Claire Swedberg
Alguns ativos são tão críticos, tão sensíveis e potencialmente perigosos, que o seu acompanhamento manual representa riscos para o pessoal e potencial ocorrência de erros. E quando se trata de armas nucleares não há margem para erros.
O Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL) tem como objetivo rastrear automaticamente o inventário de componentes de armas nucleares. O objetivo do laboratório tem sido determinar como o RFID opera em torno do metal, por meio de porta-luvas com proteção contra radiação, e garantir 100% de precisão de leitura.
Com isso em mente, a LANL está há seis meses em uma colaboração plurianual com o Laboratório RFID da Universidade de Auburn em projetos de pesquisa conjuntos.
A colaboração faz parte de uma iniciativa maior do Programa de Produção de Armas – Tecnologia e Treinamento Nuclear (WP-TNT), que visa introduzir rastreamento RFID e técnicas analíticas de processamento de dados. Um sistema RFID que atenda aos requisitos da LANL ajudará a otimizar seu gerenciamento de estoque e garantirá exposição mínima à radiação para os funcionários, disse Ray Ferry, líder do programa da LANL.
Investigando os benefícios do RFID na eficiência do estoque
A LANL é encarregada pelo governo dos EUA de produzir componentes para armas nucleares, incluindo poços que servem como núcleo de plutônio da arma. Para aumentar a eficiência da produção, Ferry disse que sua equipe traz novas tecnologias para a missão de montagem de armas para aumentar a eficiência dos processos.
Há cerca de dois anos, a LANL começou a investigar os benefícios que a tecnologia RFID UHF poderia trazer para suas operações de produção. O laboratório projetou sua própria etiqueta RFID UHF que poderia funcionar bem em um ambiente altamente metálico e selecionou os leitores Zebra RFID, vencedores do prêmio RFID Journal Award de 2024, por sua eficácia na leitura dessas etiquetas.
No entanto, quando se trata de implantar uma solução no local, não existe outro site exatamente como o LANL e isso significa requisitos exclusivos, destacou Ferry. O laboratório poderia se beneficiar de pesquisas acadêmicas sobre o meio ambiente e os requisitos de desempenho das etiquetas, acrescentou.
Aproveitando os testes e o know-how dos alunos
Para esse fim, a LANL começou a colaborar com o Laboratório RFID de Auburn no final de 2023. Com o programa de três anos, a LANL deseja entender melhor como o RFID funciona em objetos redondos de metal semelhantes em tamanho a uma tampa de lata de tinta, incluindo como a orientação da etiqueta afeta a funcionalidade como bem como os efeitos de outros objetos metálicos marcados ao redor de cada etiqueta.
Por exemplo, o armazenamento de poços (também conhecidos como recipientes ou latas) geralmente consiste em muitos poços agrupados, afetando potencialmente a intensidade do sinal de RF.
O Auburn RFID Lab inclui uma câmara de RF na qual estudantes e pesquisadores podem capturar medições de RF dentro de parâmetros específicos e podem realizar experimentos para ajudar a identificar a tecnologia e o ambiente certos para as necessidades do LANL.
Não há espaço para leituras perdidas
Ao contrário de muitos usuários de RFID, como varejistas ou empresas de logística, a LANL não tem margem para erros em um sistema RFID. Os materiais e componentes nucleares exigem 100% de precisão de leitura; portanto, a longo prazo, a LANL deseja uma medida certificada de qual instalação forneceria essa funcionalidade de leitura à prova de falhas. As transmissões precisam funcionar sempre, com todas as tags, independentemente da orientação.
Além disso, o LANL quer investigar se as etiquetas podem ser lidas dentro de um porta-luvas isolado contra perigos, no qual materiais radioativos podem ser armazenados. Os porta-luvas proporcionam aos humanos que trabalham na área maior proteção contra a radiação, mesmo que utilizem luvas pelas paredes da caixa, para manusear o material altamente tóxico.
Se recipientes ou plutônio forem armazenados no porta-luvas com etiquetas RFID e essas etiquetas puderem ser lidas sem abri-lo, os dados poderão ser capturados sem exigir qualquer exposição dos funcionários, afirma o LANL.
