60吨载荷，中国推出世界最大核聚变电站防辐射机器人

抖音推荐 2025年09月24日 18:44 1 admin

信息来源：https://www.scmp.com/news/china/science/article/3326370/china-unveils-largest-known-radiation-proof-robot-nuclear-fusion-power-plant

中国科学院等离子体物理研究所成功研发出世界最大载荷能力的核聚变反应堆维护机器人系统，其主臂可精确操控60吨重载，定位精度达到4毫米以内。这一技术突破不仅远超目前全球核电工业机器人系统的能力极限，更为人类实现可控核聚变能源这一"终极清洁能源"目标扫清了关键的技术障碍。

该机器人系统是聚变技术综合研究设施CRAFT的核心组件，该设施以中国古代神话中追逐太阳的夸父命名，象征着人类对聚变能源的不懈追求。与传统核电站维护机器人相比，这套三臂机器人系统的载荷能力提升了30倍，同时保持了±0.01毫米的超高定位精度，在技术指标上实现了质的飞跃。

核聚变反应堆内部的极端环境对维护设备提出了前所未有的挑战：超高温度、强磁场和高强度中子辐射使得人工操作完全不可能。在这种背景下，能够承受恶劣环境并精确操控重型部件的机器人系统成为核聚变技术商业化的必备条件。中国此次技术突破标志着该国在核聚变工程技术领域已达到世界领先水平。

技术挑战与创新解决方案

这个巨型机器人是聚变技术综合研究设施（CRAFT）的关键子系统，该设施以试图捕捉太阳的中国神话人物的名字命名为夸府。照片：讲义

核聚变反应堆的维护需求远超传统核电站的复杂程度。聚变反应堆的包层系统作为承受等离子体极端热量、压力和辐射的第一道防线，需要定期更换和维护。这些组件重量通常在几十吨范围内，且必须在毫米级精度下进行安装和拆卸。

项目负责人潘洪涛研究员指出，开发团队面临的主要技术挑战包括材料科学、机器人结构设计、传感器技术、控制系统和可靠性保障等多个方面。传统工业机器人虽然在制造业中表现出色，但在核聚变环境下的适用性存在根本性限制。

为解决这些问题，研究团队开发了专门的抗辐射材料和结构设计。机器人的关键部件采用了特殊合金和陶瓷材料，能够在高辐射环境下保持稳定性能。同时，控制系统采用了分布式架构，确保即使部分组件受损，整个系统仍能继续工作。

工作人员在安徽省合肥市的 CRAFT 调整和测试设备。图：新华社

三臂设计是该机器人系统的另一项重要创新。主臂负责承载重型部件，而两个辅助臂则提供精密操作和辅助支撑功能。这种设计不仅提高了操作效率，还增强了系统的可靠性和安全性。

传感器技术的突破也是项目成功的关键因素。在强辐射和磁场环境下，传统传感器往往失效。研究团队开发了专用的抗辐射传感器阵列，能够实时监测机器人的位置、力矩和环境状态，确保操作的精确性和安全性。

国际竞争格局下的技术优势

从国际比较来看，中国这一技术成就具有显著的领先优势。目前部署在核电工业中最大的机器人系统是日本三菱重工开发的7米长机械臂，最大载荷仅为2吨。即使是国际热核聚变实验反应堆ITER项目的远程处理系统，其最大载荷能力也仅为45吨，且在精度和灵活性方面存在局限。

中国机器人系统60吨的载荷能力和4毫米的定位精度，在技术指标上实现了显著突破。更重要的是，该系统在设计上充分考虑了未来商业化聚变电站的实际需求，而非仅仅满足实验室环境的要求。

这种技术优势的获得得益于中国在核聚变领域的长期投入和系统性布局。从EAST超导托卡马克装置的成功运行，到正在建设中的合肥燃烧等离子体实验超导托卡马克，中国在核聚变技术链条上已形成较为完整的布局。

国际核聚变界对中国这一技术突破给予高度关注。ITER组织和其他主要核聚变研究机构都表达了合作意向，希望能够借鉴中国在大载荷精密机器人技术方面的经验。这也反映了核聚变作为全人类共同目标的国际合作属性。

产业化前景与技术扩散效应

CRAFT设施预计于2025年底完成建设，届时将成为全球最先进的核聚变技术验证平台之一。超过300名科学家和工程师参与该项目，体现了中国对核聚变技术研发的重视程度和投入规模。

该机器人技术的应用前景不仅限于核聚变领域。潘洪涛研究员表示，相关技术可以扩展到核电站维护、航空航天、重型机械操作和紧急救援等多个领域。这种技术扩散效应有望为中国高端装备制造业带来新的增长点。

在核电维护领域，现有的第三代核电站已开始面临设备老化和维护需求增加的挑战。大载荷精密机器人技术的应用可以显著提高维护效率，降低人员辐射风险。同时，随着第四代核电技术的发展，更加复杂的维护需求也需要更先进的机器人技术支撑。

航空航天领域同样存在巨大的应用潜力。空间站建设、卫星维护和深空探测任务都需要高精度、高可靠性的机器人系统。中国在核聚变机器人技术方面的突破为这些应用提供了技术基础。

从商业化角度看，大载荷精密机器人技术有望成为中国高端装备出口的新亮点。随着全球核电市场的复苏和新能源需求的增长，相关技术和产品的市场需求将持续扩大。

此外，该技术的成功开发也为中国培养了一批高水平的核聚变工程技术人才。这些人才资源将成为中国在未来核聚变产业竞争中的重要优势,为实现核聚变能源的商业化应用提供人才保障。

随着技术不断成熟和成本逐步降低，大载荷精密机器人技术有望在更广泛的工业领域得到应用，推动中国制造业向高端化、智能化方向发展，为实现制造强国目标贡献重要力量。

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