TWI764674B - 用於核設施除役的自動污染偵檢設備 - Google Patents

Abstract

本發明為一種用於核設施除役之污染偵檢設備，藉由偵檢器配合可調速輸送履帶與可控制高度的偵檢平台，於可控之量測速度與量測距離下，以自動化方式進行受測物表面污染量測，並可配合輸入之表面量測距離及指定之量測速度等參數，進行自動化偵檢。偵檢可使用動態或靜態偵檢方式，應用於核設施除役廢棄物表面污染量測，有助於節省人力與時間，並降低人工量測之不確定性。

Description

用於核設施除役的自動污染偵檢設備

一種用自動污染偵檢設備，特別是指一種用於核設施除役的自動污染偵檢設備。

核設施除役過程中，將產生大量的廢棄物，而依我國「核子反應器設施管制法施行細則」第16條規定，台電公司需自108年7月16日起25年內完成第一核發電廠除役。本案開發之自動輸送帶表面輻射污染偵檢設備，可應用於核設施除役廢棄物之偵檢。

台電公司各核能電廠之除役工作，係遵循政府能源政策及相關法令之規定辦理。依據「核子反應器設施管制法施行細則」，核能電廠之除役應於取得主管機關核發之除役許可後25年內完成。另依「核子反應器設施管制法」，核能電廠應於永久停止運轉後3年內，提出除役計畫。台電公司已於104年11月25日提出核一廠除役計畫，並於106年6月獲原子能委員會(簡稱原能會)核定。108年7月12日原能會核發核一廠除役許可，並於108年7月16日生效。108年7月16日，核一廠二部機進入除役。

依據除役計畫，核一廠除役主要分成4個階段，分別為除役過渡階段、除役拆廠階段、廠址最終狀態偵測階段及廠址復原階段，共計25年。

面對核設施除役過程產生之大量廢棄物，以我國核一廠為例，其中以金屬廢棄物佔比最大(89.3%)，其次為混凝土廢棄物(約佔8.4%)，其中可外釋之金屬約佔整體廢棄物之一半(約57.3%)，目前國內針對無法切割裝桶進行比活度量測之廢棄物，一般是以偵測人員手持表面污染偵檢器貼近設備或組件表面，以固定距離、固定量測速度來進行輻射偵檢，然而，在實務操作上，難以利用人工方式實現上述固定距離、固定量測速度之輻射偵檢。

核設施除役過程中，將產生大量的廢棄物。本案開發之自動輸送帶表面輻射污染偵檢設備，可應用於核設施除役廢棄物之偵檢。與一般人工量測方式相比，本設備可節省人力與時間，並可控制量測速度、偵測器與受測物距離等量測變因，大幅降低量測不確定度，因此需對本專利所提出之自動輸送帶表面輻射污染偵檢設備進行專利佈局保護。

本發明於一實施例中，包含有：一基座；一輸送裝置，設置於該基座，該輸送裝置具有一輸入端及一輸出端；一高度量測模組，設置於該基座且位於該輸送裝置上方，該高度量測模組具有一第一支架以及一第一信號收發裝置設置於該第一支架上；一輻射偵檢模組，設置於該基座，該輻射偵檢模組具有一第二支架、一偵檢平台，該偵檢平台可移動地設於該第二支架，該輻射偵檢模組相對於該高度量測模組接近於該輸出端；以及，一容置模組，設置於該基座，該容置模組具有複數滾筒。

本發明於另一實施例中，容置模組是可分離地而不包含在內的，亦即本發明包含：一基座；一輸送裝置，設置於該基座，該輸送裝置具有一輸入端及一輸出端；一高度量測模組，設置於該基座且位於該輸送裝置上方，該高度量測模組具有一第一支架以及一第一信號收發裝置設置於該第一支架上；以及一輻射偵檢模組，設置於該基座，該輻射偵檢模組具有一第二支架、一偵檢平台，該偵檢平台可移動地設於該第二支架，該輻射偵檢模組相對於該高度量測模組接近於該輸出端。

