一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统技术方案

本发明专利技术涉及遥控维护技术领域，尤指一种在辐射环境中通过远程遥控实现靶体插件更换维护的应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统；所述的遥控维护系统整体服役于密闭空间内，包括遥操作系统、监控系统、靶体结构和靶体存储结构，所述的靶体存储结构，主要包括屏蔽容器与载重运输系统，安装在靶体拖车侧，与遥操作机器人共用安装基座；载重运输系统的电机、遥操作机器人及其工具通过密闭空间的预留孔道内穿电缆，与密闭空间外的控制面板相连；本发明专利技术的各系统的工作单独运行，系统与工具的工作相互独立、互不干扰，但相辅相成，互相配合，共同协作构成稳定可靠安全的BNCT靶体更换的遥控维护工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统
本专利技术涉及遥控维护
，尤指一种在辐射环境中通过远程遥控实现靶体插件更换维护的应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统及其维护工艺。
技术介绍
随着核技术的发展与核科学的普及，中子源的很多种用途被挖掘，包括药物治疗、同位素生产、爆炸性/核裂变材料检测、贵金属矿石分析、成像等，例如硼中子俘获治疗（Boron-NeutronCaptureTherapy(BNCT)），该技术是将一种特制的含硼特殊化合物预先注射到肿瘤病人体内，这种化合物与癌细胞有很强的亲和力，进入人体后，迅速聚集于癌细胞内，而其他组织内分布很少；然后BNCT的超热中子射线照射病人肿瘤，这种射线安全穿透人体的正常组织，与进入癌细胞里的硼发生很强的核反应。这种核反应会释放出很强的α射线，这种射线的射程很短，只有一个癌细胞的长度，能从内部破坏癌细胞，最大限度减小对周围正常细胞的影响，从而达到治疗癌症的效果。在BNCT装置中，产生中子的部件称为靶体，靶体插件是BNCT的核心部件，也是中子束的源头，BNCT治疗室的作用是让经过加速器加速的高能质子束流轰击重金属靶并通过散裂效应产生高能中子，其工作环境为独立、具有放射性特征的环境，由于辐照损伤等影响，靶体需要频繁更换，由于BNCT治疗室内换靶期间的辐射强度大，所以很多靶体相关遥控维护工艺的研究都是以靶体插件为维护重点而展开。在靶体系统工作进行时，靶体插件长期受质子轰击，其活化程度较高，因此对靶体插件的维护需要在遥操作环境下进行，但遥操作环境属于强辐照环境，一方面，辐射对电子电路的损伤最为严重，失效的控制电路或者传感器将无法实现可靠的维护效果，因此需要一个耐辐照的遥控维护系统以达到长期有效维护的目标，另一方面，为避免操作员遭受辐射伤害，遥操作环境必须为完全封闭的密闭空间，由此使得在治疗室内对靶体的维护需要依靠可靠的远程遥控而进行，但对密闭环境内的零部件进行远程遥控维护的操作具有一定难度，其难度体现在需要同时兼顾监测与操作，还需对工作过程中发生的参数改变进行实时观测并作出处理。为解决密闭空间内遥控维护难度较大的问题，人们在研发过程中想出了一些解决办法，如专利号为ZL201410582912.4的一种靶体插件更换的遥控维护系统及其维护工艺公开文献，该文献中的专利技术创造公开了CSNS靶体的遥控维护工艺，该专利技术创造实现了靶体维护的远程操控可行性；又如专利号为ZL201410626273.7的一种更换靶体插件的遥控定位与翻转系统的公开文献，该文献中的专利技术创造公开了遥操作靶体翻转台架等设计，实现靶体维护的远程操控进入屏蔽桶；在结合上述专利技术创造的基础上，可为靶体维护创造了可靠实用的维护系统，也对维护工作带来较大方便，但是，在强辐照的密闭空间内由于遥控操作灵活性不强，使得相关的细节工作得不到有力的维护支持，如系统中若仅依靠一个机械手是无法完成所有部件维护的，尤其对于靶体插件更换的维护，若无完善的操作系统与完整的操作工艺相配合便无法解决关键问题，因此我们需要一种各部件可相对独立工作且具有完善的操作工艺配合，使得BNCT靶体插件更换的遥控维护更具可操作性和可靠性。
