核環(huán)境機器人γ射線防護關(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，人類社會對于能源的需求越來越強烈，目前傳統(tǒng)能源的儲量堪憂，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)堆的運營中，人工難以在高輻射、高溫或未知環(huán)境下進行操作的缺點逐漸受到了各界的重視，可以替代人工在此環(huán)境下進行核反應(yīng)堆日常維護和應(yīng)急處理作業(yè)的遠程遙控機器人開始成為核反應(yīng)堆運行不可缺少的一部分。
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2、R項目托卡馬克真空室裝換劇毒材料的需求下，中國科學(xué)院合肥智能機械研究所設(shè)計建造了TECA轉(zhuǎn)運機器人。本文以其γ射線防護問題為核心，進行了一系列的γ射線防護與應(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，并根據(jù)這一特點以閃爍體探測器為核心搭建了γ射線探測探傷平臺，該平臺在測量γ射線強度時誤差約為7.59%，符合項目需求。同時，該平臺還可以準(zhǔn)確探測出金屬構(gòu)件中是否有缺陷，也可以對缺陷大小不同的構(gòu)件進行分辨。

3、　　對核環(huán)境機器人進行γ射線防護需要從兩方面進行開展，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；一方面是借助外部屏蔽裝置，使進入機器人內(nèi)部的γ射線強度降低。本文利用搭建的γ射線探測探傷平臺來評估測試不同材料的γ射線吸收能力，選擇合適的外部屏蔽裝置材料。本文測試時選擇了國產(chǎn)45＃鋼、冷作鑄造鋼、鈹青銅這三種常見的機器人外部結(jié)構(gòu)材料，結(jié)合機器人制造要求，最終選擇國產(chǎn)45＃鋼作為TECA轉(zhuǎn)運機器人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)運機器人設(shè)計了由國產(chǎn)45＃鋼制造厚度為15cm的外部γ射線屏蔽裝置，并對其進行了測試。測試內(nèi)容分為兩個部分，一個部分是γ射線屏蔽能力測試，經(jīng)模擬車廂輻照驗證，該外部屏蔽裝置可以保證轉(zhuǎn)運機器人在作業(yè)時間內(nèi)的電子元器件性能不受損壞；另一個部分是測試國產(chǎn)45＃鋼輻照前后力學(xué)性能，按照轉(zhuǎn)運機器人作業(yè)的輻照條件，對國產(chǎn)45＃鋼制成的試樣進行γ照射，并對試樣進行拉伸試驗。測得輻照前后國產(chǎn)45＃鋼強度和