近日的十三届人大四次会议上，《政府工作报告》中关于2021年重点工作里提出，要优化产业结构和能源结构，大力发展新能源，在确保安全的前提下积极有序发展核电。这是在碳中和背景下，政府工作报告首提“积极”发展核电，也是自《高技术研究发展计划〈“八六三”计划〉纲要》提出了能源技术和新材料等七个领域十五个主题项目以来，我国核工业发展再次迎来了新的政策机遇。
对于核工业，许多人是陌生和恐惧的，大多数人对于核的印象停留在1986年发生的切尔诺贝利事故，或者是不远前发生的2011年3月11日福岛核电站在地震和海啸中受损泄漏事故，但事实上，核工业在我国的占比非常高，我国是全球最大的核电市场，在我国制造业历经多年积累，特别是仪控行业的研发和制造水平有了长足发展后，我国逐渐具备了推进核工业数字化和装备国产化的基本条件，这才有了当今再次将发展核工业写进政府工作报告的举动。
其实不仅仅是核电，随着我国“十三五”促进核技术应用，壮大核产业规模，核技术在农学、医学领域的应用范围逐渐提升，在加工产业的应用发展也得到加快。放眼“十四五”，中国将依然是全球最大的核电市场，据咨询机构麦肯锡的预计，直至2030年，中国核电装机将超过1亿千瓦，此外，在其碳中和情景的预测中，2060年中国核电装机将达到6.2亿千瓦，这大约是当前中国核电装机容量的12倍。
如此庞大的市场下，如何在政策加持中，保证核工业体系下的发展安全性无疑至关重要。安全不仅是在发生事故之后的紧急处理，也是在发生事故前防患于未然，而发展机器人无疑是一个保障核工业安全最佳的选择。
▍源于最坏的选择
机器人早就与核工业有着不解之缘，但最初发展核工业用的机器人起源于最坏的选择。
核工业用的机器人发展能追溯到1986年发生的切尔诺贝利事故中，事故发生后，人们就曾投入了多批机器人用于清理高放射性现场的垃圾。2011年，日本的311福岛事故发生，由于核电站受损，福岛核电站附近的地区存在有致命剂量的辐射，人们也开始依靠机器人探索这些辐射区。
为什么在核辐射下机器人能有更好的表现呢？这要说到核辐射对人的影响，Sv（西弗）是一个核工业用来衡量辐射剂量对生物组织的影响程度的单位，仅仅是个位数的当量，就可能导致人出血脱发等一系列严重后果，如果人已经接触到10Sv当量的辐射，中枢神经就会区域崩溃并快速晕倒。如果人很快接触过1Sv的辐射，会患上急性辐射综合症，并且大幅度增加罹患各类癌症的风险。
在每小时一万西弗单位的核辐射环境下，人可能几秒钟内就会死去，但核电机器人却能避免这种伤害，机器人能在高温、高辐射下进行正常工作，并依然能够进行探测与直播，将数据传输到后台，当核泄漏等极端事件发生时，机器人往往成为紧急救援的关键。
同时，在核电站通常每运行18个月后会停堆大修时，很多人难以进入的环境，例如核反应堆水池、乏燃料水池以及许多设备旁，机器人往往可以代替人进去完成相应检测任务。
这两起震惊全球的核泄漏事故，使得世界各国都加强了对于强辐射环境下的机器人建设，密歇根大学、卡耐基梅隆大学、JAERI等全球各大顶尖高校和实验室都开展了自己的核工业机器人和系统研究，我国在新工科建设的专业领域中，中科大、清华、北大、哈工大等高校也陆续开展了核科学与技术相关研究。
▍全新动能助推
开始于特殊情况下的核电机器人，随着核电技术水平的提升和公众对核安全的高度关注，涉及的电气部件耐辐射技术、机器人系统耐辐射技术和系统可靠性技术等关键技术的不断突破，已经不仅只用于特殊环境下的核电站抢修。利用先进的机器人技术，解决核电站特殊环境下的日常检修、辐射监测甚至事故处理等复杂操作已成为全球发展的热点。
目前，我国在建核电机组装机容量居世界首位，核电安全问题一直是国际关注的重大问题。保障核工业应用下的核安全，也成为我国能源战略发展的重中之重。为确保核电建设、使用过程中的安全，提高核电站紧急救灾能力，核电救灾装备研发具有迫切需求。
在我国核工业发展的大方向下，硅步机器人早在多年前就已找准了核工业市场的机遇，积极切入核辐射巡检机器人。RadiSurvey 核辐射巡检机器人就是硅步自主研发的一款应用于核工业辐射监测的巡检机器人，目前该机器人正式对核工业和科研领域开放销售。
针对核工业辐射监测的巡检领域，硅步机器人首先考虑到，切入该领域首先需要机器人至少能够在1Sv环境下能够保证正常工作，同时，为了能够在该领域更好保障安全性，机器人发展的重点在于复杂环境下的信息收集能力和传输性能。只要满足这两大要求，才能在核工业环境下正常应用。
