核設(shè)施檢查維修與核事故應(yīng)急處理機(jī)器人系統(tǒng).ppt

核設(shè)施在役檢查維修與核事故應(yīng)急處理機(jī)器人系統(tǒng)研究與應(yīng)用,863先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M 2010 年 5 月,一、重大需求與戰(zhàn)略意義,“加快發(fā)展核電、提高核電等清潔能源占能源供給總量的比重”是我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。2007年國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃：到2020年我國核電運(yùn)行裝機(jī)容量4000萬千瓦，核電占電力總裝機(jī)比例達(dá)到4%以上;近期將推出修改版規(guī)劃:7000萬萬千瓦,核電占比5%。按照每千瓦機(jī)組造價(jià)1.2萬元計(jì)算，直接投資將達(dá)到上萬億。 據(jù)能源研究部門預(yù)測，2035年我國核能發(fā)電量有望達(dá)到當(dāng)年全國電力總發(fā)電量的16%，達(dá)到目前世界核電發(fā)展的平均水平。,現(xiàn)有電力裝機(jī)情況,至2020年全國核電裝機(jī)增長 (萬千瓦),一、重大需求與戰(zhàn)略意義(續(xù)),核電和常規(guī)動(dòng)力電站不同之處：核燃料和核廢物具有放射性，伴隨安全性問題。 美國三哩島核電廠 、前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電廠 、日本美濱核電廠 核動(dòng)力設(shè)施在運(yùn)行以后，按照相關(guān)規(guī)范的要求，必須定期或不定期對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行在役檢查，發(fā)現(xiàn)是否存在危險(xiǎn)性缺陷，定期對其進(jìn)行跟蹤檢查或維修，以免發(fā)生嚴(yán)重的核泄漏事故。,一、重大需求與戰(zhàn)略意義(續(xù)),核設(shè)施的在役檢查與維修，往往涉及強(qiáng)放射性場所(圖中紅色橢圓標(biāo)示部分)，有的甚至需在有輻射的水下進(jìn)行，操作者難以接近，給這些工作帶來很大的困難。 國外普遍使用機(jī)器人完成這些檢查與維修任務(wù);國內(nèi)以進(jìn)口設(shè)備為主，價(jià)格昂貴，后期養(yǎng)護(hù)成本極大，許多工作仍靠人工完成。 目前國際和國內(nèi)輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)已將放射性工作人員的年劑量限值由原來的50mSv(毫希伏)降到20mSv， 強(qiáng)調(diào)“以人為本”。,核電加上軍品生產(chǎn)和科研活動(dòng)，已經(jīng)積累了大量的低、中水平放射性固體廢物。有的廢物包裝與屏蔽不夠規(guī)范，對周圍環(huán)境安全構(gòu)成很大隱患。 廢物在送處置場之前，需要先進(jìn)行廢物的回取，即必須對廢物進(jìn)行識(shí)別、分類、收集、減容、固定等處理整備，以減少體積，提高穩(wěn)定性，使廢物及包裝滿足處置場接受要求，從而達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)處置廢物的目的。 由于我國核廢物前期存儲(chǔ)不規(guī)范，情況非常復(fù)雜，廢物回取的難度很大，急切需要開發(fā)從暫存庫回取廢物和對其分類的專用機(jī)器人。,一、重大需求與戰(zhàn)略意義(續(xù)),核能技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。目前全國共有密封放射源10多萬枚，用于輻照加工的約占95%。源量為30萬居里以上的大型輻照單位也已達(dá)到100多家。 一些突發(fā)事故，需要進(jìn)行應(yīng)急處理。如在核輻照技術(shù)領(lǐng)域，核放射事故發(fā)生率，美國每年、每萬枚放射源約為0.25次，而我國約為5.6次，要比美國高出20倍。最近連續(xù)發(fā)生在河南杞縣、廣東番禺等多起卡源事故，在社會(huì)上造成了很大的影響。 常規(guī)移動(dòng)機(jī)器人難以勝任，“卡西諾”，“靈晰機(jī)器人”均失陷癱瘓?jiān)诂F(xiàn)場 ；作業(yè)任務(wù)多樣：測、鏟、推、搬、掛、拉,一、重大需求與戰(zhàn)略意義(續(xù)),恐慌的群眾,輻射源卡源現(xiàn)場,簡易的處置工具,普通鏟車,手動(dòng)掛鉤裝置,玩具小車,核設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行，輻射環(huán)境、放射源與放射性廢物得到安全有效控制，是促進(jìn)核能開發(fā)和核技術(shù)利用的根本保證。 胡錦濤總書記指出，中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅要做到又好又快，而且要做到節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，做到全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。 研制開發(fā)面向核工業(yè)特殊應(yīng)用的服務(wù)機(jī)器人有著迫切需求。盡快開展這方面的工作將有助于打破國外技術(shù)壟斷、滿足國家核電和核科學(xué)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展需求，同時(shí)對提高核科技工業(yè)的自動(dòng)化水平、增強(qiáng)核安全和應(yīng)急處理能力、保護(hù)工作人員的健康和安全，以及構(gòu)建和諧社會(huì)主義社會(huì)都有積極和重大的社會(huì)意義。,一、重大需求與戰(zhàn)略意義(續(xù)),二、預(yù)期的明確目標(biāo)與指標(biāo),總體研究目標(biāo)： 針對我國核科學(xué)實(shí)驗(yàn)、核設(shè)施在役檢查與維修、核燃料棒更換、核廢物回取處理等作業(yè)對機(jī)器人技術(shù)的迫切需求，以行業(yè)與典型應(yīng)用為引導(dǎo)，開展核環(huán)境下機(jī)器人相關(guān)共性核心技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究，研制開發(fā)出系列化核環(huán)境下智能機(jī)器人系統(tǒng)，并進(jìn)行示范應(yīng)用，為核安全和核事故應(yīng)急處理提供技術(shù)支撐平臺(tái)，滿足國家核電和核科學(xué)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展需求。