放射性物质远程操作装置 第4部分：动力机械手 编制说明

《放射性物质远程操作装置第4部分：动力机械手》编制说明（征求意见稿）1．任务来源2023年3月21日，国家标准化管理委员会发布了文件《国家标准化管理委员会关于下达2023年第一批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》（国标委发〔2023〕10号本标准项目的计划编号为20230162-T-469，标准计划名称为《放射性物质远程操2．制定背景在核领域，从事核科学研究及生产的实验室、工厂对放射性物质进行操作均离不开一类特殊的操作设备——放射性物质远程操作装置。这类设备与其他普通操作设备的主要区别在于它们能够在操作人员与危险环境之间有适当的生物屏蔽隔断的条件下，在保证操作人员及操作环境安全的前提下对放射性物质进行操作。其应用领域涵盖核电、后处理、核退役、聚变研究、核应急及实验室分析等，是核领域不可或缺的远程操作工具。放射性物质远程操作装置通常用于具有高辐射水平或放射性污同位素生产设施、放射性废物处理、处置设施、研究用大型热室、聚变研究装置和其他目的的大型密封箱室。在放射性环境中进行操作任境，因此必须借助放射性物质远程操作装置。放射性物质远程操作装置的重要作用是用于在恶劣环境下操作放射性材料、维护工艺及机械设备、核设施退役解体操作等，是不可或缺的远程操作工具。可靠的放射性物质远程操作装置可确保更高的生产率和安全性。我国核燃料后处理设施、放射性废物处理处置设施、同位素生产设施、核电厂、退役核设施等对放射性物质远程操作装置有较大的应行操作任务。美国、法国、德国、日本等发达国家早在上世纪40年代就已经开展了远程操作装置技术的研究工作，并成功研制了多种样机。从上世纪50年代末美国阿贡国立实验室研制成功的世界上第一台有力反馈的机械式主从机械手M1诞生以来，放射性物质远程操作装置的品种在不断增多，功能在不断增强。各种多功能远程操作装置如机械主从机械手、动力机械手、电随动（伺服）主从机械手、液压机械手等纷纷面世。同时，远程操作机械手的运载装置也在不断推陈出新。近动控制系统发展，自动化程度越来越高。国外目前对放射性物质远程操作装置的研究主要集中在机构灵巧、动作精度高、可靠性高、反应快、重量轻、刚度好、便于拆换与维修的高性能电动机械手。我国对放射性物质远程操作装置的使用，最开始是通过引进俄罗斯相关产品，通过对俄罗斯产品的使用积累了大量使用经验。随着技术的发展和更新，我国随后逐渐开始引进欧美国家的一些成熟产品，并进行消化、吸收、研究、改进后,目前已生产出了机械式主从机械手（如ZC104H、ZC106、XAJ10、XAJ12E、XAJ15E、XAJ20E、TM2600型）、剑式机械手（如XAJ25型）等多款放射性物质远程操作装置。应用最普遍的放射性物质远程操作装置包括：机械式主从机械手、电随动主从机械手、动力机械手和剑式机械手。针对上述四种常用的放射性物质远程操作装置，国际标准化组织、德国、美国分别制定了工业常用远程操作机械手的相关要求，DIN标准主要规定包括远程操作机械手在内热室设备的相关设计、制造等的要求。法国、英国、韩国等其他一些国家主要参考国际标准ISO17874制定了本国的放射性物质远程操作装置相关标准。国际标准化组织核能标准委员会组织制定了国际标准ISO17874《放射性物质远程操作装置》，包含下列五个部分：1)ISO17874.1放射性物质的远程操作装置第1部分:通用要求2)ISO17874.2放射性物质的远程操作装置第2部分:机械主从机械手3)ISO17874.3放射性物质的远程操作装置第3部分:电动主从机械手4)ISO17874.4放射性物质的远程操作装置第4部分:动力机械手5)ISO17874.5放射性物质的远程操作装置第5部分:剑式机械手我国目前已生产和使用了多种型号的放射性物质远程操作装置，但与放射性物质远程操作装置配套的标准却很少，经过近两三年的努力，我国完成制定了一些与放射性物质远程操作装置设计相关的核行业标准。我国目前现行有效的放射性物质远程操作装置相关标准主要是通过转化ISO标准和参考ASTM标准制定的。我国通过转化ISO与ISO17874对应，EJ/T20226也包含五个部分。该标准在核燃料后处理厂、放射性废物处理站、核燃料循环科研机构、核电厂、放射性同位素生产单位、远程操作机械手设计及制造单位等被广泛应用实施，发挥了良好的指导作用。因此，通过制定《放射性物质的远程操作装置》国家标准，进一步在全国各相关行业推广标准实施应用，可用以指导放射性物质远程操作装置的设计、制造、选型、安装、使用以及维护等。这将促使我国放射性物质远程操作装置国家标准与国际标准在放射性物质远程操作装置的关键技术指标上基本保持一致，并将提高我国对国际标准的转化率，因此这是贯彻落实《国家标准化发展纲要》相关要求的具体实践行动。3．起草过程3.1协作单位与任务分工本标准由核工业标准化研究所主编，中国核电工程有限公司、杭州景业智能科技股份有限公司、哈尔滨工程大学等单位参与编制。标准编制组成员及任务分工见表1。表1：标准编制组成员及分工123456789杭州景业智能科技股份杭州景业智能科技股份杭州景业智能科技股份3.2前期准备2022年，核工业标准化研究所组织标准起草单位成立标准编制组。标准编制组全面调研分析了国内外技术现状和标准现状，并赴我国相关科研院所、企业进行了调研，通过修改采用国际标准ISO178以我国核行业标准EJ/T20226.4—2020《放射性物质远程操作装置第4部分：动力机械手》为基础，编制完成标准草案和建议书，于2022年9月提交国标委审查。