耐辐照自动化检查机器人

RRA系统热交换器属于核二级部件，作为保障核电机组上下行的重要核安全设备，其一次侧水室的内部目视检查为《压水堆核电厂核岛机械设备在役检查规则》（RSE-M）规范法定检查项目，被检部位为：水室和管板的连接法兰、分隔板。接近方式为：拆开水室从内部检查，或通过手孔用内窥镜检查；法兰拆保温层后从外部检查。检查方法（及程序）为：目视（VT）检测（A4270）或采用内窥镜目视检测（A4270），每两年对两台热交换器之一的水室、分隔板和法兰进行内部检查（即每台热交换器四年进行一次检查）。每两年拆保温层后进行外部检查。

工作人员在以往停机大修中，均采用内窥镜或手持照相机的方式，从手孔进入内部进行检查。受限于内部结构的复杂性，该方式存在以下局限性：（1）检查工作全部由检查人员手动进行，检查人员需长时间停留在现场，直至检查作业完成，因此人员受照剂量较大。（2）采用内窥镜进行检查，受限于内窥镜缺乏足够的空间自由度，内部部分区域，如水室分隔板之间焊缝、远离手孔位置的分隔板表面变形情况等均无法进行有效检查。（3）检查程序制定困难，检查区域存在重叠、遗漏情况。

由于900MW压水堆设计上分隔板厚度较小，法国EDF的900MW机组中，发生了大量的分隔板变形，导致RRA热交换器不可用，因此需要对大亚湾机组的RRA热交换器内部情况及其分隔板进行检查。EDF执行检查是采用一二次侧解体，增加集体剂量50msv，检修窗口7~10天，占用大修关键路径2~3天。如参照EDF检查方案，将对电厂大修工期及人员集体剂量造成很大冲击。

针对以上情况，本项目根据核环境下容器内自动检查的需求开展关键技术研究，研究开发出一套用于RRA换热器在役检查使用的耐辐照自动化检查机器人，使机器人具备在核辐照环境下进行容器内部探测和检查的能力从而提高检查作业效率和提升系统安全性，解决了核电厂余热热交换器分隔板变形测量的问题，避免法国EDF电厂采取的RRA热交换器定期解体甚至更换造成的高剂量和工期。此项技术为国内核电领域首套独立自主研发，相比传统检查方式，该技术检查覆盖范围全面，检查结果可视化程度高，测量结果准确，为电厂工作人员制定检修计划提供了准确的数据支撑和决策依据。同时，该技术采用模块化设计，可根据不同的现场需求进行不同搭配，通用性强，普遍适用于核环境下各类容器的内部视频检查和测量，经济效应显著。

在研发过程中，项目组围绕提高操作过程人机交互的透明性、改善操作性能进行了深入研究，为机器人远程操控起到了重要作用。

采用多自由度机械臂设计，通过制定合理的路径规划，使容器内机械臂末端工具的空间可达性相比手持内窥镜形式得到显著提高，检查覆盖范围扩大，检查结果更准确。

采用机器视觉技术，对缺陷进行自动识别拍照，并建立缺陷数据库，方便对检查结果进行存档和后续分析。

采用激光测量技术，对水室分隔板变形情况进行定量测量，检查精度达到0.01mm，相比传统目视评估方式，检查结果更为可靠。

采用远程遥操作技术，检查人员现场完成设备安装后，可远程操作机器人进行运动、视频图像采集、激光测量等动作，从而实现自动化检查及测量，显著降低人员集体受照剂量。

本项目攻克了强辐射环境下视觉技术、驱动技术、远程信号传输、控制技术等关键技术，在关键技术研究的基础上，开发典型的运动驱动机构、末端执行机构、密封结构和相应的控制系统，实现了国内RRA换热器在役检查技术的突破。并在大亚湾核电厂和岭澳核电厂进行了示范性应用，经初步统计，采用该技术后，单次节约大修关键路径2-3天，节约集体剂量约50mSv.人，对于提高电厂经济效益十分显著，同时，本技术进行适应性改进后可适用于核岛多种容器的内部检查，推广范围广泛。