技术实现思路
针对目前在辐射环境下更换靶体插件存在的各种问题，本专利技术旨在提供一种遥控维护技术，尤指一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统及其维护工艺。本专利技术采用的技术方案是：一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统，所述的遥控维护系统整体服役于密闭空间内，包括遥操作系统、监控系统、靶体结构和靶体存储结构。所述的遥操作系统主要包括天车、靶体拖车和遥操作机器人，遥操作机器人安装在靶体结构侧面、靶体拖车及束流整形装置旁边，靶体拖车带动束流整形装置移动后，靶体结构暴露在密闭空间的空气当中，机器人通过安装在其上的电动扳手以及夹具，夹取操作靶体结构。所述的靶体结构包括靶容器和靶片，靶片安装在靶容器内部，靶容器通过连接件安装在真空腔法兰面上并通过螺栓固定。所述的监控系统主要包括安装在密闭空间内的摄像头、安装在密闭空间外的影像显示屏；摄像头包括四个高清防辐照摄像头，分别设置在靶体结构前方的三面墙上；影像显示屏安装在监视窗的旁侧，影像显示屏与摄像头电性连接以显示摄像头采集的信息。所述的靶体存储结构，主要包括屏蔽容器与载重运输系统，安装在靶体拖车侧，与遥操作机器人共用安装基座；载重运输系统的电机、遥操作机器人及其工具通过密闭空间的预留孔道内穿电缆，与密闭空间外的控制面板相连。所述的靶容器固定安装真空腔一端，包括靶体内容器和靶体外容器，所述的靶体内容器内安装有靶片，靶体内容器安装在靶体外容器内，靶体内容器外周设置有法兰，通过该法兰将靶体内容器安装连接在靶体外容器内并通过真空密封圈密封。所述的靶体拖车带动束流整形装置前后方向水平移动，靶体拖车设置有传动机构，其中，传动机构包括靶体拖车的启动电机，靶体拖车的控制装置为安装在密闭空间外的操作面板，通过电缆穿过密闭空间开设的孔道与传动机构电性相连，控制拖车的启动、静止与速度调节。所述的天车横架于密闭空间的上空，设置有与之配套的遥控器，天车通过滑轮组与链条悬挂有起重吊钩，天车遥控器设置在密闭空间外，通过电缆与天车的运行机构电性连接，以控制起重吊钩在东、南、西、北、上、下方向的位移。所述的遥操作机器人为六自由度机器人，末端可替换拆卸式连接有维护工具，其工作范围必须能够覆盖靶体结构以及存靶体存储结构。所述的维护工具包括电动扳手和气动夹具，安装于机器人末端，通过专用的夹具固定成一体。所述的靶体存储结构，包括可转移的屏蔽容器与固定于治疗室内的载重运输系统；当屏蔽容器需要转运时，可以通过天车将其整体转移离开治疗室。所述的屏蔽容器包括顶部的屏蔽门和底部的铅盒，铅盒中间容腔为放射性物质的存储区域；所述的屏蔽门与铅盒通过斜面配合，屏蔽门与底部铅盒间配合移动路线设置成迷宫结构，当屏蔽门关闭时，通过锁止机构将两者固定；当屏蔽容器竖直落于载重运输系统上时，屏蔽门向上顶起，与底部铅盒脱开一定间隙，从而方便屏蔽门的开合。[A1]一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统的维护工艺，所述的维护工艺包括以下步骤：（1）BNCT停机：包括加速器停机和真空冷却集成结构中的真空腔恢复和排空冷却水回路等；（2）靶体拖车作业：靶体拖车带动束流整形装置运动，靶体结构暴露于治疗室环境；（3）靶体存储结构作业：通过操作密闭空间外的操作面板，操控载重运输系统实现屏蔽容器屏蔽门的打开；（4）监控系统作业：通过摄像头取像，影像显示屏上显示摄像头采集的信息，通过实时取像观察，确保屏蔽容器的屏蔽门完全打开；（5）遥操作机器人作业：首先通过遥操作机械手上的电动扳手，实现靶体结构的螺栓松开；再通过遥操作机械手上的气动夹具，实现靶体结构的夹持；然后将靶体结构运输至屏蔽容器上