本設備具自動偵檢受測物高度之功能，並可配合作業需求，設定偵測器與受測物表面的距離、指定量測速度，自動化進行受測物表面污染活度之偵檢，可應用於核設施除役等需做大量表面輻射污染量測之場域，大幅消除因量測速度或量測距離不穩定，所造成的量測不確定度，提升量測準確度，避免受輻射污染物件流入民眾生活環境，確保全民輻射安全。

自動化表面輻射污染量測技術於國內尚處於技術發展階段，利用輸送帶進行自動表面污染輻射活度偵檢為本案獨有之專利技術，因此自動輸送帶污染偵檢裝置無相關前案專利；此外，本專利提出之方法可應用於核電廠除役廢棄物之表面輻射污染偵檢，具有極高的應用性與競爭力，本案若能及早布局，極具競爭優勢及市場潛力，並具未來技轉、授權或技術合作的可能性。

與一般人工量測方式相比，本設備可節省人力與時間，並可控制量測速度、偵測器與受測物距離等量測變因，大幅降低量測不確定度，因此需對本專利所提出之自動輸送帶表面輻射污染偵檢設備進行專利佈局保護。

本專利提出之設備具自動偵檢受測物高度之功能，並可配合輸入之表面量測距離、指定之量測速度，並具動態與靜態偵檢方法，可應用於核電 廠除役廢棄物之自動化表面輻射污染活度偵檢，並利用偵檢結果進行後續廢棄物分類管理。

10:基座

20:輸送裝置

30:高度量測模組

31:第一支架

32:第一信號收發裝置

40:輻射偵檢模組

41:第二支架

42:偵檢平台

421:定位槽

43:偵檢器

44:防撞安全系統

50:容置模組

51:滾筒

52:擋止部

60:人機介面

第1圖係本發明一實施例之結構示意圖。

第2圖係本發明一實施例之高度量測模組結構示意圖。

第3圖係本發明一實施例之輻射偵檢模組結構示意圖。

第4圖係本發明一實施例之容置模組結構示意圖。

目前國內針對核設施除役產生輻射性廢棄物解除管制，訂有「一定活度或比活度以下輻射性廢棄物管理辦法」，輻射性廢棄物經量測之活度或比活度符合上述規定限值以下者，得予以外釋，一般須置於金屬屏蔽量測系統進行計測，始可得到較精準量測結果，因此在進行廢棄物殘餘輻射性量測前，一般需將廢棄物進行切割以便填裝於箱型或桶型承裝容器中進行後續計測，故較適用於小型、可切割廢棄物活度量測。針對無法切割裝桶之大型廢棄物(如變壓器或結構鋼)，在評估設備或組件內部未受輻射污染後，國際上則有藉由量測設備或組件表面殘餘輻射性污染，以確認是否符合外釋再利用之案例。為準確度量設備或組件表面所產生輻射性強度，國內一般係以手持表面輻射污染偵檢器貼近設備或組件表面，以固定距離、固定量測速度來進行輻射偵檢，然而，在實務操作上，難以利用人工方式實現上述固定距離、固定量測速度之輻射偵檢。

本發明建置一套自動輸送帶污染篩選機構，具自動偵檢受測物高度之功能，並可配合輸入之表面量測距離、指定之量測速度，本案建置自動化的物體表面輻射污染活度之偵檢設備，以節省人力與時間，並解決人工量測無法固定距離及固定量測速度之問題。

在執行表面輻射污染量測偵檢時，偵檢器與受測物表面需保持等距離，並維持穩定等速度，以獲得正確之量測結果，然而，在實務操作上，難以利用人工方式實現上述固定距離、固定量測速度之輻射偵檢，故本案提出之自動輸送帶污染偵檢設備可配合輸入之表面量測距離、指定之量測速度，自動化進行受測物表面輻射活度之偵檢。

第1圖係本發明一實施例之自動輸送帶污染偵檢設備之示意圖。本發明於一實施例中，為一套自動輸送帶污染偵檢設備，包含基座10、輸送裝置20及三個功能模組組成，該輸送裝置20設置於該基座10上，並且具有一輸入端及一輸出端，而三個功能模組自輸入端至輸出端的方向，依序為高度量測模組30、輻射偵檢模組40，以及容置模組50。

