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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