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特殊應(yīng)用 | 水下30米拆除核反應(yīng)堆堆芯構(gòu)件
【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 機床上下游】截至2022年，全球超過150座核電機組正在退役。核設(shè)施退役是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，是其生命周期的最后階段，更是非常重要的環(huán)節(jié)。作為核能領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，歐安諾集團多年來參與了約160個退役項目, 涉及全球64個核電廠。歐安諾融合了項目可靠退役所需的專業(yè)知識和技術(shù)，能夠解決全球范圍內(nèi)拆除核反應(yīng)堆的重大工業(yè)挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)
常規(guī)切割方法無法處理退役設(shè)施
德國正在落實一項重大的能源轉(zhuǎn)變政策，包括逐步淘汰核電。過去30年間，位于布倫斯比特爾的核電站共產(chǎn)生了約 120,000 GWh 的電能。幾年前，該核電站在獲得關(guān)閉許可證后，正式啟動退役流程，開始拆除燃料元件所在反應(yīng)堆堆芯的構(gòu)件。
核電站運營方選擇了紐倫堡的歐安諾公司作為工程主承包商來執(zhí)行此次敏感任務(wù)。該公司是法國歐安諾集團的德國分公司，專門從事核電廠反應(yīng)堆的拆除，在核電站退役領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗。
此項目中最具挑戰(zhàn)的一點是，壓力殼的內(nèi)部構(gòu)件以及其他組件均受到了高度的放射性污染，不能采用在流通空氣中常用的金屬切割方法。
▲史陶比爾機器人在水下 30 米深處長時間作業(yè)
解決方案
機器人在水下拆除核反應(yīng)堆構(gòu)件
歐安諾團隊提出了一種創(chuàng)新方法，采用半自動的切割工藝在水下進行。這能使輻射暴露在允許的范圍內(nèi)，并且需要能夠在水下連續(xù)數(shù)月穩(wěn)定工作的機器人，以節(jié)約開發(fā)時間，確保不間斷的零部件供應(yīng)。
用于此類操作的機器人必須達到較高的防水等級，而史陶比爾HE潮濕環(huán)境機器人顯然滿足這一需求。除了必要的大工作半徑和負載能力之外，TX200 HE六軸機器人還具有全封閉式結(jié)構(gòu)，可通過加壓防止水進入，更適用于噴水場景。
歐安諾內(nèi)部的工程團隊對 TX200 HE 進行了改裝，以適應(yīng)這種極端環(huán)境，并通過與弗勞恩霍夫研究所密切合作，經(jīng)過嚴格測試，控制技術(shù)解決方案確認后即開始實際的拆除工作。
▲TX200 HE 機器人安裝在水下平臺用于反應(yīng)堆拆除
客戶應(yīng)用
安全第一，速度第二
機器人經(jīng)過調(diào)試和改進后，在布倫斯比特爾核電站開始投入使用。TX200 HE機器人被安裝在一個水下平臺上，再下沉進入水池。它的工作是處理壓力殼內(nèi)部高約5m、重約33 t的蒸汽干燥機構(gòu)件，以及其他組件。另一臺TX200機器人同時在水下作業(yè)，負責(zé)抓取廢料，并將其放入垃圾箱。該系統(tǒng)名稱為AZURO(水下機器人自動切割技術(shù))。
根據(jù)任務(wù)情況，AZURO系統(tǒng)可通過遠程人工操作或預(yù)編程進行作業(yè)。在切割蒸汽干燥機時，采用 2000 bar 的高壓水流與研磨性砂基粉末混合切割，在每分鐘10-200 mm的前進速度下，可切割厚達200 mm的鋼板，機器人在水下的性能同樣優(yōu)秀。
生產(chǎn)率并不是首要因素，安全比速度更重要。考慮到一些限制因素，水下機器人作業(yè)比其他方法更高效。該項目還預(yù)定了第三臺史陶比爾 TX200作為備用。由于拆除進展非常順利，整個過程沒有用到這臺機器人。AZURO系統(tǒng)從未出現(xiàn)過任何重大故障，一個接一個地拆除和裝卸放射性的反應(yīng)堆堆芯構(gòu)件。改進后的史陶比爾 TX200 HE 充分證明了其超強的可靠性和穩(wěn)定性，能滿足最嚴苛的環(huán)境要求。布倫斯比特爾核電站的拆除工作已進入收尾階段。
TX200 HE 機器人為核電站水下作業(yè)打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，水下機器人切割工藝尚屬世界首創(chuàng)，為公司提供了真正的競爭優(yōu)勢。
——退役核電站項目負責(zé)人 Ralf Oberhäuser
客戶收益
防護等級達IP65/67，耐受極端條件
手臂加壓滿足更高密封性要求
卓越可靠的技術(shù)性能
能夠長時間作業(yè)，穩(wěn)定性強
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