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© IFE Halden VRC [email protected] Il contributo della Realtà Virtuale nel progetto e nella gestione processi a rischio Le attività presso Halden Virtual Reality Center Ing. Massimo Sepielli - ENEA - Servizio Calcolo e Modellistica Delegato ENEA presso HRP - MTO

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Il contributo della Realtà Virtuale

nel progetto e nella gestione processi a rischio

Le attività presso Halden Virtual Reality

Center

Ing. Massimo Sepielli - ENEA - Servizio Calcolo e Modellistica

Delegato ENEA presso HRP - MTO

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•La realtà virtuale (VR O RV) è una tecnologia che consente di ricreare, tramite computer, mondi e oggetti che sono la trasposizione digitale di ambienti reali o di fantasia. •RV è un modo per visualizzare, manipolare e interagire con dati estremamente complessi per mezzo di una simulazione che, in ambienti immersivi, viene percepita totalmente dai nostri sensi, in particolare dalla vista, seguita dall’udito e dal tatto.

DEFINIZIONIIntroduzione alla RV

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•Utente sceglie• Interazione•Realismo (rendering: resa realistica degli oggetti rappresentati, real-time)

• Immersività, senso di presenza (I/O video/audio)

•Cooperazione (Telepresenza)

PECULIARITA’ Differenze con la grafica tradizionale (CAD)

Introduzione alla RV

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Cinema/TV/intrattenimento Divulgazione scientifica, istruzioni al

pubblico Simulazione dei fenomeni trasportistici Progettazione di grandi strutture Progettazione e addestramento di

vettori prototipo Simulazione di fenomeni microscopici Restauro virtuale Visione virtuale per robot simulazione

in medicina e chirurgia (Virtual Surgery)

Progettazione sale controllo Addestramento e supporto operatori Pianificazione e simulazione di attività

a rischio

APPLICAZIONIIntroduzione alla RV

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- Decision-making collaborativo- Penetrazione su problemi complessi

- Costi di produzione e di lavoro- NON PRATICABILITA’, danno e spesa ambienti fisici reali

- Dimostrativi di prodotti- Acquisizione di capacità e apprendimento dei concetti

- Esplorazione intuitiva

VANTAGGI IN CAMPO INDUSTRIALE

Introduzione alla RV

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http://www.ife.no/vr

By : T. Johnsen

Virtual Reality for Design, Planning and Training

Le attività di HaldenLe attività di Halden

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Halden VR Centre

VR Centre was established in 1996 The activities started out as

Bilateral IFE projects work for Norwegian and international industry

VR research increasingly more important

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Why VR in Halden Project?

Unique multi-disciplinary work• Right staff end experience

HumanFactors

ProcessKnowledge

Computer Science

“Solve Real World Problems”

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Primary Areas of Focus

Control room engineering

Decommissioning planning

Training and Simulation

VR support tools development

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Use of Virtual Reality in Control Room Engineering (CRE)

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Why Use VR in CRE?

Costly physical mock-up not necessary Design can be modified quickly and easily

to prototype different solutions in a short period of time

Can evaluate a design against ergonomic data, guidelines and recommendations

Save time and money in addition to a more optimal design solution

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CRE Nuclear Reference List

2000-NorwayHalden BWR

2000-FranceEDF CRE Advanced Toolkit Env

1999SwedenRinghals Nuclear Power Plant

1998SwedenForsmark NPP

1997SwedenBarsebäck NPP

1996-SwedenOskarshamn NPP

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VR for Decommissioning Le attività di Halden

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Why VR in Decommissioning Intuitive visualisation of the processIntuitive visualisation of the process Rapid prototyping of possible solutionsRapid prototyping of possible solutions Optimisation of radiation exposureOptimisation of radiation exposure

Visualise radiationVisualise radiation On-line informationOn-line information Route recording Route recording

Save time and moneySave time and money Better planning and administration (info archiving)Better planning and administration (info archiving) Improved quality of trainingImproved quality of training

Authority demonstration (briefing)Authority demonstration (briefing) Public acceptancePublic acceptance

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The VRdose System

A bilateral project for Japan Nuclear Cycle Development Institute (JNC)

A virtual reality application for: Work simulation. Dose-rate visualisation. Occupational dose calculation.

