempre di più, con un movimento circolare a chiocciola, alla sorgente. L’algoritmo, laddove l’intensità della radiazioni misurate risulti più elevata, fornisce un fitting, ossia un’analisi più approfondita della zona interessata, limitando le attività a una ben precisa porzione di area riducendo conseguentemente i tempi di ricerca e il numero di misure necessarie per l’individuazione della sorgente.

Il quadricottero naturalmente nelle operazioni di ricerca non dipenderà completamente dalle misure del contatore e dall’algoritmo, ma richiederà sempre l’intervento di un pilota APR dalla stazione di terra poiché un valore troppo basso o troppo elevato della radiazione captata lo renderebbero “cieco”.

L’involucro contenente il contatore Geiger-Muller e la parte Hardware/Software sono stati sviluppati dalla start-up romana Promente TLC S.r.l. specializzata in soluzioni e tecnologie digitali.

L’algoritmo invece è stato messo a punto da ENEA.

Gli sviluppi futuri

La vera rivoluzione introdotta da INCLUDING, consisterà nel rafforzamento delle risorse informatiche e dei database nazionali puntando a migliorare lo sviluppo di algoritmi sempre più sofisticati, creando così una vera e propria community federale RN.

Inoltre, appurato ormai da anni l’evidente grado di utilità dei velivoli a pilotaggio remoto nella gestioni di scenari critici e verificata l’efficacia del sistema presentato da ENEA, gli studi futuri saranno incentrati su prove di gestione di situazioni emergenziali via via sempre più complesse, diversificate e difficoltose, tenendo conto ad esempio di problematiche ambientali (condizioni atmosferiche non ottimali, presenza di ostacoli orografici o presenza di più sorgenti in una data area), sperimentando anche nuove alternative tecnologiche come l’utilizzo di uno swarm (sciame) di droni, in grado di operare in maniera controllata con piani di volo coordinati, al fine di azzerare quasi del tutto l’utilizzo di tecnici e soccorritori umani e, come già detto, ridurre i tempi di ricerca, cosi da isolare tempestivamente l’area contaminata, salvaguardando la salute delle comunità, in caso di emergenza reale.