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第1部分 核反应堆退役工程概况 1

第1章 核反应堆退役技术现状 1

1.1 核反应堆简介 1

1.2 反应堆退役的基本策略 1

1.2.1 反应堆退役的意义 2

1.2.2 核反应堆退役的基本策略 2

1.2.2.1 立即拆除 2

1.2.2.2 延缓拆除 2

1.2.2.3 封固埋葬 3

1.3 核反应堆退役的一般流程 3

1.3.1 前期阶段 3

1.3.1.1 退役策略的制定 3

1.3.1.2 放射性源项调查与场址特性调查 4

1.3.1.3 退役条件准备 5

1.3.2 退役实施阶段 5

1.3.2.1 核设施的清洗去污 5

1.3.2.2 退役核设施拆除 7

1.3.2.3 退役核废物管理 7

1.3.3 退役结尾工作 7

1.3.3.1 场址清污与环境整治 7

1.3.3.2 监管安全与建档 7

参考文献 8

第2章 核反应堆第二阶段退役拆除概况 9

2.1 核反应堆退役基本阶段 9

2.2 核反应堆拆除作业 9

2.2.1 退役拆除的必要性 9

2.2.2 反应堆退役拆除的主要作业内容 10

2.2.2.1 反应堆容器及内部的拆除 10

2.2.2.2 管道、容器和部件的切割 10

2.2.2.3 混凝土结构的拆毁及表面去污 10

2.2.3 常见拆除工具与方法 10

2.2.3.1 常用拆除拆毁工具 10

2.2.3.2 常见拆除方式 11

参考文献 12

第3章 放射性固体废物回取和分拣工程 13

3.1 放射性固体废物的特性 13

3.1.1 辐射剂量的计量单位 13

3.1.2 辐射防护 14

3.1.2.1 射线种类 14

3.1.2.2 防护原则 15

3.1.2.3 防护要素 15

3.1.2.4 基本的个人剂量监测仪器 16

3.1.2.5 个人剂量限值 16

3.1.3 放射性固体废物特性 16

3.1.3.1 定义 16

3.1.3.2 特征 17

3.1.3.3 来源 17

3.1.3.4 分类 18

3.1.4 放射性固体废物回取和分拣 18

3.1.4.1 回取和分拣作业内容 18

3.1.4.2 废物收集与分拣实例 19

3.2 回取和分拣技术现状 20

3.2.1 放射性废物回取和分拣的意义 20

3.2.2 开展放射性废物回取和分拣的目标 20

3.2.3 放射性废物分拣实施的基本原则和要求 21

3.2.4 放射性废物回取和分拣现状 22

3.2.4.1 回取工作开展情况 22

3.2.4.2 废物分拣现状 23

3.3 回取和分拣工程工艺流程 25

3.3.1 回取工程工艺流程 25

3.3.1.1 回取工艺流程设计 25

3.3.1.2 放射性固体废物回取实例 26

3.3.2 分拣工程工艺流程 29

3.3.2.1 废物来源鉴别 29

3.3.2.2 废物源项分析 29

3.3.2.3 确定废物分拣目标 30

3.3.2.4 分析废物分拣价值 30

3.3.2.5 废物分拣方法选择 30

3.3.2.6 废物分拣流程图 32

3.3.2.7 废物分拣实施前准备 32

3.3.2.8 分拣测量设备测试及选型 33

3.3.2.9 不同辐射类型废物分拣及对分拣测量设备的要求 34

参考文献 34

第2部分 遥控机器人技术基础 36

第4章 遥操作设备发展及应用现状 36

4.1 机器人和机械手 36

4.2 遥操作机器人的系统构成及分类 37

4.3 核机器人研究应用现状 38

4.3.1 国内现状 38

4.3.2 国外现状 39

4.3.2.1 核机器人研究现状 39

4.3.2.2 福岛核事故中的核机器人应用 41

参考文献 42

第5章 机构与传动 43

5.1 机械工程材料基础 43

5.1.1 机械工程材料分类 43

5.1.2 材料的力学性能 44

5.1.3 常用的金属材料牌号 44

5.1.4 机器人本体使用的材料及性能特点 45

5.2 机器人组成与传动概念 46

5.3 液压传动基础 46

5.3.1 液压系统工作原理 47

5.3.2 液压系统的组成 47

5.3.3 液压动力元件 48

5.3.4 液压执行元件 49

5.3.5 液压控制元件 50

5.3.6 液压符号 51

5.3.7 典型液压控制系统 51

5.4 机构运动简图 52

5.5 机器人机械结构 53

5.5.1 上部转台 53

5.5.2 行走底盘系统 54

5.5.3 工作装置 57

参考文献 58

第6章 电控与检测 59

6.1 电气控制基础 59

6.1.1 机器人控制系统 59

6.1.2 机器人电气系统 60

6.1.3 Brokk机器人电控系统结构 66

6.1.4 Brokk机器人电控系统故障诊断 69

6.2 通信基础 71

6.2.1 有线通信 71

6.2.2 无线通信 73

6.3 视频系统 75

6.3.1 一般视频系统 75

6.3.2 Brokk机器人的视频系统 75

6.4 电液伺服控制基础 76

6.4.1 电液伺服控制系统 76

6.4.2 Brokk机器人的液压系统 76

6.5 辐射检测基础 77

6.5.1 核辐射检测原理 77

6.5.2 常用核辐射监测方法 77

6.5.3 Brokk机器人可能使用的辐射监测类型 78

参考文献 78

第7章 遥操作机器人人机交互平台 79

7.1 人机交互平台的分类及构成 79

7.1.1 人机交互系统的定义 79

7.1.2 人机交互系统的分类 79

7.1.3 人机交互系统的组成 80