,攻克一批核環(huán)境下機(jī)器人共性核心技術(shù)及應(yīng)用技術(shù),研制開發(fā)系列化核環(huán)境下智能機(jī)器人系統(tǒng),形成示范應(yīng)用 為核安全與應(yīng)急處理提供技術(shù)支撐,三、主要研究內(nèi)容,研究核環(huán)境下機(jī)器人共性關(guān)鍵技術(shù)，包括：機(jī)器人模塊化和可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人抗輻射加固技術(shù)、去污技術(shù)；基于力覺反饋的機(jī)器人遠(yuǎn)程操作與自主控制技術(shù)；機(jī)器人在核工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等； 研制開發(fā)面向核設(shè)施在役檢查與維修的系列化機(jī)器人系統(tǒng)，包括：管道外部和設(shè)備間在役檢查機(jī)器人 ；核電站管道內(nèi)部檢查模塊化機(jī)器人系列，適用于100mm-900mm不同口徑的管道；核電站1000mm直徑主管道焊縫維修機(jī)器人裝置；核反應(yīng)堆內(nèi)構(gòu)件檢測與維修大型機(jī)器人； 研制開發(fā)核廢物回取處理機(jī)器人系統(tǒng)，可用于放射性固體廢物庫散亂堆放的廢物遙控回取、收集、裝桶或裝筐； 研制開發(fā)核反應(yīng)堆燃料棒更換機(jī)器人系統(tǒng)，抽離核反應(yīng)堆舊的燃料棒，并進(jìn)行新燃料棒的安裝； 研制開發(fā)面向放射源核事故應(yīng)急檢測與處理機(jī)器人，可用于核污染環(huán)境探測，核污染源的收集、轉(zhuǎn)移和清理，以及輻照廠卡源事故處理等。,2011年-2015年項(xiàng)目研究路線圖,2011,2012,2015,2013,2014,預(yù)期成果,四、前期基礎(chǔ),先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)一直是國家863高技術(shù)研究發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)主題之一，在機(jī)器人機(jī)構(gòu)、感知、驅(qū)動(dòng)、智能控制等方面不僅取得若干關(guān)鍵技術(shù)突破，在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國防建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，縮小了與國外的差距，而且在人才團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方面提供了重要儲(chǔ)備。 在863計(jì)劃的支持下，國內(nèi)在危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人、核工業(yè)用機(jī)器人方面也有了一些前期工作。“八五”期間研制了“核工業(yè)遙控關(guān)節(jié)履帶式移動(dòng)機(jī)器人”原理樣機(jī)，開發(fā)了核工業(yè)廢液儲(chǔ)罐壁面移動(dòng)機(jī)器人等。近期又研制了“核輻射探測與處理機(jī)器人系統(tǒng)” 以及“危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏檢測與修補(bǔ)移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)”等，在移動(dòng)機(jī)器人載帶平臺(tái)、機(jī)械臂設(shè)計(jì)、防輻射設(shè)計(jì)、小型核輻射探測裝置等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 中國核工業(yè)集團(tuán)對國外進(jìn)口的一些用于核動(dòng)力設(shè)施檢查與維修的自動(dòng)化裝置進(jìn)行了部分消化吸收，如核反應(yīng)堆壓力容器檢查機(jī)器人、蒸汽發(fā)生器傳熱管檢查與維修定位系統(tǒng)，管道焊縫超聲波自動(dòng)檢查系統(tǒng)等，在核設(shè)施在役檢查與維修方面經(jīng)驗(yàn)豐富，并開發(fā)了一些簡易視覺檢查裝置。,微漏處理機(jī)器人,化學(xué)危險(xiǎn)源探測與 定位機(jī)器人,2010年研制成功的核輻射 探測與處理機(jī)器人系統(tǒng),小型核素活度 測量裝置,蒸汽發(fā)生器內(nèi)表面堆焊層電視攝像檢查裝置,穩(wěn)壓器內(nèi)表面堆焊層電視攝像檢查裝置,五、組織方式與建議承擔(dān)單位,以中國原子能科學(xué)研究院、中國核工業(yè)集團(tuán)公司和中廣核集團(tuán)公司等單位具體需求為牽引，聯(lián)合國內(nèi)在危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域有相當(dāng)工作基礎(chǔ)和很強(qiáng)技術(shù)實(shí)力的科研單位，以整體形式申報(bào)，由企業(yè)或用戶牽頭、產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟共同承擔(dān)。 成立項(xiàng)目總體組，并實(shí)行組長負(fù)責(zé)制，負(fù)責(zé)項(xiàng)目執(zhí)行過程中重大問題的決策，協(xié)調(diào)示范基地的確定，技術(shù)攻關(guān)、設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和施工的組織及項(xiàng)目的檢查驗(yàn)收等工作，項(xiàng)目總體組接受科技部和 863計(jì)劃專家組的直接領(lǐng)導(dǎo)。專家組負(fù)責(zé)項(xiàng)目進(jìn)展和完成情況的全過程監(jiān)督、檢查。執(zhí)行年度報(bào)告和檢查、中期檢查和期末檢查驗(yàn)收