高校實驗室厲害了！新研發的“機器人”不怕核輻射

西南科技大學特殊環境機器人技術四川省重點實驗室完成的“強輻射環境強適應型機器人關鍵技術及其應用”項目，在4月10日召開的四川省科學技術獎勵大會上，榮獲2016年度四川省科技進步獎一等獎。

關注核安全領域

十年前啟動輻射環境研究

過度的電離輻射對人體有致命的危害，遙控操作工具一直與核工業相伴而行。

然而，早期的機械動力手已無法滿足現代核工業發展的需要。

四川作為“核大省”，在核事故偵查與應急處置、核設施退役與核廢物處理處置、核設施檢測與運行維護等方面有著強烈的應用需求和良好的研究基礎。

基於上述技術需求，自2006年起，西南科技大學特殊環境機器人技術四川省重點實驗室攜手中國科學院光電技術研究所、中國工程物理研究院核物理與化學研究所，針對涉核領域的急、難、險工程任務，重點突破了強輻射環境下機器人作業關鍵技術，在裝備研發、技術推廣等方面開展了廣泛的產、學、研、用合作。

破解關鍵難題

實現國內零突破

核工程作業須在安全穩妥、人員受照射劑量最小、放射性污染擴散最少的前提下，提升作業效率。核機器人系統是人在系統的強任務適應型遙控操作多功能機器人。

2016年5月，四川省科學技術廳組織專家對該項目進行鑒定，專家一致認為該項目創新性強，填補了國內空白，相關技術達到國際領先水平，推廣應用價值高。

專家表示，該項目針對核電站、核燃料循環設施、核技術利用運行和退役中強輻射環境下的作業，在耐輻射加固、多機協作的作業優化、強輻射環境場景感知、強輻射環境高可靠通信等機器人系統中的關鍵技術方面進行了技術創新。

多年來，科研人員掌握了強γ射線對電子學器件的輻照損傷規律和系統化的抗輻射方法，形成了電子學器件—電路及功能模塊—整機系統三個層次的抗輻射加固方案﹔開展並完成了核機器人本體、控制單元、人機交互單元的研究，完成遙操作與局部自主結合、多機器人協同的核環境工程機器人作業技術研究。完成了機器人機、電、液相結合的高可靠末端執行器設計、仿真、實踐驗証。突破了計算機虛擬現實技術和沙盤模擬技術。相關技術授權發明專利3項，授權實用新型專利9項。

項目將遙控操作核機器人系統應用於研究退役堆作業及反應堆應急儲備。研究人員將BROKK機器人升級改造為具有強放射性環境監測、去污、回取、破碎、分揀等功能的強輻射環境退役作業機器人，並成功應用於核設施退役工程﹔自主研制的智能化核應急機器人，可上下樓梯、能監測強輻射環境，已成為針對突發核事件的應急裝備。

除此之外，項目組研制的核電強輻射環境檢測與設備維護機器人替代了國外設備。研制了控制棒驅動機構鉤爪檢查機器人，可實現在反應堆壓力容器儲存間生物屏蔽體內壓力容器頂蓋上的控制棒驅動機構鉤爪的視頻檢查，並通過自帶噴頭對巡查到的異物進行處理﹔研制了核電站指套管更換機器人，可在核反應堆（RX廠房）水池，對舊指套管進行更換、剪切、處置、收集、觀察等工程作業﹔研制了堆芯裝卸料特種照明工具，可實現強輻射水下環境高強度、高亮度、高透過性照明。

成果應用廣泛

獲得社會高度認可

筆者了解到，項目核心技術已成功應用於卡源、反應堆巡檢與退役、核電設備維修等任務中。2009年6月，河南杞縣卡源事件中， 消除了近400萬居民的恐慌情緒，開創了國內採用機器人處理卡源故障的先例。

同年10月，廣州輻照技術研究開發中心發生放射源被卡事故。整個處置過程沒有發生放射性泄漏，沒有發生環境輻射污染，沒有發生人員傷害，是一次卡源事件應急處置的成功范例。

“下一步，我們還將在γ射線檢測與防護技術基礎上，進一步研究中子射線的檢測和防護技術﹔進一步針對核設施運行維護、核退役、核應急等三方面的具體需求，結合智能機器人技術的發展，研究任務、環境適應性更強的核機器人技術。”項目組負責人張華如是說。