端，将靶体结构更换为水平姿态；然后遥操作机械手将靶体结构准确放置于靶容器的固定位置；松开气动夹具；（6）遥操作机器人复位：遥操作机械手复位，全过程通过监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统，所述的遥控维护系统整体服役于密闭空间内，包括遥操作系统、监控系统、靶体结构和靶体存储结构，其特征在于：/n所述的遥操作系统主要包括天车、靶体拖车和遥操作机器人，遥操作机器人安装在靶体结构侧面、靶体拖车及束流整形装置旁边，靶体拖车带动束流整形装置移动后，靶体结构暴露在密闭空间的空气当中，机器人通过安装在其上的电动扳手以及夹具，夹取操作靶体结构；/n所述的靶体结构包括靶容器和靶片，靶片安装在靶容器内部，靶容器通过连接件安装在真空腔法兰面上并通过螺栓固定；/n所述的监控系统主要包括安装在密闭空间内的摄像头、安装在密闭空间外的影像显示屏；摄像头包括四个高清防辐照摄像头，分别设置在靶体结构前方的三面墙上；影像显示屏安装在监视窗的旁侧，影像显示屏与摄像头电性连接以显示摄像头采集的信息；/n所述的靶体存储结构，主要包括屏蔽容器与载重运输系统，安装在靶体拖车侧，与遥操作机器人共用安装基座；载重运输系统的电机、遥操作机器人及其工具通过密闭空间的预留孔道内穿电缆，与密闭空间外的控制面板相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统，所述的遥控维护系统整体服役于密闭空间内，包括遥操作系统、监控系统、靶体结构和靶体存储结构，其特征在于：
所述的遥操作系统主要包括天车、靶体拖车和遥操作机器人，遥操作机器人安装在靶体结构侧面、靶体拖车及束流整形装置旁边，靶体拖车带动束流整形装置移动后，靶体结构暴露在密闭空间的空气当中，机器人通过安装在其上的电动扳手以及夹具，夹取操作靶体结构；
所述的靶体结构包括靶容器和靶片，靶片安装在靶容器内部，靶容器通过连接件安装在真空腔法兰面上并通过螺栓固定；
所述的监控系统主要包括安装在密闭空间内的摄像头、安装在密闭空间外的影像显示屏；摄像头包括四个高清防辐照摄像头，分别设置在靶体结构前方的三面墙上；影像显示屏安装在监视窗的旁侧，影像显示屏与摄像头电性连接以显示摄像头采集的信息；
所述的靶体存储结构，主要包括屏蔽容器与载重运输系统，安装在靶体拖车侧，与遥操作机器人共用安装基座；载重运输系统的电机、遥操作机器人及其工具通过密闭空间的预留孔道内穿电缆，与密闭空间外的控制面板相连。


2.根据权利要求1所述的一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统，其特征在于：所述的靶容器固定安装真空腔一端，包括靶体内容器和靶体外容器，所述的靶体内容器内安装有靶片，靶体内容器安装在靶体外容器内，靶体内容器外周设置有法兰，通过该法兰将靶体内容器安装连接在靶体外容器内并通过真空密封圈密封。


3.根据权利要求1所述的一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统，其特征在于：所述的靶体拖车带动束流整形装置前后方向水平移动，靶体拖车设置有传动机构，其中，传动机构包括靶体拖车的启动电机，靶体拖车的控制装置为安装在密闭空间外的操作面板，通过电缆穿过密闭空间开设的孔道与传动机构电性相连，控制拖车的启动、静止与速度调节。


4.根据权利要求1所述的一种应用于BNCT靶体更换的遥控维护系统，其特征在于：所述的天车横架于密闭空间的上空，设置有与之配套的遥控器，天车通过滑轮组与链条悬挂有起重吊钩，天车遥...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵崇光，张锐强，童剑飞，梁天骄，
申请(专利权)人：散裂中子源科学中心，中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：广东;44