掌心大小無人機飛入福島反應爐，15年來首度拍到壓力容器底部

2011年地震與海嘯引發史上最嚴重核災之一，距今已過15年。如今，一架僅掌心大小的微型無人機成功飛入福島第一核電廠3號機反應爐內部，抵達工程師們自核熔毀以來一直試圖觀察的位置——反應爐壓力容器底部。東京電力公司（TEPCO）認為，該處堆積著熔融燃料碎片、控制棒導管以及災難中墜落並熔合的反應爐硬體設備。

這項為期兩週的任務於3月19日結束，影像於隔日公開。據 ABC News 報導，這段畫面歷經15年、多次機器人任務失敗，最終靠一架小到能塞進外套口袋的無人機才成功拍攝。

任務如何展開

調查作業自3月5日起展開，首批微型無人機飛入3號機的一次圍阻體內部。初期階段聚焦於測繪可進入區域並測試無線電通訊範圍，之後再深入推進。由於受損反應爐圍阻體內的鋼鐵和混凝土環境會不可預測地衰減無線電訊號，工作人員必須先確認通訊邊界，才能進行後續飛行。

自3月10日起，無人機開始探索基座（pedestal）內部——這是從下方支撐反應爐壓力容器的厚實混凝土結構。在那裡，無人機發現了疑似在核熔毀過程中從容器內墜落的結構物，以及分布在基座地板多個區域的附著物與沉積物。

無人機針對基座底部和中央區域的兩個獨立調查區進行了系統性覆蓋飛行，逐步建構出這15年來堆積物的全貌。

3月17日，任務達成主要目標。一架以相機垂直方向飛行的無人機，拍攝到 TEPCO 辨識為反應爐壓力容器底部的結構，以及控制棒（CR）導管、控制棒驅動機構（CRD）外殼，以及該公司認為是熔融燃料碎片的懸掛沉積物和附著物。

全景影像是由該次飛行中擷取的影片截圖拼接而成。TEPCO 在整份參考文件中用語極為謹慎：在現階段，所有已辨識的結構均被描述為暫定結果，係基於目視估計而非確認的結構分析。

調查按計畫於3月19日結束。TEPCO 的下一步是將所有影像進行點雲（point cloud）轉換，這項流程將把原始影片資料轉化為可導航的三維地圖。該地圖將為後續設計取出碎片的工具提供工程依據。

無人機的規格

此次任務所使用的微型無人機尺寸為13×12×4公分，含電池僅重約94公克。每架搭載一顆2.7K解析度、每秒60幀的相機，對角視角達140度，配備兩顆總亮度380流明的LED燈以及輻射感測器。

機體達到IP52防護等級，並設計為可承受高達200戈雷（Gy）的累積輻射劑量。透過直式與橫式兩種相機方向設定，工作人員得以在不重新定位無人機的情況下捕捉不同視角。

每次飛行任務約持續13分鐘。TEPCO 並未公開揭露無人機的製造商。

在整個作業過程中，維持氣密性是絕對不可妥協的要求。TEPCO 部署了客製化的密封箱系統，用於存放、起飛部署與回收無人機，全程不破壞圍阻體的密封狀態。

一輛履帶式載具將起降平台運送到容器內部定位，可同時支援兩架無人機，重約20公斤，長約130公分、直徑約13公分。密封箱組件本身尺寸約為260×60×110公分，重約315公斤。

為何控制棒導管如此關鍵

無人機在基座內辨識出的結構，揭示了2011年核熔毀過程中具體發生了什麼事。在正常運作的沸水式反應爐中，控制棒驅動機構外殼及其相關導管從壓力容器底部向下延伸至下方空間。

在3號機核熔毀期間，容器內部溫度超過了鋯合金燃料包殼和鋼製結構件的熔點。未蒸發或氧化的物質向下流動，穿過或繞過容器下部結構墜落。

無人機拍攝到散落在基座地板上的控制棒導管和驅動機構外殼，正是這些從原始位置脫落的結構，如今與 TEPCO 認為是重新凝固的燃料碎片沉積物混雜在一起。

3月17日影像中，從疑似容器底部懸掛而下的沉積物，符合物質在熔融狀態下流動並就地冷卻凝固的特徵。TEPCO 明確指出，現階段所有結構辨識均為暫定估計。

後續時間表

3號機的影像並非福島除役工程終點的開始。TEPCO 已於2024年11月及2025年4月成功從2號機取出微量熔融燃料樣本，這是核災以來首次實際取出燃料碎片。

在研究所需的具體移除方法後，該公司得出結論：僅是為三座反應爐的全面碎片取出作業做準備，就需要約12至15年。除役工程預計將持續到本世紀下半葉。三座受損反應爐共計含有約880噸熔融燃料碎片。

評論觀點

一架重94公克、配備2.7K相機和兩顆LED燈的無人機，完成了數十億美元的傳統機器人技術花15年仍未能做到的事。

它飛過一座毀損的核反應爐，承受了200戈雷的累積輻射，測繪了多個調查區域的基座地板，並在3月17日抵達反應爐壓力容器底部，將鏡頭對準了15年工程努力一直試圖看到的東西。

然後它安全返回，在手套箱中完成更換而未破壞氣密性，下一架隨即出發。

這裡真正的工程成就不是無人機本身，而是圍繞它的整套系統：密封箱、履帶載具、手套箱更換程序、無線電範圍預先檢測，以及決定將相機垂直拍攝以獲得迄今最清晰的容器底部全景影像——每一個決策都出自花了多年時間研究如何將一架小型無人機送入地球上最險惡環境之一，並帶著可用數據安全返回的工程師們。

清理工作仍將持續數十年。TEPCO 目前從3月影像建構的點雲地圖，只是一份跨世代工程文件的開篇。

但他們終於抵達了壓力容器的底部。15年後，一架平裝書大小的無人機完成了所有更大型設備都無法做到的事。

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