乏燃料后處理廠1AW暫存罐遠(yuǎn)距離取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

李 飛，馬延彬，周 鵬，肖寒月

(中核四川環(huán)保工程有限責(zé)任公司，四川 廣元 628000)

乏燃料后處理廠1AW暫存罐內(nèi)存有一定量的放射性有機(jī)廢液，由于長(zhǎng)時(shí)間暫存有機(jī)廢液在強(qiáng)輻射場(chǎng)作用下生成一系列的降解產(chǎn)物，并與Zr、Nb、Ru等一系列裂變產(chǎn)物絡(luò)合，導(dǎo)致罐內(nèi)物項(xiàng)分布出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象(界面污物、中部液相、底部沉積物)。

1AW暫存罐建立時(shí)未對(duì)取樣作專項(xiàng)設(shè)計(jì)，僅有設(shè)備室上部?jī)x表孔連通罐體。前期，迫于設(shè)施條件限制，針對(duì)該貯罐的取樣均采用通過儀表孔進(jìn)行吊取方式來完成，存在取樣代表性不足、難以取得固體樣品、無法遠(yuǎn)距離操作等弊端和不足。為實(shí)現(xiàn)1AW暫存罐內(nèi)代表性樣品的獲取，克服人工取樣的缺點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況結(jié)合人員輻射防護(hù)需求，設(shè)計(jì)了一套由三軸運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)械臂、取樣器等幾部分組成的遠(yuǎn)距離取樣系統(tǒng)，并最終投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，成功完成多點(diǎn)位，不同深度的界面污物及底部沉積物取樣工作，獲取了足夠數(shù)量的樣品。相比于傳統(tǒng)的人工吊樣，具有取樣覆蓋范圍更廣，樣品代表性更強(qiáng)，取樣人員受照劑量更小的優(yōu)點(diǎn)。

1 取樣裝置設(shè)計(jì)需求分析

1.1 設(shè)施背景

1AW暫存罐直徑5 m，高4.5 m，圓柱形結(jié)構(gòu)，不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)部暫存部分放射性有機(jī)廢液。貯罐置于圓形鋼筋混凝土設(shè)備室內(nèi)，設(shè)備室周邊及底部混凝土厚度為0.5 m，頂部厚度為1.4 m，罐頂操作間尺寸為3.7 m×3 m×3.7 m。

1.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

針對(duì)1AW暫存罐內(nèi)部物項(xiàng)混雜，放射性水平高，人員難以接近的特點(diǎn)，對(duì)取樣裝置的設(shè)計(jì)需重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)方面，一是代表性樣品獲取，二是作業(yè)人員的輻射防護(hù)。

1.2.1 代表性樣品獲取

1AW暫存罐內(nèi)物項(xiàng)混雜、源項(xiàng)不清，為實(shí)現(xiàn)后續(xù)的廢物處理/處置以及設(shè)施退役，必須對(duì)罐內(nèi)廢物開展取樣分析工作。前期，雖已開展過取樣工作，受到取樣通道、取樣設(shè)備的限制，所取得的樣品僅限于儀表孔正下方罐內(nèi)物相，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)貯罐內(nèi)物項(xiàng)的多點(diǎn)位、不同深度的取樣，所取得的樣品缺乏代表性。

以代表性樣品為獲取目的，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析，并制定對(duì)策：

存在問題：1AW暫存罐僅有上部?jī)x表孔可進(jìn)入罐內(nèi)，利用其作為取樣通道對(duì)取樣裝置的可通過性、結(jié)構(gòu)尺寸、取樣可達(dá)性有較大的限制；1AW暫存罐采用地下貯罐結(jié)構(gòu)，取樣裝置以混凝土屏蔽層上方為起點(diǎn)需達(dá)到縱向7 m，橫向覆蓋2.5 m；罐內(nèi)放射性固體樣品為乳化的有機(jī)污物，存在放射性水平較高，有一定粘度的特點(diǎn)，在罐內(nèi)以漂浮和沉淀的形式存在。

