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核岛无线侦检机器人上线,中国抗辐射机器人技术强吗?

抖音推荐 2025年11月10日 05:00 1 cc
核岛无线侦检机器人上线,中国抗辐射机器人技术强吗?

核电站内部很多地方是辐射环境,日常检修人类难以进入。近日,辽宁红沿河核电有限公司研发出首款适用于核岛厂房的无线侦检机器人。该机器人能够在机组运行期间进入核岛内部,对设备进行远程侦检。该机器人能在1SV/h辐射环境下保持正常工作,并通过高清影像与红外监测准确识别设备状态。那抗辐射机器人是个新事物吗?各国水平又分别如何呢?

核岛无线侦检机器人上线,中国抗辐射机器人技术强吗?

2011年日本发生福岛核事故,INES(International Nuclear and Radiological Event Scale:国际核和放射事件分级表)分级达到了7,是历史上唯二的重大核事;同一个级别的另一事故是切尔诺贝利。由于辐射严重,远超人体所能承受的极限,机器人便成了探测与抢修的必要工具;而抗辐射机器人,也是“瓦森纳安排”管制技术(2.B.7),对我国是封锁的。

美国早在上世纪40年代就开始研究抗辐射机器人,法、德、日等国家则从上世纪80年代开始纷纷加大了核电机器人开发力度。其中日本在1977年,就开发出了第一台可用于核电站巡检的双足机器人,可以说在该领域走在了前列。但福岛核事故却并未第一时间用上机器人,原因是在事故发生前,日本核电运营人员及监管机构认为核电站安全性满足要求,不认为有配备应急机器人的必要性。而在福岛事故发生时,日本2001年左右集中研制的各型号抗辐射机器人,大部分已处于废弃或故障状态。

当时日本核安全技术中心(NUSTEC)有考虑将MoniRobo-A机器人派往现场,但该型机器人重量较大,工作人员担心损坏临时构建的水电管路,因而未投入使用。但福岛又急需抗辐射机器人,于是日本便向国际寻求援助。世界各国纷纷出手,同时日本也加紧改进自己的机器人,后来就有一二十种机器人及遥控装置,出现在了福岛核事故现场。然而机器人救援并非一帆风顺,截至2017年底已有8台机器人接连折戟。在这8台故障机器人中,有3台与强辐射环境有关。

有人说机器人怎么还会怕辐射?辐射的本质是高能粒子,对摄像机、测距仪等精密仪器都有巨大影响。以参与福岛救援的Quince机器人为例,它的激光测距仪可承受的辐射剂量是124Gy,CCD相机可承受的辐射剂量是169Gy,而CPU模块、电池、电机驱动器、无线通讯等器件可承受的辐射剂量是200Gy。这个承受能力,差不多只能在反应堆安全壳外探查泄露情况,而进入安全壳内探查的机器人,所要承受的辐射剂量是1000Gy;最终要进入反应堆内部,回收燃料熔融物,所要承受的辐射剂量将高达百万Gy。

“瓦森纳安排”管制的抗辐射机器人,要求的耐辐射剂量是5000Gy,理论上可进入安全壳内部探查;但从安全壳内损毁的3台(Shape Shifting-2、TOKYO(AP)、Scorpion)机器人情况看,即便“瓦森纳安排”成员国,也未必能轻松做出满足这一要求的机器人。一直到2017年7月,也就是福岛核事故6年半后,东芝研发的Mini Manbou才终于抵达3号反应堆基座内部,传回了熔毁铀燃料棒的现场视频。

福岛核事故,完成了对“瓦森纳安排”成员国抗辐射机器人的检阅,那我国抗辐射机器人水平又如何呢?2011年2月17日,差不多在福岛核事故前一个月,解放军报发布消息,中国首台遥控防化侦察机器人亮相,该机器人由南京军区某防化技术大队与东南大学宋爱国团队共同研制。

事情的起点还要从2004年说起,当时南京某高校发生放射源被盗事件,于是相关部门找到宋爱国,希望与他合作研制核化侦察与应急处理机器人。之后宋爱国找了5位老师,一起组建了防化机器人团队。差不多2年时间,宋爱国团队研制出了第一代原理样机。到2011年解放军报发布新闻时,该防化机器人已经更新了五代。其中第二代防化机器人,参加了2008年北京奥运会安保任务;第四代防化机器人,参加了2010年上海世博会安保任务;而第五代防化机器人出来时,正好赶上福岛核事故,虽然没有参与救援,但与美国PackBot机器人相比,宋爱国的防化机器人已经有超越的地方。