Design de porta-luvas para testes
Portanto, a LANL está fornecendo ao Laboratório RFID de Auburn o projeto de um porta-luvas semelhante ao tipo que armazena plutônio para produção de armas. A equipe da universidade construirá sua própria caixa, semelhante às usadas no laboratório. Um porta-luvas típico tem 30 pés por 8 pés e 4 pés de altura.
LANL espera que o laboratório da universidade possa determinar se uma etiqueta em uma lata poderia ser lida com um leitor RFID, fora do porta-luvas, através das paredes da caixa, se um leitor poderia ser instalado dentro de um canto, ou se quatro leitores seriam uma alternativa melhor, cada um em um canto do interior do porta-luvas.
“Essas são perguntas para as quais ainda não temos respostas”, disse Ferry. “Precisamos saber: os sinais de RF podem entrar e sair [do porta-luvas] e qual é a atenuação desses sinais.”
Reduzindo a exposição à radiação
Um dos principais objetivos do LANL é reduzir a exposição dos seus trabalhadores à radiação para níveis “tão baixos quanto razoavelmente permitidos (ALARA)”. Ao capturar uma contagem de estoque de recipientes ou outros componentes com leituras de etiquetas RFID, uma contagem de estoque que poderia levar duas semanas pode ser realizada em minutos.
“Isso representa uma economia de custos e de tempo, mas também representa uma séria redução na exposição de nossos trabalhadores à radiação. E essa é uma questão significativa para este laboratório e para a NNSA [Administração Nacional de Segurança Nuclear], os [EUA] Departamento de Energia] e o governo”, afirmou Ferry.
Portanto, uma aplicação inicial para RFID pode ser um dispositivo portátil para ler etiquetas rapidamente, sem linha de visão, para movimentar os trabalhadores mais rapidamente para dentro e para fora dos espaços de armazenamento.
“O objetivo é identificar as latas de uma só vez, poupando os trabalhadores de muita exposição”, disse ele.
Outros usos
Outro caso de uso potencial para RFID pode ser encontrado na automação do rastreamento de luvas usadas no porta-luvas. Essas luvas – instaladas nas paredes da caixa – permitem que os trabalhadores fora da caixa manuseiem o material dentro dela, limitando a exposição à radiação.
Como a radiação deteriora as luvas com o passar do tempo, o LANL gerencia de perto as luvas e há quanto tempo elas foram usadas, para garantir que sejam substituídas no momento certo. Atualmente, esse é um esforço intensivo de tempo humano. Os trabalhadores devem ir a cada porta-luvas para selecionar cada luva, uma de cada vez, e verificar cada número de série para acessar informações sobre a idade da luva ou há quanto tempo ela está em uso.
“Se você pegar um leitor RFID e ler a etiqueta na luva e tiver as informações armazenadas no computador agora, o processamento leva de semanas a minutos”, disse Ferry.
Além disso, o LANL pretende realizar pilotos para investigar como a própria tecnologia RFID (como etiquetas) responde em um ambiente radioativo ao longo do tempo. No passado, esta investigação foi limitada, uma vez que poucas instalações na indústria privada conseguiam expor a tecnologia RFID a elevados níveis de radiação.
Compartilhando padrões LANL com empresas privadas
Assim que o Laboratório RFID de Auburn for capaz de definir a melhor orientação e aplicação de RFID para os requisitos da NNSA, Ferry disse que as informações podem ser compartilhadas com a indústria privada para ajudá-los a saber como obter a certificação para sua tecnologia operar em ambientes desafiadores semelhantes.
Auburn já estabelece padrões para fabricantes de tags e fabricantes de hardware para a indústria RFID “e por isso estamos trabalhando com eles para que estabeleçam um padrão para que a indústria comercial saiba o que construir para atender aos nossos padrões”.
Esta parceria ajudará a melhorar o currículo e as oportunidades educacionais para os alunos de Auburn, de acordo com Justin Patton, Diretor do Laboratório RFID de Auburn, em um comunicado à imprensa.
Até agora, disse Ferry, “interagir com os alunos tem sido fantástico. Seu entusiasmo e disposição para iniciar um trabalho técnico real são incríveis. Estamos realmente ansiosos para trabalhar com os alunos de Auburn e ver quais ideias eles trazem para a mesa.”
O contrato existente cobre um período de três anos que termina em setembro de 2026, após o qual poderá ser considerada uma prorrogação.