對(duì)策措施：利用專用設(shè)備對(duì)罐頂屏蔽混凝土以及貯罐進(jìn)行開孔，開辟新的取樣通道；設(shè)計(jì)具有高穩(wěn)定性、大覆蓋面積、自動(dòng)化程度高、耐輻照的遠(yuǎn)程取樣系統(tǒng)，取樣覆蓋范圍需滿足縱向不小于7 m，橫向不小于2.5 m；針對(duì)罐內(nèi)物項(xiàng)特性設(shè)計(jì)專用取樣器。最終利用研制的液壓機(jī)械臂載帶專用取樣器，通過新開辟的取樣通道，進(jìn)入罐內(nèi)開展多點(diǎn)位、不同深度的取樣工作。

1.2.2 作業(yè)人員輻射防護(hù)

暫存罐內(nèi)部物項(xiàng)包含的放射性核素種類眾多，放射性水平較高。作業(yè)人員的輻射防護(hù)主要包括放射性氣溶膠輻射防護(hù)以及外照射輻射防護(hù)兩個(gè)方面。其中，放射性氣溶膠輻射防護(hù)主要是通過合理的組織氣流來實(shí)現(xiàn)控制，采用在貯罐上方搭建氣帳以及新建貯罐尾氣抽排系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)；外照射輻射防護(hù)主要是利用遠(yuǎn)距離遙控操作，使取樣人員遠(yuǎn)離罐內(nèi)放射源，穿著鉛衣等輻射防護(hù)用品，同時(shí)設(shè)置屏蔽鉛板對(duì)關(guān)鍵放射區(qū)域進(jìn)行合理屏蔽。

2 裝置設(shè)計(jì)

1AW暫存罐遠(yuǎn)距離取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要分為現(xiàn)場(chǎng)輻射防護(hù)設(shè)計(jì)與取樣系統(tǒng)本體設(shè)計(jì)兩部分?，F(xiàn)場(chǎng)輻射防護(hù)設(shè)計(jì)主要是對(duì)原有操作間進(jìn)行改造，搭建氣帳，配置輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用以輔助取樣工作的開展，確保取樣作業(yè)人員劑量受控；取樣系統(tǒng)本體設(shè)計(jì)主要分為控制系統(tǒng)、三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)械臂機(jī)械臂系統(tǒng)、專用取樣器的設(shè)計(jì)，最終集成整體裝置用以實(shí)現(xiàn)對(duì)罐內(nèi)物項(xiàng)的遠(yuǎn)距離取樣。

2.1 輻射防護(hù)設(shè)計(jì)

原有進(jìn)入1AW暫存罐的通道(φ70×4的儀表孔)不能滿足取樣系統(tǒng)進(jìn)入罐內(nèi)取樣的需求，需對(duì)罐頂上方混凝土以及貯罐進(jìn)行開孔，為后期取樣系統(tǒng)進(jìn)入罐內(nèi)進(jìn)行取樣提供通道。由于屏蔽層被破壞以及取樣對(duì)象的高放射性，需對(duì)輻射防護(hù)做重點(diǎn)考慮。

2.1.1 放射性氣溶膠防護(hù)設(shè)計(jì)

罐內(nèi)物項(xiàng)取樣、樣品接收轉(zhuǎn)送作業(yè)時(shí)的放射性氣溶膠防護(hù)主要是通過作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)氣流組織來防護(hù)。氣流組織依靠在貯罐頂部搭建氣帳、增設(shè)呼排系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，氣流組織為：氣帳→設(shè)備室→貯罐內(nèi)→尾氣系統(tǒng)。氣帳搭建于貯罐上部地面，配套進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)。氣帳搭建示意圖如圖1所示。

圖1 氣帳搭建示意圖Fig.1 Schematic diagram of air tent construction

利用貯罐備用儀表套管作為呼排系統(tǒng)通道，建立呼排系統(tǒng)，罐內(nèi)尾氣經(jīng)高效過濾器過濾后，由廠房排風(fēng)系統(tǒng)排出。

建立的呼吸系統(tǒng)換氣次數(shù)計(jì)算(按照貯罐開孔后與氣帳連通的情況進(jìn)行計(jì)算)。

(1)