3.3标准征求意见稿的起草2023年3月21日，国家标准化管理委员会正式下达了标准编制任务，标准编制组成员依据分工开展征求意见稿的起草工作。通过分工协作，按要求完成了各自分工的任务，项目负责人协调整理各部分日完成了标准征求意见稿的起草。1．编制原则本标准采用重新起草法修改采用国际标准ISO17874—4：2006单位对动力机械手的设计（选型）、制造、安装、应用和维护保养等经验，技术内容上与现行相关标准协调一致，标准文本严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。2．主要内容及确定依据本标准规定了核设施中放射性物质远程操作装置—动力机械手的负载能力、材料、结构、维修等技术要求，控制系统、运载车、夹钳的要求，以及试验和非放模拟的要求。本标准的编制以国际标准ISO17874—4：2006《放射性物质远程操作装置第4部分：动力机械手》为参考蓝本。本标准预期包含以下章节内容：2)规范性引用文件；3)术语和定义；4)应用；5)总体描述；6)技术要求；7)操作装置和控制系统；8)试验；9)附录A（规范性附录）动力机械手用电气设备；10)附录B（资料性附录）动力机械手用特殊夹钳和工具。3．修订前后技术内容的对比（若有）制定《放射性物质远程操作装置》系列国家标准，有助于保证放射性物质远程操作装置灵活可靠的操作性能，并将远程操作装置的故障率将至尽可能低，在实现不中断密封箱室密封条件下的部件更换等核设施退役、核燃料元件制造以及核事故应急等众多专业领域，对于减少操作人员操作放射性物质时的受照射剂量，降低运行成本，提高运行效率和安全性至关重要。标准编制组对国内外相关资料（包括ISO标准、ASTM标准、德国国家标准以及国内的相关法规和标准）进行了广泛的调研分析，并对其进行了整理。1．国内的相关法规和标准我国与放射性物质远程操作装置相关的国家法规、标准主要有：1)GB/T12163-1990用于防护电离辐射的50mm和100mm厚墙的铅屏蔽构件2)EJ/T566-1991主从机械手通用技术要求3)EJ/T1096密封箱室密封性分级及其检验方法4)EJ/T1175.1-2004密封箱室部件第1部分:手套接盘、封袋接盘、手套孔盖、封袋孔盖、密封环及可互换件5)EJ/T1175.2-2004密封箱室部件第2部分:手套、焊封袋、剑式机械手护套及主从机械手护套6)EJ/T20055-2014核材料和放射性材料处理设备设计指南7)EJ/T20149.1-2018热室设备设计导则第1部分：通用设计导则8)EJ/T20226.1-2018放射性物质远程操作装置第1部分：通用要求9)EJ/T20226.2-2018放射性物质远程操作装置第2部分：机械式主从机械手10)EJ/T20226.3-2020放射性物质远程操作装置第3部分：电随动主从机械手11)EJ/T20226.4-2020放射性物质远程操作装置第4部分：动力机械手12)EJ/T20226.5-2021放射性物质远程操作装置第5部分：剑式机械手2．ISO相关标准与放射性物质远程操作装置相关的ISO标准主要有：用要求（Remotehandlingdevicesforradioactivematerials-Part1:Generalrequirements）2)ISO17874-2-2004放射性物质远程操作装置第2部分：机械式主从机械手（Remotehandlingdevicesforradioactivematerials-Part2:Mechanicalmaster-slavemanipulators）随动主从机械手（Remotehandlingdevicesforradioactivematerials-Part3:Electricalmaster-slavemanipulators）4)ISO17874-4-2006放射性物质远程操作装置第4部分：动力机械手（Remotehandlingdevicesforradioactivematerials-Part4:Powermanipulators）5)ISO17874-5-2007放射性物质远程操作装置第5部分：剑式机械手（Remotehandlingdevicesforradioactivematerials-Part5:Remotehandlingtongs）6)ISO9404-1-1991用于防护电离辐射的150mm、200mm和250mm厚墙的铅屏蔽构件第1部分:150mm和200mm厚楔形构件（Enclosuresforprotectionagainstionizingradiation-Leadshieldingunitsfor150mm,200mmand250mmthickwalls-Part1:Chevronunitsof150mmand200mmthickness）7)ISO11933-1：1997密封箱室部件第1部分:手套接盘、封forcontainmentenclosures-Part1:Glove/bagports,bungsforglove/bagports,enclosureringsandinterchangeableunits）剑式机械手护套及主从机械手护套（Componentsforcontainmentenclosures-Part2:Gloves,weldedbags,gaitersforremote-handlingtongsandformanipulators）3．