首先PackBot通讯距离只有620米,而宋爱国防化机器人通讯距离可达到1000米,如果是野外无障碍环境,还可以达到5000米;其次PackBot核探测仪是外接的,体积较大导致机动性略逊一筹;最后就是抗辐射能力,PackBot主要用途是战场侦查,没有专门做核防护设计,抗辐射能力并不强;而PackBot在福岛执行的,也主要是反应堆厂房内部情况探查,辐射强度并不高。当然宋爱国的防化机器人,抗辐射能力也有限,不然对标的就不是PackBot,而是进安全壳内部探查的机器人了。

不过这是2011年的情况。在福岛核事故后,各国都加大了对抗辐射机器人的投入。其中我国2012年,由中广核牵头承担的“863计划”项目——“核反应堆专用机器人技术与应用”正式获批;2012年10月,由多个高校和中广核共同承担的“973计划”项目——“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”也获得批准;而在2011年当年,国家能源局和国防科工局,也分别资助了各自的抗辐射机器人项目。多路资金、多路人马,都在联合发力。

6年后——2017年,国内首套核环境应急机器人投用。该机器人由中科院光电所,与大亚湾核电站联合研制,截至信息发布时,已有4台机器人在大亚湾核电站服役。据研发该机器人的冯常向科技日报透露的数据,“机器人最高可承受65摄氏度高温、抵御每小时10000西弗核辐射”。

每小时10000西弗(Sv)是什么概念?前面咱说戈瑞(Gy)这个单位比较多。戈瑞(Gy)和西弗(Sv)对应的基础单位都是“焦耳/千克”,1Gy等于1J/kg,同样1Sv也等于1J/kg。所不同的是,戈瑞(Gy)衡量的是单纯的辐射剂量,而西弗(Sv)综合考虑了辐射类型和生物组织敏感性的影响。同样的戈瑞(Gy)值,在考虑不同的辐射类型和不同的吸收体后,对应的西弗(Sv)值是不一样的。假设不考虑辐射类型和具体吸收体,那么可认为戈瑞(Gy)和西弗(Sv)的转换比例是1:1,每小时10000西弗(Sv)就等于每小时10000(Gy)。若达到这个抗辐射能力,那已经可以进福岛反应堆,回收燃料熔融物了。

同在2017年,日本东芝的Mini Manbou才刚进入反应堆基座内部拍了个照。之前在安全壳内损毁的Scorpion机器人,所承受的辐射剂量率不超过100Gy/小时,抗辐射能力不到中科院光电所这套机器人的百分之一。

这么好的数据,让我总感觉不像是真的,于是我又查了其他资料。在国家原子能机构转载北京日报的一篇文章里,说这个吸收剂量率每小时10000西弗,是相机等传感器的抗辐射能力,而机器人总体能抗的吸收剂量率是每小时100西弗。这个数据听上去略微靠谱一些,但即便如此,也是可以进安全壳内部探查的水平了。

不过以上数据都是2017年的,而现在(2025年)新松机器人公开售卖的核应急机器人,耐辐射剂量率都已经达到300Gy/小时,同时耐辐射剂量超过了10000Gy,已经远超“瓦森纳安排”限制的5000Gy辐射剂量。新松机器人也有中科院背景,同时也是上市公司。上市的名字很霸道,没有“新松”这个前缀,就叫“机器人”。如果咱公开售卖的机器人已经是这个水平,那不公开售卖的、自己留着用的,是不是应该更强一些。

其实我国研究抗辐射机器人的远不止中科院一家,除了前面提到的东南大学宋爱国团队,还有北京航空航天大学和中广核团队。这几个团队研发重点各有不同:东南大学宋爱国团队的抗辐射机器人,主要针对探测和处置;北京航空航天大学的机器人,主要针对于高放射性区域内的辐射探测和放射性污染物取样;中广核的机器人,主要针对于核电站的日常巡检和维护;而中科院光电所的机器人,则比较偏向各场景的核应急救灾。

另外值得一说的是,在商务部和科技部发布的2023版《中国禁止出口限制出口技术目录》里,遥控核化侦查机器人已经是禁止出口技术。以前是“瓦森纳安排”禁止向我们出口,现在我们也禁止向它们出口了。天道好轮回,商务部、科技部饶过谁!

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