其中：n為換氣次數(shù)，單位為次/h；

v排為呼排系統(tǒng)排氣量，單位為m3/h；

v貯罐為貯罐體積，單位為m3；

v液為放射性廢液體積，單位為m3；

v氣帳為新建氣帳體積，單位為m3。

呼吸系統(tǒng)換氣次數(shù)大于4次滿足換氣要求。同時(shí)為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣帳內(nèi)γ劑量率水平以及放射性氣溶膠濃度，在氣帳內(nèi)安裝4個(gè)區(qū)域γ監(jiān)測(cè)探頭，同時(shí)設(shè)置一臺(tái)放射性氣溶膠連續(xù)監(jiān)測(cè)儀，在放射性氣溶膠到達(dá)閾值后報(bào)警。

2.1.2 人員外照防護(hù)設(shè)計(jì)

由于罐內(nèi)物項(xiàng)的γ核素放射性水平較高，設(shè)備安裝、系統(tǒng)調(diào)試、冷試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)取樣工作過程中，γ外照射防護(hù)是必須考慮一個(gè)輻射防護(hù)要點(diǎn)。在對(duì)貯罐頂部混凝土以及貯罐本體進(jìn)行開孔前，貯罐頂部有1.4 m厚度的混凝土屏蔽層將1AW暫存罐與上部操作間隔離開，如圖2所示。

圖2 1AW暫存罐三維示意圖Fig.2 3D schematic diagram of 1AW temporary

輻射監(jiān)測(cè)人員利用輻射測(cè)量?jī)x器對(duì)設(shè)備室內(nèi)外多個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行了劑量率測(cè)量工作，結(jié)果顯示在混凝土屏蔽層完好的情況下，罐頂?shù)摩脛┝柯侍幱诒镜姿?。在?duì)罐頂混凝土及貯罐實(shí)施開孔作業(yè)后，內(nèi)部放射性物項(xiàng)通過開孔發(fā)射γ射線，并延開孔內(nèi)壁向上投射。利用蒙特卡羅軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，上部開孔完全打通后，距離水泥屏蔽層1 m處，γ射線投射直徑約為1.5 m，距離水泥屏蔽層2 m處，γ射線投射直徑約為1.74 m，模擬γ射線投射分布及強(qiáng)度情況見圖3。

圖3 γ射線投射分布及強(qiáng)度模擬圖Fig.3 γ ray projection distribution and intensity simulation diagram

對(duì)于人員的外照射輻射防護(hù)主要考慮距離、時(shí)間、屏蔽三個(gè)方面，人員遠(yuǎn)離γ射線投射區(qū)域；盡可能的減少人員取樣作業(yè)時(shí)間；穿戴鉛衣等輻射用品。

對(duì)近距離人工取樣及遠(yuǎn)距離機(jī)械取樣兩種方式下，人員受照情況進(jìn)行模擬計(jì)算。人工近距離取樣需工作15～30 min，工作時(shí)間期望值為22.5 min。假定取樣作業(yè)人員站立位置為人孔邊緣處，對(duì)模擬結(jié)果分析可得人孔邊緣處劑量率最小值為13.53 mSv/h，最大值為14.54 mSv/h，劑量率期望值為14.16 mSv/h?？紤]鉛衣屏蔽效果，單個(gè)工作人員的個(gè)人劑量當(dāng)量Hp(10)的上限為6.78 mSv，下限為3.15 mSv，個(gè)人劑量當(dāng)量Hp(10)的期望值為4.95 mSv。采用遠(yuǎn)程遙控作業(yè)階段，人員遠(yuǎn)離開孔取樣位置，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)操作位置劑量率水平為36 μSv/h，作業(yè)2 h情況下單個(gè)工作人員的個(gè)人劑量當(dāng)量Hp(10)為72 μSv，采用遠(yuǎn)距離取樣可實(shí)現(xiàn)人員受照劑量的有效控制。

2.2 取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用液壓機(jī)械臂為核心裝備，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離取樣為目的，形成取樣系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，整個(gè)取樣系統(tǒng)由三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)械臂、取樣器及控制監(jiān)控系統(tǒng)組成。