7.2 人机交互平台的操作方法 80

7.3 Brokk机器人人机交互平台 81

参考文献 85

第8章 布鲁克机器人及末端工具 86

8.1 Brokk机器人概述 86

8.1.1 概述 86

8.1.2 应用领域、现状 86

8.1.3 主要特点 87

8.2 Brokk机器人类型系列 88

8.3 Brokk机器人组成结构 88

8.4 Brokk机器人的机构与传动 90

8.5 Brokk机器人的电气与控制单元 91

8.6 Brokk末端工具及本体备件 93

8.7 Brokk机器人的原配件 95

参考文献 96

第3部分 核工程遥控机器人作业 97

第9章 机械、电控、信息基础操作实训 97

9.1 机械操作 97

9.1.1 机器构造 97

9.1.1.1 履带式行走装置 97

9.1.1.2 支脚 97

9.1.1.3 机身旋转功能 97

9.1.1.4 大臂系统 97

9.1.1.5 选装件 98

9.1.2 工具更换 98

9.1.2.1 固定工具安装 98

9.1.2.2 机械快速接头 98

9.1.2.3 工具与液压系统连接 99

9.1.2.4 清洁 99

9.1.2.5 释放液压压力 100

9.1.3 机器的清洗 100

9.2 电控操作 101

9.2.1 操作键功能 101

9.2.2 启动和停车 103

9.2.3 机器人控制基本操作 104

参考文献 108

第10章 机器人系统操作 110

10.1 机器人系统的一般操作方法 110

10.2 面向典型任务的机器人系统操作 111

10.2.1 金属圆管或混凝土方柱切割 111

10.2.2 金属罐体解体 112

10.2.3 物料转移 112

10.2.4 混凝土块破碎 113

10.2.5 瓦砾清除 114

10.2.6 混凝土墙体表面去污 114

参考文献 115

第11章 反应堆退役拆除数字（场景）虚拟演练系统及应用 116

11.1 数字（场景）虚拟演练系统介绍 116

11.1.1 背景 116

11.1.2 系统构成及功能实现 116

11.1.3 人机交互控制设备介绍 117

11.2 数字（场景）虚拟演练系统模拟演练 120

11.2.1 反应堆虚拟演练流程 120

11.2.2 反应堆虚拟演练系统操作介绍 121

11.2.3 反应堆退役拆除虚拟演练训练 129

11.2.4 反应堆设备回收处理 137

11.2.5 数据分析 139

参考文献 140

第12章 反应堆退役拆除典型作业实训 142

12.1 反应堆退役拆除典型作业 142

12.1.1 退役拆除实训准备 142

12.1.2 退役拆除机器人进场实训 147

12.1.3 退役拆除机器人作业实训 149

12.1.3.1 墙体开洞 149

12.1.3.2 金属管剪切 154

12.1.3.3 金属罐体切割 154

12.1.3.4 废物回收 155

12.1.4 退役拆除机器人收工实训 156

12.2 反应堆退役拆除作业安全须知 156

12.2.1 维修和操作人员 156

12.2.2 安全保护设施 156

12.2.3 机器危险区域 157

12.2.4 操作过程中的危险 158

12.2.5 作业后的危险 163

参考文献 164

第13章 放射性废物回取和分拣典型作业实训 165

13.1 放射性废物回取实训 165

13.1.1 废物回取实训准备 165

13.1.2 废物回取机器人进场实训 168

13.1.3 废物回取机器人作业实训 170

13.1.4 废物回取机器人收工实训 171

13.2 放射性废物分拣实训 172

13.2.1 废物分拣实训准备 172

13.2.2 废物分拣机器人进场实训 175

13.2.3 废物分拣机器人作业实训 175

13.2.4 废物分拣机器人收工实训 179

13.3 放射性废物回取分拣实训安全须知 179

参考文献 179

第14章 机器人的维护和检修 180

14.1 机器人常规保养与维护 180

14.1.1 检查、维护保养注意事项 180

14.1.2 常规检查、维护保养 181

14.1.3 维护更换 182

14.2 液压系统检测与调整 183

14.3 机械与液压常见故障诊断与解决 185

14.3.1 常见故障诊断方法 185

14.3.2 机械与液压系统故障检修 185

14.3.3 液压系统配件更换 188

14.4 电气系统故障修复 188

14.4.1 电气设备维护 188

14.4.2 电气设备故障的检修 189

14.5 综合故障检修 189

参考文献 190

第15章 常用机器人末端工具操作技术 191

15.1 液压剪操作技术 191

15.1.1 主要功能和用途 191

15.1.2 液压剪使用特性 191

15.1.3 液压剪维护技术 192

15.2 液压锯操作技术 192

15.3 电割操作技术 192

参考文献 194

第16章 核环境遥操作机器人作业技术 195

16.1 核环境机器人辐射防护技术 195

16.1.1 元器件级抗辐射加固 195

16.1.2 板卡级抗辐射设计 195

16.1.3 系统级防护 196

16.2 核环境作业机器人自去污技术 196

16.3 遥操作虚拟作业技术 196

16.4 智能化、局部自主化作业技术 197

16.5 人—机—环境一体化系统 198

16.5.1 人机环境系统工程的理论基础和研究内容 198

16.5.2 人机环境系统工程研究方法 198

16.5.3 人机环境系统工程与机器人系统结合的应用 198

参考文献 198