詳而言之，本發明包含有：一基座10；一輸送裝置20，設置於該基座，該輸送裝置具有一輸入端及一輸出端；一高度量測模組30，設置於該基座且位於該輸送裝置上方，該高度量測模組具有一第一支架31以及一第一信號收發裝置32設置於該第一支架上31；一輻射偵檢模組40，設置於該基座，該輻射偵檢模組具有一第二支架41、一偵檢平台42，該偵檢平台42可移動地設於該第二支架41，該輻射偵檢模組40相對於該高度量測模組30接近於該輸出端；以及，一容置模組50，設置於該基座10，該容置模組50具有複數滾筒及擋止部52。

基座10架設於地面上，並且具有讓基座10可以移動的滾輪，方便讓基座10移動，以及可供固定基座10的座腳，並且可調整座腳的高度後將其栓 緊固定高度。輸送裝置20具有輸入端及輸出端，於本實施例中，輸送裝置20包含有履帶及履帶之傳動馬達，供放置受測物並將其移動或停止，進行後續偵測。

請參照第2圖，高度量測模組30，具有一第一支架31及一第一信號收發裝置32設置於該第一支架31上，主要功能為自動偵測受測物之高度，並將結果傳輸至人機介面60，於人機介面60上顯示受測物高度。高度量測系統為於支架上架設224組紅外線發射器與接收器，為第一信號收發裝置32，不以紅外線為限，間距約2.5mm，可量測範圍為50cm(長)cm(，接收器寬)cm(，接收器上架設支架上架高)，當受測物通過時，將遮斷訊號，進而取得受測物最高高度，並將受測物之高度數據傳輸至人機介面60，並於人機介面60最高位置欄位上顯示受測物最高高度(單位為mm)。

請參照第3圖，輻射偵檢模組40主要組件為一第二支架41，以及偵檢平台42與升降馬達(圖中未示)設於第二支架41，偵檢平台42上具有複數定位槽421，該定位槽421具有一第一開口4211和一第二開口4212，於本實例中，該第一開口4211大小為17 x 10cm，第一開口4211穿透該偵檢平台42，第二開口4212圍繞於第一開口4211且未穿透偵檢平台42，而與第一開口4211之間形成一段差。利用上述定位槽421之結構，該偵檢平台42能以可卸載之方式搭載複數部表面污染偵檢器43，換言之，使用者可以簡易地放置或取出偵檢器43，且偵檢器43可前後交錯擺放，偵檢平台42之有效偵檢面積範圍，依表面污染偵檢器43數量而定，較佳的面積為170cm²(一部污染偵檢器43)~1190cm²(七部污染偵檢器43)(170 x 7=1190)。升降馬達功能為控制偵檢平台42上下移動，移動範圍為0.5~50cm。輻射偵檢模組40主要功能為利用搭載的表面污染偵檢器43偵檢受測物之表面活度(activity)，在執行量測前，可預先於人機介面60上輸入偵檢平台42與受測物表面之距離(0.5~5cm)，可設定之單位為mm，經高度量測模組30取得受測物最高高度後，升降馬達將同步自動調整偵檢平台42至指定量測高度，即受測物 最高高度與人為設定之表面量測距離高度總和，並透過表面污染偵檢器43進行偵檢。

本發明於一實施中，於基座10上，位於輸送帶裝置上方設置偵檢平台42，偵檢平台42有複數定位槽421上可搭載複數部表面污染偵檢器43，定位槽421係為於偵檢平台42，以供放置及拿起偵檢器43，且偵檢器43可前後交錯擺放，詳言之，該定位槽421於俯視中，在縱軸方向上分為奇數列及偶數列，在橫軸方向上該偶數列之定位槽421位於該奇數列之二該定位槽421之間，類似鋸齒狀之排列方式，如此置放偵檢器43測量受測物輻射時可增加系統整體的有效偵檢面積；另外於輸送帶前端設置紅外線發射器與接收器，當受測物通過時，將遮斷訊號，進而取得受測物最高高度，並同步自動調整偵檢平台42至指定量測高度，進行受測物表面輻射污染活度偵檢。偵檢平台42距離受測物表面距離可透過人機介面60之觸控式面板設定，較佳範圍為0.5~5公分，此範圍內偵檢的效率較好。輸送帶可由人機介面60指定輸送裝置20中之履帶移動速度，較佳範圍為0~10cm/sec(公分/秒)傳動，如此可進行動態或靜態偵檢。換言之，該輸送裝置20、該高度量測模組30以及該輻射偵檢模組40互相配合，於時間進行中對該受測物進行移動，並量測受測物之高度以及偵測其輻射污染值。

