核環(huán)境機(jī)器人γ射線防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)于能源的需求越來越強(qiáng)烈，目前傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量堪憂，尋找替代能源的任務(wù)迫在眉睫。目前，核能作為新能源中的重要組成部分，開始成為能源結(jié)構(gòu)版圖中的一環(huán)，大量商用及試驗(yàn)核反應(yīng)堆裝置在全世界各地被建造起來。在核反應(yīng)堆的運(yùn)營中，人工難以在高輻射、高溫或未知環(huán)境下進(jìn)行操作的缺點(diǎn)逐漸受到了各界的重視，可以替代人工在此環(huán)境下進(jìn)行核反應(yīng)堆日常維護(hù)和應(yīng)急處理作業(yè)的遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人開始成為核反應(yīng)堆運(yùn)行不可缺少的一部分。
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2、R項(xiàng)目托卡馬克真空室裝換劇毒材料的需求下，中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所設(shè)計(jì)建造了TECA轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人。本文以其γ射線防護(hù)問題為核心，進(jìn)行了一系列的γ射線防護(hù)與應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)研究。本文分析了γ射線的性質(zhì)、與物質(zhì)發(fā)生相互作用的特點(diǎn)，并根據(jù)這一特點(diǎn)以閃爍體探測(cè)器為核心搭建了γ射線探測(cè)探傷平臺(tái)，該平臺(tái)在測(cè)量γ射線強(qiáng)度時(shí)誤差約為7.59%，符合項(xiàng)目需求。同時(shí)，該平臺(tái)還可以準(zhǔn)確探測(cè)出金屬構(gòu)件中是否有缺陷，也可以對(duì)缺陷大小不同的構(gòu)件進(jìn)行分辨。

3、　　對(duì)核環(huán)境機(jī)器人進(jìn)行γ射線防護(hù)需要從兩方面進(jìn)行開展，一方面是電子元器件的加固，使得電子元器件本身抗輻照能力增強(qiáng)；一方面是借助外部屏蔽裝置，使進(jìn)入機(jī)器人內(nèi)部的γ射線強(qiáng)度降低。本文利用搭建的γ射線探測(cè)探傷平臺(tái)來評(píng)估測(cè)試不同材料的γ射線吸收能力，選擇合適的外部屏蔽裝置材料。本文測(cè)試時(shí)選擇了國產(chǎn)45＃鋼、冷作鑄造鋼、鈹青銅這三種常見的機(jī)器人外部結(jié)構(gòu)材料，結(jié)合機(jī)器人制造要求，最終選擇國產(chǎn)45＃鋼作為TECA轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人γ射線外部屏蔽裝置的材料。<

4、br>　　在選擇完合適材料之后，本文為TECA轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)了由國產(chǎn)45＃鋼制造厚度為15cm的外部γ射線屏蔽裝置，并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分是γ射線屏蔽能力測(cè)試，經(jīng)模擬車廂輻照驗(yàn)證，該外部屏蔽裝置可以保證轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人在作業(yè)時(shí)間內(nèi)的電子元器件性能不受損壞；另一個(gè)部分是測(cè)試國產(chǎn)45＃鋼輻照前后力學(xué)性能，按照轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人作業(yè)的輻照條件，對(duì)國產(chǎn)45＃鋼制成的試樣進(jìn)行γ照射，并對(duì)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。測(cè)得輻照前后國產(chǎn)45＃鋼強(qiáng)度和