2.2.1 三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

由于取樣裝置要求能夠在縱向移動(dòng)至地下0～7 m(以屏蔽混凝土頂面為0點(diǎn))，對(duì)貯罐不同深度多個(gè)點(diǎn)位的物項(xiàng)進(jìn)行取樣，裝置需具備極好的空間運(yùn)動(dòng)能力以及穩(wěn)定性。三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是用于實(shí)現(xiàn)取樣裝置空間運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，由XY向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(伸縮套筒)構(gòu)成。伸縮套筒作為實(shí)現(xiàn)Z軸運(yùn)動(dòng)的主要設(shè)備，下部載帶了機(jī)械臂以及取樣頭，在取樣過程中隨著機(jī)械臂位姿變化，其受力狀態(tài)也將發(fā)生較大變化。為保證取樣過程中的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)時(shí)利用模擬軟件對(duì)取樣過程中的套筒進(jìn)行力學(xué)校核,套筒應(yīng)力應(yīng)變分析如圖4所示。

圖4 套筒應(yīng)力應(yīng)變分析Fig.4 Stress-train anaiysis of sleeve

2.2.2 液壓機(jī)械臂

為實(shí)現(xiàn)取樣的高準(zhǔn)確性，液壓機(jī)械臂設(shè)計(jì)為一個(gè)多自由度串聯(lián)型關(guān)節(jié)液壓機(jī)械臂，末端為液壓夾鉗(用以攜帶取樣器)，取樣時(shí)可通過多自由度的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)取樣位置的準(zhǔn)確到達(dá)。液壓機(jī)械臂通過法蘭安裝在末級(jí)伸縮套筒上，利用伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，并將電氣控制元件進(jìn)行后置以減輕輻射對(duì)控制系統(tǒng)的影響，液壓機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

圖5 液壓機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖Fig.5 Hydraulic mechanical arm system design drawing

2.2.3 取樣器

1AW暫存罐已使用多年，內(nèi)部有機(jī)液體在強(qiáng)輻射和化學(xué)的長(zhǎng)期作用下逐漸降解乳化，形成的固項(xiàng)流動(dòng)性較差、具有一定黏度，取樣器主要針對(duì)罐內(nèi)固項(xiàng)特性及取樣需求設(shè)計(jì)。

取樣器以小型氣缸為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半球性取樣碗的開閉從而進(jìn)行樣品取樣，整體組件包括：取樣碗、剪刀桿、氣缸、連接軸、剛性連接桿、復(fù)位輔助彈簧等組件，樣品取樣器設(shè)計(jì)示意圖見圖6。

圖6 取樣器設(shè)計(jì)示意圖Fig.6 Sample sampler design diagram①—連接管；②取樣碗；③連接桿；④銷；⑤剪刀桿；⑥剪刀桿-02；⑦螺帽M4；⑧彈簧-01；⑨氣缸接頭；⑩氣缸

2.2.4 控制及監(jiān)控系統(tǒng)

考慮到人員以及電子元器件元件的輻射防護(hù)，控制系統(tǒng)位于遠(yuǎn)端，安裝在設(shè)備室外的控制臺(tái)上，控制系統(tǒng)是對(duì)整個(gè)設(shè)備室內(nèi)三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)械臂、取樣器、監(jiān)控照明系統(tǒng)的操作和控制。設(shè)備的運(yùn)行和操作通過控制臺(tái)上面的人機(jī)界面或按鈕進(jìn)行操作，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可在控制臺(tái)的組態(tài)界面上模擬精確觀察，或是通過視頻監(jiān)視器實(shí)時(shí)進(jìn)行觀察，同時(shí)為了更加安全和可靠，在控制臺(tái)前設(shè)備室墻面上安裝有窺視窗。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)光學(xué)結(jié)構(gòu)圖主要包括監(jiān)控前端、主控設(shè)備、傳輸和后臺(tái)顯示構(gòu)成，現(xiàn)場(chǎng)布置3臺(tái)視頻監(jiān)控器，其中2臺(tái)為球型高清攝像機(jī)安裝在套筒中部，1臺(tái)為耐輻照攝像機(jī)安裝在液壓機(jī)械臂腕部，最大累積受照劑量1×105Gy。

3 取樣裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

1AW暫存罐遠(yuǎn)距離取樣系統(tǒng)針對(duì)的取樣對(duì)象具有較高的放射性水平，取樣作業(yè)在高劑量場(chǎng)下實(shí)施，因此在開展正式取樣之前需開展現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝調(diào)試、冷試驗(yàn)，最終投入正式應(yīng)用。