Desktop based VR system using Java and Internet technology

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Fugen Nuclear Power Station

The Fugen reactor is The Fugen reactor is situated in Fukui, in the situated in Fukui, in the centre-western part of centre-western part of Japan. (one hour by train Japan. (one hour by train from Kyoto)from Kyoto)

Fugen is a 165MWe, Fugen is a 165MWe, heavy water moderated, heavy water moderated, light-water cooled light-water cooled pressure-tube type pressure-tube type reactor.reactor.

It went into commercial It went into commercial operation in 1979.operation in 1979.

Decommissioning will Decommissioning will start March 2003, and will start March 2003, and will take about 20 years.take about 20 years.

KYOTO

Outlook of Fugen

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Moving through the VR Model of Fugen

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Scenarios

In a Scenario one or more manikin workers

perform work tasks inside the NPP.

In order to distinguish between workers,

each gets a different colouring either on

the suit or the helmet.

Each worker also has a name and a

description that can be edited by the user.

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Camera View

The user can view the scene from a virtual camera…

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Manikin View

..or from the eyes of one of the manikins.

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Manikin View with radiation Information

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Radiation Landscape Visualisation

A surface plot of the dose-rate in the area around the spectator is also provided.

The data in this plot are measurement interpolations at the chest (dosimeter) height of a person viewing the model from the virtual camera’s position.

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Scenario Recording

A scenario is recorded as a set of routes with action markers. Each of these

routes or work tasks belongs to a manikin.

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Playback of Scenarios

On playback the manikin will walk the route as recorded, doing work or handling objects on the

markers where the user has recorded such actions.

The manikin is also pausing on markers where it has been synchronized to wait for other manikins to

finish their tasks.

Le attività di Halden - VR-Dose

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Scenario CreationLe attività di Halden - VR-Dose

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The Dose-Rate of a Work Task

In the scenario recording, routes with markers of positions and duration at each position are generated.

These routes may afterwards be assigned to real life workers from the system worker database.

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The Database InterfaceLe attività di Halden - VR-Dose

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Libreria di oggetti

A bank of decommissioning tools is being made. These tools can be inserted into the Fugen model and used by the manikins in the scenarios.

Examples:

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Taglio di oggetti

In a dismantling process, cutting of various large objects will be necessary. This is a complicated task in VR, and a module for cutting pipes is being made this year.

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VRDose e ambiente di progetto

A more user friendly interface is under development.

In the decommissioning project, JNC will use the planning and work estimation system “COSMARD” by JAERI. The new user interface of VRdose will try to reflect the COSMARD work breakdown.

Based on COSMARD, a wizard for scenario recording will help the user to enter information into the system.

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Ansaldo Nucleare interest in IFE/HRP R&D ActivitiesAnsaldo Nucleare interest in IFE/HRP R&D ActivitiesHuman-machine interfaceHuman-machine interface

b) VIRTUAL REALITY

possible future interest in the development of an integrated tool (Intergraph, VR, Dose Calculation)Essential need:- tool allowing fast updating of radiation field after dismantling and/or removing of parts;(optional: dynamic visualisation of movements of components or parts, for optimisation of time, doses and procedures)

AnsaldoEnergia Una Società Finmeccanica

Ansaldo Nucleare MeetingMeetingDivisione di ANSALDO ENERGIA S.p.A. ENEA - IFE Halden Reactor Project - Italian Interest GroupENEA - IFE Halden Reactor Project - Italian Interest Group

L’ambiente di design Ansaldo - So.G.I.N.

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PROJECT STRUCTUREPROJECT STRUCTURE

AUTOCAD

DESIGN REVIEW

(Walk through)

3D GRAPHIC MODEL

3D MODELLING

INTERGRAPH

DATABASE

ACCESS

REPORTS

VIRTUAL REALITY

(HALDEN)

L’ambiente di design Ansaldo - So.G.I.N.