ASTM相关标准与放射性物质远程操作装置相关的ASTM标准主要有：1)ASTMC1217-00(2012)核材料和放射性材料处理设备设计指南（StandardGuideforDesignofEquipmentforProcessingNuclearandRadioactiveMaterials）2)ASTMC1533-2015热室设备通用设计导则（StandardGuideforGeneralDesignConsiderationsforHotCellEquipment）3)ASTMC1554-2011热室用材料操作设备导则（StandardGuideforMaterialsHandlingEquipmentforHotCells）4)ASTMC1615-2010热室设施内远程操作用机械驱动系统导则（StandardGuideforMechanicalDriveSystemsforRemoteOperationinHotCellFacilities）5)ASTMC1725-2017热室专用辅助设备和工具导则（StandardGuideforHotCellSpecializedSupportEquipmentandTools）4．德国国家标准与放射性物质远程操作装置相关的德国国家标准主要有：（Componentsforhotcells.Requirementsondesignforremotehandling）2)DIN25409Bbl.1-2015屏蔽墙后用远程操作装置补充1：使用规范（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls;Supplement1:Recommendationsforuse）3)DIN25409-1-2015屏蔽墙后用远程操作装置第1部分：剑式机械手尺寸（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part1:Remotehandlingtongs-Dimensions）4)DIN25409-2-2015屏蔽墙后用远程操作装置第2部分：三轴主从机械手尺寸（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part2:Master-slavemanipulatorswiththreepivots-Dimensions）5)DIN25409-3-2015屏蔽墙后用远程操作装置第3部分：伸缩式主从机械手尺寸（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part3:Telescopicmasterslavemanipulators-Dimensions）6)DIN25409-4-2015屏蔽墙后用远程操作装置第4部分：伸缩式主从机械手要求和试验（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part4:Telescopicmasterslavemanipulators-Requirementsandtest）7)DIN25409-5-2015屏蔽墙后用远程操作装置第5部分：三轴主从机械手要求（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part5:Masterslavemanipulatorswiththreepivots-Requirements）8)DIN25409-6-2015屏蔽墙后用远程操作装置第6部分：剑式机械手要求（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part6:Remotehandlingtongs-Requirements）9)DIN25409-7-2016屏蔽墙后用远程操作装置第7部分：电驱动动力机械手要求和试验（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part7:Powermanipulatorswithelectricdrives.Requirementsandtest）10)DIN25409-8-2015屏蔽墙后用远程操作装置第8部分：动力机械手操作装置编排和标记（Remotehandlingdevicesforusebehindshieldingwalls.Part8:Powermanipulators-Operatingdevices-Arrangementandmark）5．其他标准与放射性物质远程操作装置相关的其他标准还包括俄）GOST25230-1982放射性物质的远程操作用机械手载荷能力范围（Manipulatorsforremotehandlingofradioactivesubstances.概述（Telemanipulators.General）等。国际标准ISO17874—4：2006《放射性物质远程操作装置第4部分：动力机械手》规定了核设施中放射性物质远程操作装置—动力机械手的选型、安装以及应用规范。国际标准ISO17874—4：2006是世界各国放射性物质远程操作装置—动力机械手制造商和用户的经验的总结，反映了国际上关于动力机械手的发展应用水平。本标准结合国内实际经验，修改采用国际标准ISO17874—4：有法规标准协调，形成放射性物质远程操作装置—动力机械手的技术要求及试验要求，将为核加工厂的设计者、制造商、用户和发证机关提供指导。本