「屢戰」高輻照 核電機器人應用市場待發

2021-01-08 21經濟網

日本東芝公司日前宣布,將與日本國際核退役研究所合作開發出一款新型水下機器人。日本東京電力公司計劃於7月使用機器人,通過其在福島第一核電站3號機組的反應堆安全殼內底部沉積的汙水中遊動展開調查。

日本東芝公司日前宣布,將與日本國際核退役研究所合作開發出一款新型水下機器人。日本東京電力公司計劃於7月使用機器人,通過其在福島第一核電站3號機組的反應堆安全殼內底部沉積的汙水中遊動展開調查。

實際上,從2011年福島核電站事故之後,就陸續有機器人進入反應堆內開展調查,但大部分都因核輻射太高、通訊中斷和地形複雜等問題很快「陣亡」在核電站內。

運用於核工業的機器人與其他工業機器人最大的不同在於需要承受輻射。核電機器人的運用範圍不僅是在極端事故情況下的應急與救援,更普遍的是在核電站中應用。隨著我國核電反應堆的增多,核電機器人將擁有更廣泛空間。

一位從事核級設備研究的專家告訴記者,核電機器人與其他工業用機器人最大的不同在於需要有抵抗輻射的性能,但其中很多技術可以民用,例如對固體廢棄物的處理。未來,在民用上或許有較大的產業化空間。

高輻照成「攔路虎」

2011年「3·11大地震」引發核洩漏事故後,福島第一核電站1至3號機組發生堆芯熔化,即反應堆內壓力容器中的核燃料棒失去冷卻後迅速升至極高溫度而熔毀,並從壓力容器底部洩漏到外面一層安全殼的底部。

福島第一核電站運營方東京電力公司曾多次利用「機器人敢死隊」調查安全殼內部狀況,但多臺機器人均在安全殼內「陣亡」。

特別是在最初期進入洩漏現場的機器人,幾乎瞬間就被「秒殺」。當時只有美國軍用級的機器人,如iRobot公司的Packbot 510和Warrior 710,才能進入核電站調查。直到2011年6月,事故發生2個月後,才有一臺日本千葉工業大學研發的名為Quince的日本機器人進入了核電站的廢墟。

「日本在上世紀80年代以前,特別是早稻田大學機器人研究所,對於核電機器人的研發一直處於世界先進水平,但之後,因為方向出現偏差,走向娛樂化機器人的研究,核電機器人研究進度放緩,這或多或少因為沒有獲得東京電力公司的支持。」上述專家告訴記者,「當時東京電力公司對核安全的重視不夠,沒有同意與早稻田大學合作。在這種情況下,日本其他四家電力公司對核電機器人也沒有足夠重視。」

「吃一塹,長一智」,日本在福島事故後,開始重新重視核電機器人的研究。

近年來,包括千葉工業大學在內的各高校加緊與三菱重工等公司合作研發各種類型的新機器人,希望進入到核電廠融化核心地點進行調查,從而為將來的去汙作業做出規劃。

除自己研發外,日本東京電力公司因為技術問題也曾試著尋找外援,例如,在2015年10月與法國原子能與可替代能源委員會籤署相關協議,以收購能夠承受福島第一核電站反應堆安全殼內高輻射的機器人。

招商證券核電設備分析師諸凱指出,實際上,這些進入核島的機器人本身構造都不複雜,簡單來說是「攝像頭+小車」的結構,但最主要的還是高輻射問題。

「雖然進入安全殼內調查的機器人相比其他類別機器人在傳感、控制電路板等元器件做了防輻射處理,但目前的技術還較難承受高輻照劑量下的長時間正常工作。」上述專家表示。

他介紹,以成像元器件為例,目前只有兩種方法用來屏蔽核輻射,一種是用鉛玻璃等材料屏蔽,但會造成設備笨重;第二種是用距離屏蔽,即攝像頭在前方,用很長的線纜在後端連接成像元器件。


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