3.1 設(shè)備安裝及冷驗(yàn)證

設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝采用吊車吊裝的方式，裝置主體按照從上至下安裝的模式進(jìn)行，安裝完成后逐項(xiàng)開展冷調(diào)試驗(yàn)證。取樣系統(tǒng)整體布局圖見圖7。

圖7 取樣系統(tǒng)整體布局圖Fig.7 Overall layout of sampling system

取樣系統(tǒng)完成安裝后，利用制備的罐內(nèi)模擬物項(xiàng)開展了專項(xiàng)冷試驗(yàn)，對(duì)各項(xiàng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

表1 冷試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

結(jié)果證明取樣系統(tǒng)各項(xiàng)功能均滿足取樣需求(縱向7 m，橫向半徑2.5 m，單次取樣量≥10 g)，具備投入現(xiàn)場(chǎng)使用的條件。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)取樣

1AW暫存罐內(nèi)部物項(xiàng)呈現(xiàn)明顯的三層分項(xiàng)，為獲取有代表性的樣品需針對(duì)各項(xiàng)物項(xiàng)制定詳細(xì)的取樣方案，液體取樣采用的是真空泵抽吸的方式單獨(dú)進(jìn)行。本取樣裝置的取樣對(duì)象主要是針對(duì)上層界面污物以及底部沉積物。

3.2.1 取樣方案設(shè)計(jì)

上層界面污物取樣設(shè)計(jì)，通過內(nèi)窺鏡觀察罐內(nèi)上層界面污物及罐底沉積物情況，發(fā)現(xiàn)其分布并不均勻，取樣方案設(shè)計(jì)采用分扇區(qū)隨機(jī)取樣。將大罐平均分為8個(gè)扇區(qū)，并以貯罐中心為原點(diǎn)布置10個(gè)同心圓，同心圓起始直徑為500 mm，按照500 mm的幅度增加至5 000 mm，取樣時(shí)在圓環(huán)與扇區(qū)交叉點(diǎn)位上進(jìn)行隨機(jī)取樣。

3.2.2 罐頂混凝土及貯罐開孔、封堵

采用對(duì)設(shè)備室及貯罐進(jìn)行開孔的方式開辟取樣裝置進(jìn)入罐內(nèi)通道。開孔作業(yè)均采用有線遙控設(shè)備進(jìn)行，首先使用鉆石鉆孔機(jī)在混凝土屏蔽層上開4個(gè)直徑為200 mm的孔，然后利用開孔安裝金剛石線鋸導(dǎo)軌及金剛石鏈鋸，使用金剛石鏈鋸切割混凝土完成開孔。對(duì)于貯罐采用特制的工裝搭載等離子切割設(shè)備進(jìn)行開孔。開孔作業(yè)完成后，對(duì)混凝土蓋板及貯罐進(jìn)行封堵，封堵裝置根據(jù)開孔情況非標(biāo)定制。

3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)施

取樣工作開始之前，先將取樣頭、樣品收集容器、屏蔽轉(zhuǎn)移容器等轉(zhuǎn)運(yùn)至新建操作間內(nèi)，放置在氣帳內(nèi)。

1) 待設(shè)備準(zhǔn)備到位后，作業(yè)人員開啟尾氣抽排系統(tǒng)，控制氣流走向?qū)崿F(xiàn)氣帳→設(shè)備間→貯罐→尾氣系統(tǒng)；

2)利用機(jī)械手然后打開混凝土以及貯罐蓋板；

3)通過負(fù)壓表檢測(cè)，待氣流組織穩(wěn)定后開展現(xiàn)場(chǎng)取樣操作，控制動(dòng)力機(jī)械臂夾持取樣器進(jìn)入罐內(nèi)，通過伸縮套筒和動(dòng)力機(jī)械手臂將取樣器送達(dá)設(shè)計(jì)取樣位置；

