美国比弗谷核电站大修创新

美国核电厂大修成功的两个关键因素是安全和效率，包括大修团队成员的人身安全和核安全、通过适当检查和维护实现的设备安全，以及反应堆系统恢复运行、准备可靠发电时的最终公共安全。

1、比弗谷核电站

比弗谷核电站(图源：网络)

我们的目标是在短时间内尽可能经济地完成所有工作，同时将安全作为优先事项。

那么，如何在停机期间保持安全，同时争取更短的停堆时间和更低的成本?通过技术创新和技术改进。

这正是2021年秋季，美国能源港(Energy Harbor)的比弗谷(Beaver Valley)核电站2号机组换料大修期间发生的情况。

通过比弗谷核电团队及其西屋公司(Westinghouse)合作伙伴的独创性研究，使用新的双子座机器人检查系统(Gemini Robotic Inspection System)，对反应堆容器封头的检查过程进行了重大改进。

这些改进对于核电站来说是成功的，并为该团队赢得了2022年核能研究所最佳创新实践(TIP)奖。

“双子座系统是双赢的，” 比弗谷核电站大修项目经理安德鲁·克罗蒂(Andrew Crotty)表示，“与我们的西屋合作伙伴合作，我们能够通过降低剂量和减少跳闸风险来提高安全性，并提高大修效率。我们在创新方面投入了大量努力，很高兴看到这些努力得到了回报。”

2、双子座机器人检测系统

双子座机器人并行对两个反应堆容器封头贯穿件进行无损检测(图源：Westinghouse)

在比弗谷核电站的每次换料大修期间，都会进行反应堆容器封头检查，以验证反应堆封头结构的完整性，反应堆的状况可以继续使用。

由于反应堆顶盖下工作的高辐射剂量率，大多数检查都是在机器人系统的帮助下远程进行的。

在这次大修中，比弗谷核电团队实施了西屋双子座机器人检查系统，用于封头检查。

双子座系统使用两个独立的关节机械臂，可以通过视觉、超声波和涡流检查。

其设计用于通过机头架上的人员进出口进行安装和拆卸，从而减少了安装或拆卸设备时拆卸机头的需要。

以前，固定式单端执行器系统是比弗谷核电站封头检查的标准设备。

3、安全第一

使用双子座系统的最大优势是人身安全。

该系统占地面积紧凑，先前检查设备的轨道系统还留有顶部支架和地板上的障碍物，这些都不影响现在的设备运行。通过减少跳闸危险，提高了反应堆顶部维修期间的工业安全。

通过对封头通风口贯穿件进行远程检查，取代之前使用的手动工具，减少了剂量和污染风险。

同样，由于位于反应堆顶盖支架内的检查设备量总体减少，而且双子座机器人可以在维修期间重新定位，因此净化工作也得到了简化。

虽然比弗谷核电站封头检查不是紧急要求，但如果在大修期间有必要进行紧急检查，则可以在封头仍在支架中的情况下安装和拆卸双子座系统，从而无需额外的机头移动。

使用双子座系统并行检查两个贯穿件，可将大修计划缩短约36小时，这是通过使用详细的大修前检查计划来实现的，以最大限度地提高双重检查的影响。

系统的简化设计和机动性，使安装、去污和设备退役时间进一步缩短，从而在计划停堆成本方面节省了100多万美元(在出现紧急问题时可能节省更多时间和成本)。

另一个优势是，可以更早地检测发现一些常见问题，从而使紧急维修能够更快地纳入大修计划，减少对大修整体关键路径的影响。

4、大修新技术

如果不彻底调查新技术对设备的影响，核工业就不会实施新技术。

比弗谷核电现场程序首次应用此类项目实施，以确保公用事业公司和供应商团队成员之间的准确和及时沟通。

这些既定程序规定的大修前计划会议和调度工作也是项目成功的关键。

双子座系统展示了前沿机器人平台如何在高辐射剂量环境工作，促进了核工业持续改进、核安全和ALARA(合理抑低)的理想。

在比弗谷核电站采用反应堆容器封头检查技术，也需要改变一些程序和调度模式。

总之，多亏了比弗谷核电和西屋公司的创新团队，通过教育和沟通策略实现了这一目标，确保所有利益相关者了解新技术的好处。

比弗谷核电站的安全和效率提升可作为整个行业实施西屋双子座系统的基准。