特殊应用 | 水下30米拆除核反应堆堆芯构件
【机床商务网栏目 机床上下游】截至2022年，全球超过150座核电机组正在退役。核设施退役是一个复杂的系统性工程，是其生命周期的最后阶段，更是非常重要的环节。作为核能领域的领先企业，欧安诺集团多年来参与了约160个退役项目, 涉及全球64个核电厂。欧安诺融合了项目可靠退役所需的专业知识和技术，能够解决全球范围内拆除核反应堆的重大工业挑战。
挑战
常规切割方法无法处理退役设施
德国正在落实一项重大的能源转变政策，包括逐步淘汰核电。过去30年间，位于布伦斯比特尔的核电站共产生了约 120,000 GWh 的电能。几年前，该核电站在获得关闭许可证后，正式启动退役流程，开始拆除燃料元件所在反应堆堆芯的构件。
核电站运营方选择了纽伦堡的欧安诺公司作为工程主承包商来执行此次敏感任务。该公司是法国欧安诺集团的德国分公司，专门从事核电厂反应堆的拆除，在核电站退役领域具有丰富的经验。
此项目中最具挑战的一点是，压力壳的内部构件以及其他组件均受到了高度的放射性污染，不能采用在流通空气中常用的金属切割方法。
▲史陶比尔机器人在水下 30 米深处长时间作业
解决方案
机器人在水下拆除核反应堆构件
欧安诺团队提出了一种创新方法，采用半自动的切割工艺在水下进行。这能使辐射暴露在允许的范围内，并且需要能够在水下连续数月稳定工作的机器人，以节约开发时间，确保不间断的零部件供应。
用于此类操作的机器人必须达到较高的防水等级，而史陶比尔HE潮湿环境机器人显然满足这一需求。除了必要的大工作半径和负载能力之外，TX200 HE六轴机器人还具有全封闭式结构，可通过加压防止水进入，更适用于喷水场景。
欧安诺内部的工程团队对 TX200 HE 进行了改装，以适应这种极端环境，并通过与弗劳恩霍夫研究所密切合作，经过严格测试，控制技术解决方案确认后即开始实际的拆除工作。
▲TX200 HE 机器人安装在水下平台用于反应堆拆除
客户应用
安全第一，速度第二
机器人经过调试和改进后，在布伦斯比特尔核电站开始投入使用。TX200 HE机器人被安装在一个水下平台上，再下沉进入水池。它的工作是处理压力壳内部高约5m、重约33 t的蒸汽干燥机构件，以及其他组件。另一台TX200机器人同时在水下作业，负责抓取废料，并将其放入垃圾箱。该系统名称为AZURO(水下机器人自动切割技术)。
根据任务情况，AZURO系统可通过远程人工操作或预编程进行作业。在切割蒸汽干燥机时，采用 2000 bar 的高压水流与研磨性砂基粉末混合切割，在每分钟10-200 mm的前进速度下，可切割厚达200 mm的钢板，机器人在水下的性能同样优秀。
生产率并不是首要因素，安全比速度更重要。考虑到一些限制因素，水下机器人作业比其他方法更高效。该项目还预定了第三台史陶比尔 TX200作为备用。由于拆除进展非常顺利，整个过程没有用到这台机器人。AZURO系统从未出现过任何重大故障，一个接一个地拆除和装卸放射性的反应堆堆芯构件。改进后的史陶比尔 TX200 HE 充分证明了其超强的可靠性和稳定性，能满足最严苛的环境要求。布伦斯比特尔核电站的拆除工作已进入收尾阶段。
TX200 HE 机器人为核电站水下作业打下了良好的技术基础。目前，水下机器人切割工艺尚属世界首创，为公司提供了真正的竞争优势。
——退役核电站项目负责人 Ralf Oberhäuser
客户收益
防护等级达IP65/67，耐受极端条件
手臂加压满足更高密封性要求
卓越可靠的技术性能
能够长时间作业，稳定性强
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