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Purpose: VR-Based Training A major application area for VRA major application area for VR Highly relevant for the nuclear industryHighly relevant for the nuclear industry

Provides a safe environment for hazardous Provides a safe environment for hazardous operations trainingoperations training

Training for Training for one-time one-time operationsoperations

MaintenanceMaintenancetrainingtraining

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Why VR in Training

Learn by doing Active off-the-job learning Explorative and procedural/guided training

Improve safety Safety-critical operations can be performed at any

time and as frequently as necessary in a secure environment

Improve performance in actual operations Reduce time and improve effectiveness, Reduce

errors, Save money More flexible than review More realistic, more fidelity

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VR Training Experiments Conduct experiment on fidelity requirements for Conduct experiment on fidelity requirements for

different types of training in VRdifferent types of training in VR Types of trainingTypes of training

Procedural knowledgeProcedural knowledge Assembly knowledgeAssembly knowledge Spatial / environmental Spatial / environmental

configuration knowledgeconfiguration knowledge Levels of fidelity Levels of fidelity

(immersion, presence)(immersion, presence) Desktop VRDesktop VR Stereoscopic – Large screenStereoscopic – Large screen HMDHMD

Identify cost-effective VR training technology to Identify cost-effective VR training technology to effectively improve different types of performanceeffectively improve different types of performance

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Training 1: Task Visualisation

ProceduresProcedures Assembly (visualization)Assembly (visualization)

Desktop is sufficientDesktop is sufficient

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Assembly (task)Assembly (task) HMD / Data glove requiredHMD / Data glove required

Training 2: Assembly TaskLe attività di Halden

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Spatial configurationSpatial configuration Stereoscopic is sufficientStereoscopic is sufficient

Training 3: Moving in the space

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Selected Projects

1999-HRPDecommissioning Planning

1999DemoExplosives Training

1998NorwayStatnett National Power Distr. Centre

Hazardous high-voltage environment

2000-RussiaLeningrad Nuclear Power Plant

1998EUASSIST Toolkit (EU ESPRIT project) VR applied to intelligent training

1998NorwayStatnett National Power Distr. Centre Maintenance of a Gas Insulated System

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Nell’ambito del HRP 2000-2002 General Nell’ambito del HRP 2000-2002 General Programme: Programme:

Riunione maggio 2000 HRP- SoGIN-Ansaldo- RADRiunione maggio 2000 HRP- SoGIN-Ansaldo- RAD Studio di fattibilitàStudio di fattibilità Preparazione contratto bilaterale and technical Preparazione contratto bilaterale and technical

annexannex

12 mesi con quattro “deliverable”:12 mesi con quattro “deliverable”: 1) modelli dell’environment e delle SaG1) modelli dell’environment e delle SaG 2) framework che unisce tutti gli ambienti già 2) framework che unisce tutti gli ambienti già

esistentiesistenti 3) simulazione delle task di lavoro3) simulazione delle task di lavoro 4) simulazione di scenari operativi4) simulazione di scenari operativi

Progetto VirtualDecom

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Module Architecture

Il progetto VirtualDecom

CAD system3D model data

DoseCalculation

Human radiation dose DB

Data conversion

VRML models Walking-

through(navigation)

Editing Scenario(manikins)

ScenarioDB

Radiation/Contaminationmaps

Advanced 3D module(displac./collision/cut/assembling/disassemb.)

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• Macchine- PC (MS Windows) con adeguate risorse RAM, Processori, acceleratori grafici

- Macchine ed interfacce dedicate (tipo S.G.i., input - output immersivo)

• Linguaggi- Linguaggi commerciali JAVA 3D e VRML 97, Web-browsers CosmoPlayer, Cortona per Explorer/Netscape

• Ambienti : - AUTOCAD 2000, foto digitali per Textures

- Integrazione con ambienti di progettazione (Intergraph / Cosmard)

- VR: Multigen Paradigm, DVmockup

RISORSE INFORMATICHE

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• CAMO: Competenze modellistiche e interfaccia verso Halden

• INFO: Ambienti VR dedicati e competenze

• FIS: utilizzo di VR per progettazione sale controllo per applicazioni nucleari sperimentali

• Creazione di un laboratorio stabile di VR ENEA polifunzionale

SINERGIE ENEA