美國核電廠大修成功的兩個關(guān)鍵因素是安全和效率，包括大修團(tuán)隊成員的人身安全和核安全、通過適當(dāng)檢查和維護(hù)實現(xiàn)的設(shè)備安全，以及反應(yīng)堆系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行、準(zhǔn)備可靠發(fā)電時的最終公共安全。

1、比弗谷核電站

比弗谷核電站(圖源：網(wǎng)絡(luò))

我們的目標(biāo)是在短時間內(nèi)盡可能經(jīng)濟(jì)地完成所有工作，同時將安全作為優(yōu)先事項。

那么，如何在停機(jī)期間保持安全，同時爭取更短的停堆時間和更低的成本?通過技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改進(jìn)。

這正是2021年秋季，美國能源港(Energy Harbor)的比弗谷(Beaver Valley)核電站2號機(jī)組換料大修期間發(fā)生的情況。

通過比弗谷核電團(tuán)隊及其西屋公司(Westinghouse)合作伙伴的獨創(chuàng)性研究，使用新的雙子座機(jī)器人檢查系統(tǒng)(Gemini Robotic Inspection System)，對反應(yīng)堆容器封頭的檢查過程進(jìn)行了重大改進(jìn)。

這些改進(jìn)對于核電站來說是成功的，并為該團(tuán)隊贏得了2022年核能研究所最佳創(chuàng)新實踐(TIP)獎。

“雙子座系統(tǒng)是雙贏的，” 比弗谷核電站大修項目經(jīng)理安德魯·克羅蒂(Andrew Crotty)表示，“與我們的西屋合作伙伴合作，我們能夠通過降低劑量和減少跳閘風(fēng)險來提高安全性，并提高大修效率。我們在創(chuàng)新方面投入了大量努力，很高興看到這些努力得到了回報。”

2、雙子座機(jī)器人檢測系統(tǒng)

雙子座機(jī)器人并行對兩個反應(yīng)堆容器封頭貫穿件進(jìn)行無損檢測(圖源：Westinghouse)

在比弗谷核電站的每次換料大修期間，都會進(jìn)行反應(yīng)堆容器封頭檢查，以驗證反應(yīng)堆封頭結(jié)構(gòu)的完整性，反應(yīng)堆的狀況可以繼續(xù)使用。

由于反應(yīng)堆頂蓋下工作的高輻射劑量率，大多數(shù)檢查都是在機(jī)器人系統(tǒng)的幫助下遠(yuǎn)程進(jìn)行的。

在這次大修中，比弗谷核電團(tuán)隊實施了西屋雙子座機(jī)器人檢查系統(tǒng)，用于封頭檢查。

雙子座系統(tǒng)使用兩個獨立的關(guān)節(jié)機(jī)械臂，可以通過視覺、超聲波和渦流檢查。

其設(shè)計用于通過機(jī)頭架上的人員進(jìn)出口進(jìn)行安裝和拆卸，從而減少了安裝或拆卸設(shè)備時拆卸機(jī)頭的需要。

以前，固定式單端執(zhí)行器系統(tǒng)是比弗谷核電站封頭檢查的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

3、安全第一

使用雙子座系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是人身安全。

該系統(tǒng)占地面積緊湊，先前檢查設(shè)備的軌道系統(tǒng)還留有頂部支架和地板上的障礙物，這些都不影響現(xiàn)在的設(shè)備運(yùn)行。通過減少跳閘危險，提高了反應(yīng)堆頂部維修期間的工業(yè)安全。

通過對封頭通風(fēng)口貫穿件進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查，取代之前使用的手動工具，減少了劑量和污染風(fēng)險。

同樣，由于位于反應(yīng)堆頂蓋支架內(nèi)的檢查設(shè)備量總體減少，而且雙子座機(jī)器人可以在維修期間重新定位，因此凈化工作也得到了簡化。

雖然比弗谷核電站封頭檢查不是緊急要求，但如果在大修期間有必要進(jìn)行緊急檢查，則可以在封頭仍在支架中的情況下安裝和拆卸雙子座系統(tǒng)，從而無需額外的機(jī)頭移動。

使用雙子座系統(tǒng)并行檢查兩個貫穿件，可將大修計劃縮短約36小時，這是通過使用詳細(xì)的大修前檢查計劃來實現(xiàn)的，以最大限度地提高雙重檢查的影響。

系統(tǒng)的簡化設(shè)計和機(jī)動性，使安裝、去污和設(shè)備退役時間進(jìn)一步縮短，從而在計劃停堆成本方面節(jié)省了100多萬美元(在出現(xiàn)緊急問題時可能節(jié)省更多時間和成本)。

另一個優(yōu)勢是，可以更早地檢測發(fā)現(xiàn)一些常見問題，從而使緊急維修能夠更快地納入大修計劃，減少對大修整體關(guān)鍵路徑的影響。

4、大修新技術(shù)

如果不徹底調(diào)查新技術(shù)對設(shè)備的影響，核工業(yè)就不會實施新技術(shù)。

比弗谷核電現(xiàn)場程序首次應(yīng)用此類項目實施，以確保公用事業(yè)公司和供應(yīng)商團(tuán)隊成員之間的準(zhǔn)確和及時溝通。

這些既定程序規(guī)定的大修前計劃會議和調(diào)度工作也是項目成功的關(guān)鍵。

雙子座系統(tǒng)展示了前沿機(jī)器人平臺如何在高輻射劑量環(huán)境工作，促進(jìn)了核工業(yè)持續(xù)改進(jìn)、核安全和ALARA(合理抑低)的理想。

在比弗谷核電站采用反應(yīng)堆容器封頭檢查技術(shù)，也需要改變一些程序和調(diào)度模式。

總之，多虧了比弗谷核電和西屋公司的創(chuàng)新團(tuán)隊，通過教育和溝通策略實現(xiàn)了這一目標(biāo)，確保所有利益相關(guān)者了解新技術(shù)的好處。

比弗谷核電站的安全和效率提升可作為整個行業(yè)實施西屋雙子座系統(tǒng)的基準(zhǔn)。