2019年,全球可運行反應堆449個,另有55座反應堆在建。核能總發電量為2563萬億千瓦時,提供約10%的世界電力,是世界第二大低碳能源。我國是世界上少數幾個擁有比較完整的核工業體系的國家之一,截至2019年底,全國商業運行核電機組共計47臺,并以每年平均開工建設5∼6臺百萬千瓦級核電站的速度發展,在建核電規模多年居世界首位。另一方面,自2011年日本福島核事故后,核電安全引起世界各國的廣泛關注。在核電站日常生產中,每隔18 ~ 24個月更換一次堆芯燃料棒,換下燃料棒帶有剩余衰變熱,需要通過乏燃料池進行長時間冷卻。水池一旦發生破損,核燃料將在水流作用下直接發生外泄,后果嚴重?,F階段不銹鋼覆面泄漏定位檢測及水下在線焊接技術尚有待突破,采用人工進行水池檢修代價極高且需要停產排凈水,無法停產排凈水時則需要聘請國外專業技術人員作業。據估算,每次經濟代價逾千萬元。水下機器人作為一種遠程遙操作的移動作業載體,為完成對核電水池的焊接作業、潛在焊縫巡查、壁面清潔等工作提供了新思路和新途徑。
國內外商業化的觀察級水下機器人型號較多,作業級水下機器人商業產品相對較少,核電作業級水下機器人在世界范圍內極為稀有。由于水下機器人的工作環境復雜,水下機器人在水下運動和作業過程中的安全性和穩定性對水下作業任務的完成有著極其重要的意義,精確的水下定位、準確的推力預測、穩定的運動控制以及有效的推力分配策略對水下機器人安全高效地作業起著至關重要的作用。自2012年以來,團隊承擔并完成國家重點基礎研究發展計劃,成功研制水下焊接機器人HITUWV,是國內首款面向核電水池日常巡檢與裂縫修復作業任務的作業型水下機器人。
HITUWV空氣總重117公斤,工作水深30米,采用冗余驅動策略和4個水平、4個垂直推進器布局,連續工作時間不低于10小時,航行速度0.2米/秒,搭載機械臂重復定位精度0.1毫米,具備水下視覺、焊縫自主跟蹤、藥芯自動供給、水下焊接作業、焊料自動收集等功能。同時具備水下環境感知、水下日常巡檢、水池清洗等功能。
評論
全部評論