請參照第4圖，容置模組50設於基座10上，包含有複數滾筒51及擋止部52，由未受驅動之滾筒51構成，滾筒51材質為鍍鋅鋼管，當量測作業完成，受測物抵達容置模組50後，履帶將停止輸送，偵檢平台42將自動升高至原點，亦即一開始設定之初始位置。另一方面，擋止部52為於該些滾筒51末端安裝的一擋板，以避免量測完成之受測物掉落，檔板材質為不鏽鋼。

本發明於一實施例中，傳輸裝置為履帶及履帶傳動馬達(圖中未示)，並且更包含人機介面60與防撞安全系統44，其中，履帶功能為置放受測 物並可經由馬達傳動。履帶上依據污染偵檢器43排列的數量，形成的有效偵檢範圍，可繪製標線，例如寬度在50cm範圍，為放置5台偵檢器43之有效偵檢範圍，與70cm範圍，為放置7台偵檢器43之有效偵檢範圍；履帶傳動馬達轉速可由人機介面60指定履帶移動速度，較佳為1~10cm/sec傳動履帶，在此範圍內偵測效率較佳；人機介面60為觸控式面板，可顯示履帶移動速度(輸送速度)，換言之即受測物之移動速度、受測物高度(最高位置)、偵檢平台42與受測物表面量測距離(量測高度)、偵檢平台42上升下降移動速度(升降速度)等訊息，可設定之項目為量測高度、偵檢平台42升降速度及輸送裝置20之輸送速度；換言之，該人機介面60會依據一受測物，顯示複數受測物訊息及複數設備訊息，並且使用者可藉由該人機介面60設定該污染偵檢設備之複數參數。

請參照第3圖，防撞安全系統44包含一第二信號收發裝置，於本發明一實施例中為一支雷射信號發射器及一支雷射信號接收器，但不以此為限，裝置於偵檢平台42，隨平台同步升降，當信號被阻擋受測物斷訊時，使履帶停止，並控制升降馬達將偵檢平台42以馬達之最高速度提升至原點，亦即一開始設定之初始位置，以避免受測物碰撞偵檢器43。再者，該防撞安全系統44更可包含至少一警示器，例如警示燈或蜂鳴器，以配合信號被阻擋受測物斷訊時，提醒使用者進行處理。

本發明於另一實施例中，容置裝置是可分離地銜接本發明之污染偵檢設備，亦即本發明包含：一基座10；一輸送裝置20，設置於該基座10，該輸送裝置20具有一輸入端及一輸出端；一高度量測模組30，設置於該基座10且位於該輸送裝置20上方，該高度量測模組30具有一支架、複數發射器及複數接受器設置於該支架上；以及，一輻射偵檢模組40，設置於該基座10，位於該輸 送裝置20上方並且相對於該高度量測模組30接近於該該輸出端，該輻射偵檢模組40具有一偵檢平台42以及至少一輻射量測單元設於該偵檢平台42。

另一方面，一容置模組50包含子基座、複數滾筒51及擋止部52，該子基座(圖中未示)可移動地銜接該基座10，而使該複數滾筒51可移動地銜接於該輸送裝置20。

本發明於一實施例中以5部偵檢器43實際量測不同活度(activity)的大面積銫-137(Caesium-137；Cs-137；¹³⁷Cs)面狀射源。測試包含動態偵檢與靜態偵檢，其中，動態偵檢以輸送帶每秒1公分之速度(1cm/sec)進行量測，單位為貝克(Bq)，秒計量(cps；count per second)，以5部偵檢器43進行偵檢，可發現進樣時，樣品與偵檢器43之接觸面積增加，計數率將隨之逐漸上升，反之，當樣品與偵檢器43之接觸面積減少時，計數率將隨之逐漸下降，此裝置能呈現樣品之活度分布；另外，以靜態方式進行偵檢，以5部偵檢器43量測不同活度之面狀射源，以一台偵檢器43之有效偵檢面積範圍170cm²來計算，於統計分析線性迴歸中，均呈現良好線性關係(R²=0.98)(判定係數；coefficient of determination)。

