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这个“机器人”不怕核辐射

2017-04-17 08:51
苏子言岁月
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西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室完成的“强辐射环境强适应型机器人关键技术及其应用”项目,在4月10日召开的四川省科学技术奖励大会上,荣获2016年度四川省科技进步奖一等奖。

关注核安全领域

十年前启动辐射环境研究

过度的电离辐射对人体有致命的危害,遥控操作工具一直与核工业相伴而行。

然而,早期的机械动力手已无法满足现代核工业发展的需要。

四川作为“核大省”,在核事故侦查与应急处置、核设施退役与核废物处理处置、核设施检测与运行维护等方面有着强烈的应用需求和良好的研究基础。

基于上述技术需求,自2006年起,西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室携手中国科学院光电技术研究所、中国工程物理研究院核物理与化学研究所,针对涉核领域的急、难、险工程任务,重点突破了强辐射环境下机器人作业关键技术,在装备研发、技术推广等方面开展了广泛的产、学、研、用合作。

破解关键难题

实现国内零突破

核工程作业须在安全稳妥、人员受照射剂量最小、放射性污染扩散最少的前提下,提升作业效率。核机器人系统是人在系统的强任务适应型遥控操作多功能机器人。

2016年5月,四川省科学技术厅组织专家对该项目进行鉴定,专家一致认为该项目创新性强,填补了国内空白,相关技术达到国际领先水平,推广应用价值高。

专家表示,该项目针对核电站、核燃料循环设施、核技术利用运行和退役中强辐射环境下的作业,在耐辐射加固、多机协作的作业优化、强辐射环境场景感知、强辐射环境高可靠通信等机器人系统中的关键技术方面进行了技术创新。

多年来,科研人员掌握了强γ射线对电子学器件的辐照损伤规律和系统化的抗辐射方法,形成了电子学器件—电路及功能模块—整机系统三个层次的抗辐射加固方案;开展并完成了核机器人本体、控制单元、人机交互单元的研究,完成遥操作与局部自主结合、多机器人协同的核环境工程机器人作业技术研究。完成了机器人机、电、液相结合的高可靠末端执行器设计、仿真、实践验证。突破了计算机虚拟现实技术和沙盘模拟技术。相关技术授权发明专利3项,授权实用新型专利9项。

项目将遥控操作核机器人系统应用于研究退役堆作业及反应堆应急储备。研究人员将BROKK机器人升级改造为具有强放射性环境监测、去污、回取、破碎、分拣等功能的强辐射环境退役作业机器人,并成功应用于核设施退役工程;自主研制的智能化核应急机器人,可上下楼梯、能监测强辐射环境,已成为针对突发核事件的应急装备。

除此之外,项目组研制的核电强辐射环境检测与设备维护机器人替代了国外设备。研制了控制棒驱动机构钩爪检查机器人,可实现在反应堆压力容器储存间生物屏蔽体内压力容器顶盖上的控制棒驱动机构钩爪的视频检查,并通过自带喷头对巡查到的异物进行处理;研制了核电站指套管更换机器人,可在核反应堆(RX厂房)水池,对旧指套管进行更换、剪切、处置、收集、观察等工程作业;研制了堆芯装卸料特种照明工具,可实现强辐射水下环境高强度、高亮度、高透过性照明。

成果应用广泛

获得社会高度认可

笔者了解到,项目核心技术已成功应用于卡源、反应堆巡检与退役、核电设备维修等任务中。2009年6月,河南杞县卡源事件中, 消除了近400万居民的恐慌情绪,开创了国内采用机器人处理卡源故障的先例。

同年10月,广州辐照技术研究开发中心发生放射源被卡事故。整个处置过程没有发生放射性泄漏,没有发生环境辐射污染,没有发生人员伤害,是一次卡源事件应急处置的成功范例。

“下一步,我们还将在γ射线检测与防护技术基础上,进一步研究中子射线的检测和防护技术;进一步针对核设施运行维护、核退役、核应急等三方面的具体需求,结合智能机器人技术的发展,研究任务、环境适应性更强的核机器人技术。”项目组负责人张华如是说。

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