在这几个前提下，考虑到核电站的内部结构复杂、密集而狭小，RadiSurvey核辐射巡检机器人在底盘上采取了移动性和通过性较强的四轮式/履带式设计，移动速度可达1.5 m/s。为了进一步提高机器人运动性能，RadiSurvey还应用了差动摇杆轮式行走机构，使得车体具有良好的被动适应地形的性能，这意味着机器人的越野性能更强，能在更多复杂环境下保持动能。
同时，为了提高通过性能，硅步机器人还别出心裁地采取了自动折叠机构设计，机器人在移动时会折叠平放检测单元，确保了机器人在各种复杂环境下的通过能力。同时，RadiSurvey核辐射巡检机器人的底盘还配备了2D 激光雷达和可自动调节视野的立体双目视觉，使得机器人可视距离更大，能很好完成自主导航、避障等基础功能，并能通过深度学习感知环境异常。
不仅于此，RadiSurvey还支持远程通信，可实时远程操作及对核设施进行自动巡检，核电站每18个月一次的“体检”通常需要20天到30天，通过机器人代替人进行巡检等某些特种作业，能大大提高工作效率，同时也能更好的保护人免遭辐射。
在检测和传输性能上，RadiSurvey 具备强大的核辐射扫描系统，机身上通过采取球面相机+3D 激光雷达+伽马探测器的组合，可在高达1Sv/hr的辐射区域工作，最大测量范围9,000平方米/天，保证巡检及时性。
为了更准确辅助判断现场情况，掌握第一手现场信息，便于科学制定后续应急方案，RadiSurvey集成了一根天线，并具备Wi-Fi/遥测/5G等多样化远程通信手段，确保不需要太多中继装置就能迅速有效将核辐射的剂量率等，及时传输给几公里外的操作人员，轻松帮助用户自主收集辐射数据和感知环境变化。
不仅于此，RadiSurvey的立体双目视觉的视野可自动调节，能提供50m的更广范围视野，在50m的可视距离内，其内部还安装了Jetson TX2的嵌入式处理器，在1920 × 1080的高分辨率下，当出现异常状况时，拥有深度学习能力的立体双目视觉系统，能够通过数据收集比对，使得RadiSurvey迅速感知环境异常爆发点，提高响应速度。
在现高剂量区域、复杂环境下，这种深度感知系统能帮助用户快速自主收集辐射数据和判断环境变化，更加快速实现辐射成像，同时生成高信噪比，高像素分辨率，高能量分辨率的图片，由于RadiSurvey还支持云图和三维可视化，这能实现现场人员及时判断情况，完成无人部署，降低危害蔓延可能性。
此前福岛核电站后期呈现的辐射成像示意图，原理上就是通过采集大量数据，并将实景、建模数据、核辐射数据三种数据融合，才最终生成的详细三维成像图片。这种能在特殊环境下实现的3D建模应用，也是RadiSurvey的优势所在。
更值得一提的是RadiSurvey双目视觉具有的深度学习能力，加入了深度学习算法的双目视觉，能够完成特征感知，图像预处理，特征提取，特征筛选，推理预测与识别等一系列步骤，这意味着综合RadiSurvey的3D建模效果更加迅速优秀，不但能一次建模多次使用，相较于人工控制建模，这种双目视觉+深度学习的解决方案在精准性方面更有极大的提升，能够快速感知环境异常，同时未来更有机会完成独立规划、精准定位、自动导航等能力。
▍安全发展与预期
目前看来，核工业作为高科技战略产业，一直以来都是国家安全基石。核能作为我国发展新时期下清洁低碳安全高效的优质能源，也是我国积极应对气候变化、兑现减排承诺和清洁低碳发展、实现“碳达峰”“碳中和”愿景目标的必然选择，促进核技术应用，壮大核产业规模，将是下阶段我国发展的重要命题。
对于核工业的发展，仅核电领域的发展规模就不容忽视，彭博新能源预计，2030年中国核电装机可达到9800万千瓦。我国核能行业协会副理事长陈桦也曾表示，到2025年，中国核电在运规模可达7000万千瓦以上，到2035年，争取核电在运规模达到1.8亿千瓦左右，装机占比约5%。
随着核电站装机容量的不断扩大，我国核电等核工业产业规模的迅速增加，民用核技术产品的性能和技术水平也提升很快，我国民用核技术历经了科研开发的起步阶段、应用开发的产业化阶段以及快速发展三大阶段，现也已步入高速发展期。
在这种高速发展的环境下，如何防微杜渐保障核工业发展中的应用安全成为不可忽视的命题。能够对现场剂量率进行快速监测，对现场能快速响应应急处理，能尽快确认现场状况及故障起因，为尽可能快的进行救援提供参考信息的机器人无疑是一个最优解，其应用的需求必然将日益迫切。
核辐射巡检机器人作为保障核工业中安全性的重要举措，将成为来为企业和研究机构关注的核心，具备良好性能的硅步RadiSurvey 核辐射巡检机器人，将为核工业发展保驾护航。
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