本案提出一套自動輸送帶表面污染篩選設備，藉由偵檢器配合可調速輸送履帶與可控制高度的偵檢平台，可於固定量測速度與量測距離下，以自動化方式進行受測物表面污染量測，並可配合輸入之表面量測距離(較佳範圍0.5~5cm)及指定之量測速度(較佳範圍0~10cm/sec)等參數，進行自動化偵檢。偵檢可使用動態或靜態偵檢方式，應用於核設施除役廢棄物表面污染量測，有助於節省人力與時間，並降低人工量測之不確定性。

10:基座

20:輸送裝置

30:高度量測模組

31:第一支架

40:輻射偵檢模組

41:第二支架

42:偵檢平台

43:偵檢器

44:防撞安全系統

50:容置模組

51:滾筒

52:擋止部

60:人機介面

Claims (12)

1. 一種用於核設施除役之污染偵檢設備，包含：一基座；一輸送裝置，設置於該基座，該輸送裝置具有一輸入端及一輸出端；一高度量測模組，設置於該基座且位於該輸送裝置上方，該高度量測模組具有一第一支架以及一第一信號收發裝置設置於該第一支架上；一輻射偵檢模組，設置於該基座，該輻射偵檢模組具有一第二支架、一偵檢平台，該偵檢平台可移動地設於該第二支架，該輻射偵檢模組相對於該高度量測模組接近於該輸出端；以及，一容置模組，設置於該基座，該容置模組具有複數滾筒。
2. 如請求項1之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該偵檢器平台具有至少一定位槽，至少一偵檢器係可卸載地設於一該定位槽。
3. 如請求項2之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該定位槽於俯視縱軸上分為奇數列及偶數列，並且於俯視橫軸上該偶數列之定位槽位於該奇數列之二該定位槽之間。
4. 如請求項2之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該定位槽具有第一開口和一第二開口，第一開口穿透該偵檢平台，第二開口圍繞於第一開口且未穿透該偵檢平台，而與第一開口之間形成一段差。
5. 如請求項1之用於核設施除役之污染偵檢設備，更包含一人機介面，該人機介面會依據一受測物，顯示複數受測物訊息及複數設備訊息，並且使用者藉由該人機介面可設定該污染偵檢設備之複數參數。
6. 如請求項5之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該受測物訊息包含一受測物高度；該設備訊息包含該偵檢平台之一量測高度及一升降速度；可設定之該些參數該量測高度、該升降速度及該輸送裝置之一輸送速度。
7. 如請求項5之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該量測高度，透過人機介面之觸控式面板設定，指定範圍為0.5~5公分。
8. 如請求項5之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該輸送裝置包含一履帶及一傳動馬達，該傳動馬達轉速經由該人機介面，指定輸送裝置之移動速度為1~10公分/秒。
9. 如請求項1之用於核設施除役之污染偵檢設備，包含一防撞安全系統，該防撞安全系統包含一第二信號收發裝置，設置於該偵檢平台；當該第二信號收發裝置所發射之一第二信號被該受測物阻擋斷訊時，輸送裝置停止移動並且偵檢平台移動至初始位置。
10. 一種用於核設施除役之污染偵檢設備，包含：一基座；一輸送裝置，設置於該基座，該輸送裝置具有一輸入端及一輸出端；一高度量測模組，設置於該基座且位於該輸送裝置上方，該高度量測模組具有一第一支架以及一第一信號收發裝置設置於該第一支架上；以及一輻射偵檢模組，設置於該基座，該輻射偵檢模組具有一第二支架、一偵檢平台，該偵檢平台可移動地設於該第二支架，該輻射偵檢模組相對於該高度量測模組接近於該輸出端。
11. 如請求項10之用於核設施除役之污染偵檢設備，更包含有一容置模組，該容置模組包含子基座、複數滾筒及擋止部，該子基座可移動地銜接該基座，該複數滾筒可移動地銜接於該輸送裝置。
12. 如請求項10之用於核設施除役之污染偵檢設備，其中該偵檢器平台具有至少一定位槽，至少一偵檢器係可卸載地設於一該定位槽。

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