聚变堆遥操作维护系统设计准则第4部分：偏滤器遥操作维护系统DB34／T 3186.4-2018.pdf

ICS 27.120.10 F 61 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 3186.42018 聚变堆遥操作维护系统设计准则 第 4部分：偏滤器遥操作维护系统 Design criteria for remote handling maintenance system in fusion reactor Part4：Divertor remote handling maintenance system 2018-08-08发布 2018-09-08实施安徽省质量技术监督局 发布 DB34/T 3186.42018 I 前 言 DB34/T 3186 聚变堆遥操作维护系统设计准则分为如下 7 个部分：第 1 部分：整体维护要求及分析；第 2 部分：遥操作协同控制系统；第 3 部分：转运车系统；第 4 部分：偏滤器遥操作维护系统；第 5 部分：包层遥操作维护系统；第 6 部分：第一壁部件远程监控及测量系统；第 7 部分：多功能机械臂系统。本部分为第 4 部分。本部分按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本部分由中国科学院等离子体物理研究所提出。本部分由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会并归口。本部分起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院、合肥中科艾帝尔机器人技术有限公司。本部分主要起草人：李阳、宋云涛、陆坤、程瑶、程勇、张俊、郝志伟、李俊炜、姚海峰、程鸣、史善爽、赵文龙、潘洪涛。DB34/T 3186.42018 1 聚变堆遥操作维护系统设计准则 第4 部分：偏滤器遥操作维护系统 1 范围 DB34/T 3186 的本部分规定了聚变堆偏滤器遥操作维护系统的术语和定义、系统功能及基本组成、系统要求、系统设计、RAMI 要求和安全要求。本部分适用于聚变堆偏滤器遥操作维护系统设计阶段。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。DB34/T 3186.1 聚变堆遥操作维护系统设计准则 第 1 部分：整体维护要求及分析 3 术语和定义 DB34/T 3186.1 界定的术语和定义适用于本文件。4 系统功能及基本组成 4.1 系统功能 4.1.1 对偏滤器和相关设备的拆卸、维护与安装。4.1.2 清理在偏滤器维护过程中产生的灰尘、碎屑和废弃物。4.1.3 切割、焊接、校准和检测偏滤器冷却管和气体喷射管。4.2 基本组成 4.2.1 多功能维护平台 4.2.1.1 主要组成：前端执行器和维护工具存储盒、径向驱动系统及环向驱动系统、线缆集成器、辅助机械手及其机架等。4.2.1.2 主要功能：安装维护路径轨道；拆卸、安装固定螺栓；切割、焊接偏滤器管路；径向和环向移动偏滤器；检测组装后的偏滤器；真空清洗与检测。4.2.2 转运平台 4.2.2.1 主要组成：支撑结构、偏滤器固定机构、辅助机械手和驱动系统等。4.2.2.2 主要功能：运送多功能维护平台进出真空室；运送包层遥操作设备进出真空室；实现偏滤器在真空室和转运车之间的来回转运。4.2.3 转运车系统 DB34/T 3186.42018 2 4.2.3.1 主要组成：双密封门系统、底部车体运输系统、换热系统、吊装机构、存储设施（用于存放偏滤器、轨道、前端执行器等）等。4.2.3.2 其主要功能是与真空室窗口对接后，将真空室内部需要维护的内部部件运送到热室进行维护，同时防止真空室内部放射性灰尘对外界环境的污染。5 系统要求 5.1 总体要求 5.1.1 偏滤器遥操作维护系统设计应满足 DB34/T 3186.1 的要求。5.1.2 应根据偏滤器维护窗口的数量和位置，设计偏滤器遥操作维护系统，实现所有偏滤器的维护。5.1.3 系统总体尺寸空间应紧凑设计。5.1.4 应确保系统在真空室内部组装后重心稳定、支撑可靠。5.2 运行工况要求 5.2.1 应满足聚变堆内部温度、磁场及高辐照的运行工况要求。5.2.2 核心部件（例如电机，传感器，控制器、相机，润滑剂，线缆等）应考虑耐高温、抗电磁干扰、辐射防护和固体润滑等设计。5.3 载荷设计要求 系统载荷应不小于所维护偏滤器模块的最大质量的 1.5 倍。