屢戰高輻照攔路虎 核電機器人應用市場待掘

日本東芝公司日前宣布，將與日本國際核退役研究所合作開發出一款新型水下機器人。日本東京電力公司計劃於7月使用機器人，通過其在福島第一核電站3號機組的反應堆安全殼內底部沉積的污水中遊動展開調查。

實際上，從2011年福島核電站事故之後，就陸續有機器人進入反應堆內開展調查，但大部分都因核輻射太高、通訊中斷和地形複雜等問題很快「陣亡」在核電站內。

運用於核工業的機器人與其他工業機器人最大的不同在於需要承受輻射。核電機器人的運用範圍不僅是在極端事故情況下的應急與救援，更普遍的是在核電站中應用。隨著我國核電反應堆的增多，核電機器人將擁有更廣泛空間。

一位從事核級設備研究的專家告訴記者，核電機器人與其他工業用機器人最大的不同在於需要有抵抗輻射的性能，但其中很多技術可以民用，例如對固體廢棄物的處理。未來，在民用上或許有較大的產業化空間。

高輻照成「攔路虎」

2011年「3·11大地震」引發核泄漏事故後，福島第一核電站1至3號機組發生堆芯熔化，即反應堆內壓力容器中的核燃料棒失去冷卻後迅速升至極高溫度而熔毀，並從壓力容器底部泄漏到外面一層安全殼的底部。

福島第一核電站運營方東京電力公司曾多次利用「機器人敢死隊」調查安全殼內部狀況，但多台機器人均在安全殼內「陣亡」。

特別是在最初期進入泄漏現場的機器人，幾乎瞬間就被「秒殺」。當時只有美國軍用級的機器人，如iRobot公司的Packbot510和Warrior710，才能進入核電站調查。直到2011年6月，事故發生2個月後，才有一台日本千葉工業大學研發的名為Quince的日本機器人進入了核電站的廢墟。

「日本在上世紀80年代以前，特別是早稻田大學機器人研究所，對於核電機器人的研發一直處於世界先進水平，但之後，因為方向出現偏差，走向娛樂化機器人的研究，核電機器人研究進度放緩，這或多或少因為沒有獲得東京電力公司的支持。」上述專家告訴記者，「當時東京電力公司對核安全的重視不夠，沒有同意與早稻田大學合作。在這種情況下，日本其他四家電力公司對核電機器人也沒有足夠重視。」

「吃一塹，長一智」，日本在福島事故後，開始重新重視核電機器人的研究。

近年來，包括千葉工業大學在內的各高校加緊與三菱重工等公司合作研發各種類型的新機器人，希望進入到核電廠融化核心地點進行調查，從而為將來的去污作業做出規劃。

除自己研發外，日本東京電力公司因為技術問題也曾試著尋找外援，例如，在2015年10月與法國原子能與可替代能源委員會簽署相關協議，以收購能夠承受福島第一核電站反應堆安全殼內高輻射的機器人。

招商證券核電設備分析師諸凱指出，實際上，這些進入核島的機器人本身構造都不複雜，簡單來說是「攝像頭+小車」的結構，但最主要的還是高輻射問題。

「雖然進入安全殼內調查的機器人相比其他類別機器人在感測、控制電路板等元器件做了防輻射處理，但目前的技術還較難承受高輻照劑量下的長時間正常工作。」上述專家表示。

他介紹，以成像元器件為例，目前只有兩種方法用來屏蔽核輻射，一種是用鉛玻璃等材料屏蔽，但會造成設備笨重；第二種是用距離屏蔽，即攝像頭在前方，用很長的線纜在後端連接成像元器件。

應用市場打開

值得注意的是，雖然被稱為「機器人」，但實際上並不是指人工智慧。據了解，到目前為止，所有部署在日本福島核電反應堆清理工作中的機器人都由人類工作者操控。

上述專家表示，核電設備最重要的是可靠性，最好是人工操控，而且最好帶線纜，如果機器人是通過遙控進入反應堆，出現故障就無法從反應堆中撤出而成為固體廢物。進入福島核電站進行調查的機器人已經是先例。

諸凱也表示，機器手還達不到比較精細的程度，用人工操作比較可靠一些，在核電特殊環境下，談人工智慧還為時尚早。

而國內的核電應急機器人，起步雖晚，但已有所成果。中科院成都光電技術研究所近日透露，由陸地、水下等4台應急機器人為一組的國內首套核電應急機器人已在該所研製成功，並於去年11月底交付大亞灣核電站。

事實上，除了專門用於核電極端事故的調查與處理的機器人，核級機器人更多用於核電站日常的運行與維修。如果說核電應急機器人還是「觀察型」為主，現在核電站中用的機器人已經可以實現成熟操作。

上述專家表示，核電機器人的實質是代替人的機械設備，一方面代替人承受一些高輻射劑量、危險的、勞動強度大的工作，另一方面可以提高生產效率。

2015年6月，由中國廣核集團(簡稱「中廣核」)牽頭的國家863計劃「核反應堆專用機器人技術與應用」課題在廣西防城港核電基地通過國家科技部專家組的驗收。

而隨著我國核電機組的持續增加，核電機器人的應用市場也逐步打開。根據「十三五」規劃，到2020年，我國核電運行裝機容量達到5800萬千瓦，在建達到3000萬千瓦以上。

儘管如此，與普通的工業機器人相比，核電機器人的應用市場仍相對較小。諸凱表示，很少會有專門做機器人的公司切入這個細分領域。主要還是核電企業與高校、研究所等做產學研方面的開發。

上述專家指出，有推廣和產業化空間的是將日常運維的機器人做一些減法後進行二次開發，但目前做得比較少。核電本身也是拉動中高端製造業的重要引擎，是軍民融合的天然載體。

這方面也有了嘗試。2016年8月16日，中廣核與江蘇淮安經濟技術開發區，以及青島海爾家居集團控股子公司克路德機器人簽署三方戰略合作協議，在淮安經濟技術開發區成立合資公司、建設機器人產業園區，從事核電類機器人及其他工業、服務機器人項目的研發、生產和銷售等，推動核電裝備及工業機器人的科研成果轉化。

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