4)確認(rèn)到達(dá)指定位置后，操作取樣裝置進(jìn)行取樣；

5)單次取樣完成后控制取樣裝置沿垂直方向縮回一定距離(脫離界面污物上表面)，靜置一段時(shí)間，讓樣品內(nèi)的液相靠重力流回罐內(nèi)，減少液相殘留；

6)操作動(dòng)力機(jī)械臂，沿徑向收回至合適的位置，操作取樣裝置將樣品投入提前放入樣品收集容器內(nèi)；

7)更換界面污物取樣頭，重復(fù)以上步驟，按照取樣布點(diǎn)，完成后續(xù)樣品的取樣工作；

8)取樣結(jié)束后在液壓機(jī)械臂的輔助下，將樣品收集容器轉(zhuǎn)入屏蔽轉(zhuǎn)移容器內(nèi)；

9)在機(jī)械手的輔助下利用封堵裝置封堵混凝土及貯罐開孔，關(guān)閉臨時(shí)呼排系統(tǒng)；

10)將取樣裝置復(fù)位至初始位置，關(guān)閉系統(tǒng)，斷開電源，對(duì)裝置本體進(jìn)行去污及測(cè)量，將取樣過程中產(chǎn)生的放射性廢物分類收集，暫存。

3.3 應(yīng)用小結(jié)

利用遠(yuǎn)距離取樣系統(tǒng)開展取樣作業(yè)相比于傳統(tǒng)的人工吊樣本取樣系統(tǒng)，具有人員受照劑量低，取樣可達(dá)性好，作業(yè)效率高，二次廢物量少的特點(diǎn)。

取樣裝置通過視覺系統(tǒng)反饋實(shí)時(shí)位姿，作業(yè)人員根據(jù)反饋圖像，通過控制系統(tǒng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)到達(dá)指定取樣位置進(jìn)行取樣，整個(gè)取樣過程持續(xù)時(shí)間為2 h，共計(jì)完成18個(gè)固體樣品取樣，取樣系統(tǒng)達(dá)到縱向7 m，橫向覆蓋2.2 m的范圍內(nèi)的取樣，通過視覺系統(tǒng)確認(rèn)取樣精確度±10 cm。作業(yè)過程中通過遠(yuǎn)距離操作、輻射屏蔽以及減少作業(yè)時(shí)間的方式有效實(shí)現(xiàn)了人員的受照劑量的控制，借助液壓動(dòng)力手的位姿變化，實(shí)現(xiàn)了罐內(nèi)物項(xiàng)的多點(diǎn)位不同深度物項(xiàng)的取樣。取樣系統(tǒng)接觸廢液的部分僅為液壓機(jī)械臂前端夾持取樣器，本體受污染程度低，且本體材質(zhì)為不銹鋼，在擦拭去污后即可進(jìn)行復(fù)用。

4 結(jié)論

1AW暫存罐遠(yuǎn)距離取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了取樣對(duì)象的高放射性水平以及高劑量場(chǎng)下作業(yè)人員的輻射防護(hù)。取樣系統(tǒng)由三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓取樣臂、取樣器、控制及監(jiān)控系統(tǒng)組成，在投入現(xiàn)場(chǎng)取樣使用前經(jīng)過單體功能調(diào)試以及冷試驗(yàn)驗(yàn)證，最終成功投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，完成樣品取樣，為后續(xù)分析提供足夠樣品。形成的科技成果可為其他類似核設(shè)施源項(xiàng)調(diào)查工作提供技術(shù)支撐。

存在的問題以及后續(xù)研究：

取樣過程中套筒形變程度較大，在設(shè)計(jì)時(shí)雖已利用模擬軟件對(duì)取樣過程中的套筒進(jìn)行力學(xué)校核，但在現(xiàn)實(shí)取樣應(yīng)用中液壓機(jī)械臂橫向打開時(shí)，套筒形變程度大于模擬計(jì)算量，導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)取樣時(shí)機(jī)械臂無法完全打開，取樣范圍也未能完全覆蓋整個(gè)大罐。在后期的技術(shù)研究中，針對(duì)大罐源項(xiàng)調(diào)查以及罐體退役領(lǐng)域，研制大行程、高負(fù)載套筒，同時(shí)在不降低性能的情況下對(duì)液壓機(jī)械手進(jìn)行小型化，緊湊化。