5.4 维护流程及周期要求 5.4.1 维护流程应满足在规定的时间内完成偏滤器部件维护的要求。5.4.2 维护流程应考虑与其他系统维护流程的兼容性。5.5 可视性要求 系统应配备实时可视系统和必要的光源。5.6 真空要求 5.6.1 系统应在无油、无润滑脂的条件下制造、装配、测试和集成。5.6.2 采用液压驱动的维护设备在真空室核心区域工作时，应选择水作为液压介质。5.6.3 真空室内切割应在干切割条件下操作（不允许有切割液），并及时清理切屑。5.7 热管理要求 5.7.1 维护设备和工具的电机应安装过热保护装置。5.7.2 焊接和切割工具应提供满足操作过程要求的水冷或者气冷系统。5.7.3 仪表和控制系统不应超过设计值，一旦超过设计值应及时关闭。6 系统设计 6.1 维护路径设计 应选择最优的维护通道，并设计保障维护通道畅通的方案。DB34/T 3186.42018 3 6.2 维护流程设计 完整的聚变堆偏滤器维护流程和具体操作见表1。表1 聚变堆偏滤器维护流程 序号 流程 具体操作 1 转运车进入主机大厅 打开主机大厅入口；转运车由热室进入主机大厅。2 转运车与维护窗口对接 转运车沿特定轨道进入维护窗口对应区域；借助高精度传感器定位技术调整转运车姿态，完成与窗口的高精度对接。3 窗口插件拆卸 打开转运车双密封门和窗口；完成窗口内部插件的拆卸工作，并将插件运送至临时存储位置；转运车装载偏滤器遥操作维护系统再次与窗口对接。4 偏滤器拆卸准备 完成转运平台和窗口的对接；完成窗口处内部轨道铺设、线缆输送等操作。5 窗口处偏滤器的拆卸 转运平台完成以下操作：偏滤器检测、偏滤器管路切割，清理、偏滤器固定螺栓拆除，之后将偏滤器窗口处模块移出真空室，至转运转运车内，最终转运到热室特定维护区域进行翻新维护。6 非窗口处偏滤器拆卸 多功能平台运送至真空室；多功能平台完成以下操作：偏滤器检测、偏滤器管路切割，清理、偏滤器固定螺栓拆除之后，将偏滤器模块移至维护窗口；转运平台将窗口处的偏滤器移至转运车，最终转运到热室特定维护区域进行翻新维护。7 偏滤器的安装 转运平台将偏滤器送至真空室窗口；多功能平台将偏滤器环向移动至指定位置并焊接、固定；非窗口处偏滤器安装完成后，移出多功能平台，转运平台完成窗口处的偏滤器安装。8 维护系统移除 偏滤器模块安装完成后，将遥操作维护系统移出真空室，放置到转运车内；将线缆联接断开，移出维护颈管的内部轨道。9 窗口插件安装 将窗口内部插件定位到指定位置；窗口插件管路的焊接、清理，线路的安装、检查。10 转运车移除 将线缆联接断开，将遥操作设备、线缆转移至转运车系统内部；转运车系统与窗口对接断开、移除转运车系统。11 维护窗口关闭 窗口相关线路联接；窗口密封门关闭。6.3 系统部件及接口设计 系统部件及接口设计应考虑包括但不限于表2 所列内容。DB34/T 3186.42018 4 表2 系统设计内容 系统名称 设计内容 多功能维护平台 辅助机械手设计 前端执行器设计 偏滤器抓取机构（环向与径向运动）设计 线缆集成设计 驱动系统设计 转运平台 偏滤器抓取机构（环向与径向运动）设计 驱动系统设计 转运车系统 车身及辅助部件 底部驱动系统 双密封门系统 内部轨道及拖拉系统 辅助机械臂及工具 接口 转运车密封门与真空室密封门接口设计 转运车与热室接口设计 转运车内部轨道与真空室窗口处轨道对接设计 转运平台与真空室窗口处插件接口设计 转运平台与窗口处偏滤器接口设计 转运平台与窗口处偏滤器支撑轨道接口设计 多功能维护平台与非窗口处偏滤器接口设计 6.4 系统评估 系统评估应考虑包括但不限于表 3 所列内容。表3 系统评估内容 评估类型 评估内容 结构 应力分析 应变分析 变形分析 模态振型与固有频率分析 谐响应分析 响应谱分析 运动学及动力学 可达维护空间 负载能力 转运速度 定位精度 重复定位精度 DB34/T 3186.42018 5 表3（续）评估分类 评估内容 控制精度 静态性能 动态性能 稳定性 救援 救援策略 救援路径 仿真模拟 维护周期 单项任务（切管、焊接、检漏等）维护时间 单个偏滤器模块维护时间 完整偏滤器系统维护时间 兼容性 维护系统与真空室及偏滤器之间物理接口的兼容性 维护系统与聚变堆在尺寸、布局方面的兼容性 偏滤器维护流程与聚变堆其它部件维护流程方面的兼容性 7 RAMI要求 应按 DB34/T 3186.1 的规定执行。8 安全要求 应按 DB34/T 3186.1 的规定执行。_