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  • “屡战”高辐照 核电机器人应用市场待发

       日本东芝公司日前宣布,将与日本国际核退役研究所合作开发出一款新型水下机器人。日本东京电力公司计划于7月使用机器人,通过其在福岛第一核电站3号机组的反应堆安全壳内底部沉积的污水中游动展开调查。
     
      实际上,从2011年福岛核电站事故之后,就陆续有机器人进入反应堆内开展调查,但大部分都因核辐射太高、通讯中断和地形复杂等问题很快“阵亡”在核电站内。
     
      运用于核工业的机器人与其他工业机器人最大的不同在于需要承受辐射。核电机器人的运用范围不仅是在极端事故情况下的应急与救援,更普遍的是在核电站中应用。随着我国核电反应堆的增多,核电机器人将拥有更广泛空间。
     
      一位从事核级设备研究的专家告诉记者,核电机器人与其他工业用机器人最大的不同在于需要有抵抗辐射的性能,但其中很多技术可以民用,例如对固体废弃物的处理。未来,在民用上或许有较大的产业化空间。
     
      高辐照成“拦路虎”
     
      2011年“3·11大地震”引发核泄漏事故后,福岛第一核电站1至3号机组发生堆芯熔化,即反应堆内压力容器中的核燃料棒失去冷却后迅速升至极高温度而熔毁,并从压力容器底部泄漏到外面一层安全壳的底部。
     
      福岛第一核电站运营方东京电力公司曾多次利用“机器人敢死队”调查安全壳内部状况,但多台机器人均在安全壳内“阵亡”。
     
      特别是在最初期进入泄漏现场的机器人,几乎瞬间就被“秒杀”。当时只有美国军用级的机器人,如iRobot公司的Packbot 510和Warrior 710,才能进入核电站调查。直到2011年6月,事故发生2个月后,才有一台日本千叶工业大学研发的名为Quince的日本机器人进入了核电站的废墟。
     
      “日本在上世纪80年代以前,特别是早稻田大学机器人研究所,对于核电机器人的研发一直处于世界先进水平,但之后,因为方向出现偏差,走向娱乐化机器人的研究,核电机器人研究进度放缓,这或多或少因为没有获得东京电力公司的支持。”上述专家告诉记者,“当时东京' ;&+"vHE' ;&+"重视不够,没有同意与早稻田大学合作。在这种情况下,日本其他四家电力公司对核电机器人也没有足够重视。”
     
      “吃一堑,长一智”,日本在福岛事故后,开始重新重视核电机器人的研究。
     
      近年来,包括千叶工业大学在内的各高校加紧与三菱重工等公司合作研发各种类型的新机器人,希望进入到核电厂融化核心地点进行调查,从而为将来的去污作业做出规划。
     
      除自己研发外,日本东京电力公司因为技术问题也曾试着寻找外援,例如,在2015年10月与法国原子能与可替代能源委员会签署相关协议,以收购能够承受福岛第一核电站反应堆安全壳内高辐射的机器人。
     
      招商证券核电设备分析师诸凯指出,实际上,这些进入核岛的机器人本身构造都不复杂,简单来说是“摄像头+小车”的结构,但最主要的还是高辐射问题。
     
      “虽然进入安全壳内调查的机器人相比其他类别机器人在传感、控制电路板等元器件做了防辐射处理,但目前的技术还较难承受高辐照剂量下的长时间正常工作。”上述专家表示。
     
      他介绍,以成像元器件为例,目前只有两种方法用来屏蔽核辐射,一种是用铅玻璃等材料屏蔽,但会造成设备笨重;第二种是用距离屏蔽,即摄像头在前方,用很长的线缆在后端连接成像元器件。
     
      应用市场打开
     
      值得注意的是,虽然被称为“机器人”,但实际上并不是指人工智能。据了解,到目前为止,所有部署在日本福岛核电反应堆清理工作中的机器人都由人类工作者操控。
     
      上述专家表示,核电设备最重要的是可靠性,最好是人工操控,而且最好带线缆,如果机器人是通过遥控进入反应堆,出现故障就无法从反应堆中撤出而成为固体废物。进入福岛核电站进行调查的机器人已经是先例。
     
      诸凯也表示,机器手还达不到比较精细的程度,用人工操作比较可靠一些,在核电特殊环境下,谈人工智能还为时尚早。
     
      而国内的核电应急机器人,起步虽晚,但已有所成果。中科院成都光电技术研究所近日透露,由陆地、水下等4台应急机器人为一组的国内首套核电应急机器人已在该所研制成功,并于去年11月底交付大亚湾核电站。
     
      事实上,除了专门用于核电极端事故的调查与处理的机器人,核级机器人更多用于核电站日常的运行与维修。如果说核电应急机器人还是“观察型”为主,现在核电站中用的机器人已经可以实现成熟操作。
     
      上述专家表示,核电机器人的实质是代替人的机械设备,一方面代替人承受一些高辐射剂量、危险的、劳动强度大的工作,另一方面可以提高生产效率。
     
      2015年6月,由中国广核集团(简称“中广核”)牵头的国家863计划“核反应堆专用机器人技术与应用”课题在广西防城港核电基地通过国家科技部专家组的验收。
     
      而随着我国核电机组的持续增加,核电机器人的应用市场也逐步打开。根据“十三五”规划,到2020年,我国核电运行装机容量达到5800万千瓦,在建达到3000万千瓦以上。
     
      尽管如此,与普通的工业机器人相比,核电机器人的应用市场仍相对较小。诸凯表示,很少会有专门做机器人的公司切入这个细分领域。主要还是核电企业与高校、研究所等做产学研方面的开发。
     
      上述专家指出,有推广和产业化空间的是将日常运维的机器人做一些减法后进行二次开发,但目前做得比较少。核电本身也是拉动中高端制造业的重要引擎,是军民融合的天然载体。
     
      这方面也有了尝试。2016年8月16日,中广核与江苏淮安经济技术开发区,以及青岛海尔家居集团控股子公司克路德机器人签署三方战略合作协议,在淮安经济技术开发区成立合资公司、建设机器人产业园区,从事核电类机器人及其他工业、服务机器人项目的研发、生产和销售等,推动核电装备及工业机器人的科研成果转化。
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