TWI: AKW-Robotik
Roboter in Atomkraftwerken (AKWs)
Robotik für die Inspektion von Kernkraftwerken und Einsatz eines Wandkletterroboters mit Laserschneidkopf für den Rückbau von Atomkraftwerken
Auszugsweise deutsche Übersetzung von Stephan Kallee<1>
der englischen Veröffentlichung von Prof. Tariq P. Sattar<2><3>*, Paul Hilton<4> und Md. Omar
Faruq:
Deployment
of laser cutting head with wall climbing robot for nuclear decommissioning. In: Prof. Tariq Sattar<2><3>*:
Robotics for Inspection and Decommissioning of Nuclear Power
Plant.
<1> AluStir, Im Unterdorf 19, 63826 Geiselbach, Germany
<2> London South Bank University, 103 Borough Rd, London SE1 0AA, UK
<3> London South Bank Innovation Centre, Granta Park, Great Abington, Cambridge CB21 6AL, UK
<4> TWI Ltd., Granta Park, Great Abington, Cambridge CB21 6AL, UK
*Korrespondierender Autor: Prof Tariq P. Sattar (sattartp@lsbu.ac.uk)
ORCID: Sattar, TP 0000-0001-5030-8853
Das englische Original dieser Vortrags wurde am 8. Februar 2017 der Integrity Management Group von TWI Ltd in Cambridge präsentiert.
Gliederung
Die am London South Bank Innovation Centre entwickelten Roboter erledigen unter anderem folgende Aufgaben:
- Inspektion der Schweißungen an Ab- oder Einlaufstutzen eines Reaktordruckbehältergehäuses
- Inspektion der Schweißnähte an Düsen der Rohrleitungen im Primärkreislauf eines Kernkraftwerks
- Inspektion von radioaktiv kontaminierten Gebäuden, Zellen und Stapeln etc.
- Laserschneiden von Stahlteilen nach der Stilllegung von Atomkraftwerken
Rohrleitungs-Inspektions-Roboter
Der Rohrleitungsroboter (Bilder 1-3) besteht aus folgenden Baugruppen (Subassemblies, SA):
- SA1: Gehäuse für die Elektronik, die das ferngesteuerte Fahrzeug steuert und die die Schwenk- und Neigeeinheit der Kamera zur visuellen Inspektion innerhalb des Reaktordruckbehälterstutzens betätigt.
- SA2: Das Fahrzeug hat 2 Motoren zur Betätigung der Kettenlaufwerke (SA4) und zur Drehung des Düsenprüfarms.
- SA3: Das Vorschubbetätigungsmodul drückt die Kettenlaufwerke gegen die Innenwand der Reaktordruckbehälterstutzen, die eine achsensymmetrische Form mit variablem Durchmesser haben, der die Aufhängung der Kettenlaufwerke gerecht wird.
- SA4: Die drei Kettenlaufwerke sind jeweils 400 mm lang, 100 mm breit und 100 mm hoch.
Der RIMINI-Inspektionsroboter (Bilder 4-5) ist ein Unterwasser Wandkletterer mit neutralem Auftrieb. Er bringt den über Raupen geführten Abtastarm in die gewünschte Position am Ab- oder Einlaufstutzen. Er saugt sich mit Saugnäpfen and der Innenwand des Reaktordruckbehältergehäuses fest.
Um Rohrleitungen im radioaktiven Bereich von Kernkraftwerken von außen zu untersuchen, wurde die generische Roboterplattform entwickelt, auf unterschiedliche Prüfgeräte an ihren Einsatzort gebracht werden können (Bild 6). Darauf kann zum Beispiel auch ein Knickarmroboter angebracht werden (Bilder 7-10).
Bild 1: Rohrleitungs-Inspektions-Roboter
Bild 2: Rohrleitungs-Inspektions-Roboter
Bild 3: Rohrkrabbler
Bild 4: RIMINI-Inspektions-Roboter
Bild 5: Unterwasserroboter für Kraftwerke
Bild 9: Rohrleitungsinspektionsroboter
Bild 10: Gewicht: 30kg, Größe: 500x500 mm, Plattformtraglast: 37 kg, Armgewicht: 22 kg, 7 Freiheitsgrade, Armtraglast: 5 kg, Wiederholgenauigkeit ±1 mm
Laserschneidroboter zum Rückbau von Atomkraftwerken
Der STRONGMAN-Wandkrabbler kann beim Rückbau von Atomkraftwerken fernbedient zum Laserschneiden von Atomkraftwerken eingesetzt werden. Der STRONGMAN-Roboter wurde am 21. September 2016 am TWI erfolgreich mit einem vom TWI entwickelten Laserschneidegerät für den Rückbau von Atomkraftwerken demonstriert (Bilder 11-14).
Er wurde im Rahmen des Lasersnake-2-Projekts, das von der britischen Regierung über das UK Technology Strategy Board, das britische Ministerium für Energie und Klimawandel und die britische Behörde für nukleare Stilllegung finanziert wurde, um Laserschneidköpfe zu entwickeln.
Bild 13: STRONGMAN Laserschneidroboter am TWI
Bild 14: Laserroboter
Wandkletterroboter zum Schweißen und Prüfen
Für die zerstörungsfreie Prüfung wurden mehrere Wandketter-Roboter entwickelt und erprobt.
Der in Bild 15 gezeigte Wandkletterroboter wiegt 35 kg und saugt sich mit Permanentmagneten auf Stahlplatten fest. Er hat ein drahtloses System für die Fernsteuerung und Datenübertragung sowie ein Phased-Array-Ultraschallprüfgerät. Er kann zum Beispiel in den Tanks und Laderäumen von Schiffen eingesetzt werden.
CROCELLS (Climbing Robot Cell for Welding and NDT) ist ein Team von Kletterrobotern zum Schweißen und zur direkt danach erfolgenden zerstörungsfreien Prüfung (Bild 16). Es führt in einem Durchgang nacheinander das Lichtbogenschweißen, das Profilieren der Naht mit einem Lasersystem und die Schweißnahtprüfung mit Phased-Array-Ultraschall durch. Ein Schlepperroboter unterstützt den Schweißroboter. Ein Versorgungsroboter folgt dem Schweißroboter und trägt die Drahttrommel und den Vorschub.
Bild 15: Wandkrabbler zur zerstörungsfreien Prüfung
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