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      東芝研發水下游泳機器人-探索核反應堆安全殼內部 mask

      東芝研發水下游泳機器人

      探索核反應堆安全殼內部

      2017.11.22 研究
      本文看點
      • 東芝水下游泳機器人成功潛入福島第一核電站3號機組。
      • 調查前的嚴格訓練和工程師們的艱苦奮戰保證了此次調查的成功。
      • 機器人在核反應堆安全殼內部看到了什么?

      為調查福島第一核電站3號機組安全殼內部而開發的水下游泳機器人,是一款直徑約為13cm,長約30cm,重約2kg的小型機器人,因其在水中游動的姿態特別而被稱為“迷你版曼波魚機器人”。東芝作為技術研究協會--國際反應堆報廢研究開發機構(IRID)的成員,開發了這款水下游泳機器人。3號機組核反應堆安全殼內約有6米高的積水,因此開發了可在水中游動、用于調查安全殼底部的水下游泳機器人。

      這款水下游泳機器人可通過有線電纜在距離約500m的抗震建筑內進行遠程操作。由于其前、后方都安裝了相機和LED燈,即使在漆黑的安全殼底部也可進行調查。3號機組安全殼內部的入口十分狹窄,直徑僅約14cm,因此在提高其抗輻射性能的基礎上,改變了傳統機器人的尺寸和重量,使其實現小型化、輕量化。

      作為調查3號機組的總指揮,東芝能源系統株式會社福島重建與循環技術部的淺野真毅參與了使用機器人進行福島第一核電站2號機組的內部調查,卻對實驗結果感到十分遺憾:在2017年2月進行的2號機組調查中,在不了解安全殼內部的情況下,為了能完成調查,設想了各種情況并展開訓練,然而機器人還是在調查過程中停止了移動。

      2號機組的經驗可以繼續運用到3號機組的操作中。與2號機組不同,3號機組的安全殼內部有積水,具備能讓機器人在三維空間中游動的優點。雖然有可能因路線被堵住而無法到達地下層,但由于機器人自身的小型化特點和事先進行的完備的操作訓練,它能準確地抓拍到被視為燃料碎片的物體的影像。

      “當看到疑似3號機組的燃料碎片時,說實話我松了一口氣。我最擔心的是,為讓機器人穿過核反應堆安全殼的入口而插入導管,并通過該導管把水下游泳機器人送入水中的操作。不過,經過兩個月的訓練,我相信操作者的能力?!睖\野先生對這次試驗充滿了期待。

      東芝能源系統股份有限公司設備服務與應用技術開發部的松崎謙司先生負責指揮操作,他回顧起這些經歷時說道,“為期兩個月的訓練,日程安排得緊湊且嚴苛,非常辛苦。我們想盡可能地模擬現場情況,但由于完全不了解受損結構的狀況,無法進行復制。因此,我們設置障礙物,制作機器人能勉強通過的網格狀物體并反復訓練,使其能熟練應對各種狀況?!?/p>

      松崎先生透露,“正因為使用全尺寸模型進行了嚴格訓練,本次調查才得以實現200%的目標。因為擔心水下機器人在調查途中無法移動,從去年年末開始我經常做噩夢?!笨梢哉f3號機組調查的成功是對技術工程師們拼命訓練的最大肯定。

      水下游泳機器人技術可達到在三維空間內自由移動

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      在開發水下游泳機器人的過程中,最困難的莫過于既要實現機器人的小型化,又要提高其自身的推力。由于連接機器人的電纜一邊與安全殼內壁等結構接觸一邊前進,因此需要安裝體積小且輸出功率高的電機,但這就使得控制電路變得十分復雜,難以將其置于小型水下游泳機器人中。東芝團隊開發了一種摩擦力較小的新型電纜, 為防止電纜松動而卡在結構上,調查團隊反復進行直線前進、后退等操作訓練,以防摩擦電纜。

      東芝水下游泳機器人調查團隊

      東芝水下游泳機器人調查團隊

      關于今后的研究方向,淺野先生表示,“根據這次核反應堆安全殼內部調查所取得的成果,下一步我們打算進行核反應堆壓力容器的內部調查和燃料碎片取出作業等。今后我們想為福島第一核電站做出些貢獻。同時,對于非常喜愛機器人的工程師來說,這是一個只有機器人才能發揮出積極作用的環境,開發的產品能立即投入使用,這讓大家動力十足?!?/p>

      “3號機組順利完成目標,讓我們信心倍增。扎實地進行熟練度訓練,預估風險并采取應對措施,腳踏實地的努力終有回報?!笨偨Y這次調查,松崎先生鏗鏘有力地說出這番話,“今后,我們將把重點轉移到取出裝置的設計和研究方面,為福島第一核電站報廢反應堆的修復工作而不懈努力?!?/p>

      *標注的日期為日文原文發布日期

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