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【成都商报】核电应急机器人亮相 希望它们永无用武之地
作者: 发布时间:2017-06-19 阅读次数:

  成都研发出国内首套用于核电应急的耐核辐射机器人

  2017年6月14日     成都商报电子版
 

 

 

  陆地应急机器人 

 

 

 

  水下多功能   智能机器人 

 

 

 

  水下应急机器人 

 

 

 

  异物打捞机器人 

  

 

  小型水下观测   机器人 

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核电现场的耐核辐射机器人有很多不同的功能,主要分为三类:一类负责摄像,将现场的情况实时传输,“直播”到操作人员手中。一类负责水下任务执行,打捞水下异物。还有一类“特种作业”机器人,比如切割、打磨现场机械零件

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核电应急机器人主要分水上和水下工作两类。水下的机器人,一个在水底工作,一个悬停在水中工作如“潜艇”。它们将进入反应堆水池、燃料水池等有强核辐射的环境中执行任务。陆上的机器人通常在距离操作人员一两百米范围内,接受指挥调度

超强核辐射环境是人类的禁区。前不久,由中国科学院光电技术研究所(简称“光电所”)、西南科技大学及中物院联合主持的项目“强辐射环境强适应型机器人关键技术及其应用”获得了四川省科技进步一等奖。

位于成都双流的光电所,有一支专门研发耐辐射装备和机器人的团队。中国几乎所有的核电站都在使用他们研发的耐辐射机器人设备,它们会代替人进入核反应堆内部,完成一系列的特殊任务。该所的特种光电智能化装备研发团队,2014年起与大亚湾核电站联合研发“核环境下应急机器人”,去年底一套能应用于高辐射区域侦查救援的“应急机器人”正式亮相。“我们当然要提前准备好一切设备。”团队负责人冯常说,“但是它们可能永远不会被使用,也没人希望它们被使用。”

耐核辐射机器人

深入反应堆的

“孤胆英雄”

一只灵巧的机械手臂高高悬起,可以上下左右灵活摆动。眼睛大而萌,那是摄像镜头的所在。它的脚可以是几只小巧的圆轮,也可以是两条霸气的履带,随时听候吩咐。不过,它的大脑在身子后方,因为那里最需要被保护。这些小家伙并不庞大,最大的也不超过100公斤。它们的工作场所在核电站之中。

功能模块大多可拼接

冯常介绍,除去机器人主体身躯,其他功能模块大多可拆可卸可拼接。比如只用“眼睛”,就可以不安装“手臂”。最重要的是,它所有的“器官”,都能在超强辐射环境下正常工作。

核电站通常每运行18个月会停堆大修,很多环境人进不去,如核反应堆水池、乏燃料水池以及许多设备旁。但机器人可以代替人进去完成相应任务。没有好的耐辐射技术,机器人进入强辐射区也很快会停止工作。2011年的福岛核泄漏事故中,很多机器人就因不能耐强辐射而很快瘫痪。

高耐辐射技术正是光电所的核心技术之一。在核电站中,光电所研制的机器人可以承受65℃的高温,抵御每小时100个西弗(Sv)的核辐射。其携带的相机等传感器,甚至可以抵御每小时10000个西弗(Sv)的核辐射。冯常说,高耐辐射技术不是简单的选择耐辐射材料。更多的是通过“合理规划机器人各功能区的布局,分布设计电路,并将传感器主被动加固”等方式来达到整体耐辐射,“是一项综合技术”。

能“直播”能打捞能打磨

核电现场的耐核辐射机器人有很多不同的功能,主要分为三类:一类负责摄像,将现场的情况实时传输,“直播”到操作人员手中。一类负责水下任务执行,打捞水下异物。还有一类“特种作业”机器人,比如切割、打磨现场机械零件。在强烈的核辐射环境中,机器人成为深入禁地的“孤胆英雄”。

在反应堆内部,反应堆水池里不允许有异物。可偶尔会掉落一些细小部件。水下异物打捞机器人进入水池后,通过视觉等传感器,能迅速定位到异物,“眼神机敏”。随后它会通过机械臂夹取异物,并打捞出来,“手臂灵活”。若是很小的异物,它可以用吸盘轻松吸出来。

机器人代替人进行某些特种作业,能大大提高工作效率,也能更好地保护人免遭辐射。目前,光电所研发的水下高耐辐射机器人,是国内唯一在核电站现场使用过的机器人。

核电应急机器人

奔赴辐射区的“特种部队”

发生在2011年的日本福岛核泄漏事故,让“机器人敢死队”走进了人们的视野。最初期进入泄漏现场的机器人几乎没考虑过耐辐射,瞬间就被“秒杀”。让人们意识到一切都应未雨绸缪。光电所2014年起与大亚湾核电站联合研发“核电应急机器人”。去年在成都完成了初步研发,并成功做出了第一套共4个应急机器人,目前已运至大亚湾核电站。这是国内目前诞生的第一套用于核电应急的耐核辐射机器人。

“当然,我国在役的核反应堆,每一个都具备极高的安全系数。”冯常称,这套应急机器人随时可以使用,平时装在一个大集装箱里,需要使用时,可随整个集装箱立刻拉走。

边走边安装“中继器”

核电应急机器人的造型,像是普通核电站用机器人的升级版。这支小小的“特种部队”,主要分水上和水下工作两类。

水下的机器人,一个在水底工作,一个悬停在水中工作如“潜艇”。它们将进入反应堆水池、燃料水池等有强核辐射的环境中执行任务。陆上的机器人通常在距离操作人员一两百米范围内,接受指挥调度。应急状态下,操作人员必须在远离辐射区几公里外的安全区域,这时候的机器人就像一个孤独的战士,必须独自前进几公里深入到核心辐射区域去执行严峻的任务。

在辐射区中,机器人只能靠自己。因此,它首先被赋予了强大的“行进能力”。它的爬坡、越障能力超强,有复杂的履带和轮轴设计。为了能够时刻跟操作人员保持联络,它们每走一段路,就沿途自行安装一个“中继器”,这样才能随时将信息传递出来。

采集信息带出“样本”

机器人进入到辐射区域后,有几项重要的任务需要完成。

首先,现场的情况要能实时传递到外面去,让人们看到现场情形。其次,它们要在现场采集各类信息,比如湿度、温度、核辐射的剂量率等,然后传输给几公里外的操作人员。再次,它们还需要采集现场“样本”,带出辐射区,交给操作人员。此外,它们还具备一些救援操作能力,如开关阀门的处理。

“没有第一手现场信息的掌握,所有的后续应急方案,就无法科学制定,无法对症下药。”冯常说,核电应急机器人就是那可以第一时间深入前线的“敢死队”。

成都商报记者 王垚 光电所供图

 
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