CN209697633U - 一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，包括可水平转动的清洗平台、控制器、夹持组件和激光组件，待清洗核反应堆罐体置于清洗平台上，夹持组件夹住激光组件，激光组件的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体的表面，控制器与夹持组件电连接，并控制夹持组件带动激光组件上下运动，激光组件出射的激光对待清洗核反应堆罐体表面的熔盐扫描并进行清洗。本实用新型结构简单，操作方便，绿色环保，清洗的厚度便于控制，保证加工效率和加工质量。且采用非接触性加工，相对于喷砂处理或者机械打磨，激光扫描加工所需的能量较低，所需的空间小，无噪音。

Description

一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统

技术领域

本实用新型涉及激光清洗技术领域，尤其涉及一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统。

背景技术

随着科技水平的不断发展，核反应事业也蒸蒸日上。熔盐罐作为核反应堆反应器的载体，利用率也大大增强。熔盐罐称为熔盐槽，其作用是储存高温液体熔盐。在熔盐系统中，熔盐罐的主要作用是储存热量。为核反应堆提供所需要的热量，或者把多余的热量储存在熔盐罐中。开始使用时将固体熔盐放入熔盐罐中，通过某种加热方式将熔盐熔化，达到所需要的温度后，利用熔盐泵将熔盐输送到熔盐炉、反应器、换热器、蒸发器等需要换热的装置，达到换热的目的。

传统的熔盐罐没有防熔盐凝固装置，使用时一旦熔盐温度过低，则会凝固在一起，长时间放置下就越积越多，很容易损坏罐体，需要定期对熔盐残留物检查并及时清理。然而，传统的清洗方式是手工打磨法和湿洗法。

前者是用砂纸、刮板等摩擦介质摩擦残留有熔盐的表面。机械打磨在处理核反应堆罐体熔盐时虽然能够有效去除熔盐，但是会产生明显的打磨痕迹，造成打磨表面不均匀，影响核反应堆罐体质量；处理过程中罐体有缝隙的地方难以处理到位，部分交接缝隙有残余残留物；这种纯手工方式不利于自动化，产业化以及大批量生产。

后者主要原理是利用有机溶剂对熔盐的溶解作用，使熔盐脱离罐体表面来达到清洗目的。但由于核反应堆罐体在高温作用下与水相融容易爆炸，一般情况下在常温下使用，并且量过少，清洗效率不高，腐蚀性强。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，包括可水平转动的清洗平台、控制器、夹持组件和激光组件，待清洗核反应堆罐体置于所述清洗平台上，并可随着所述清洗平台一同水平转动，所述夹持组件夹住所述激光组件，所述激光组件的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体的表面，所述控制器与所述夹持组件电连接，并控制所述夹持组件带动所述激光组件上下运动，所述激光组件出射的激光对待清洗核反应堆罐体表面的熔盐扫描并进行清洗。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，通过控制器控制所述夹持组件带动所述激光组件对待清洗核反应堆罐体表面的熔盐进行清洗，结构简单，操作方便，绿色环保，便于实现自动化操作转向架焊缝清洗处理的技术，清洗的厚度便于控制，同时保证了加工效率和加工质量。同时由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特性，并且采用非接触性加工，相对于喷砂处理或者机械打磨，激光扫描加工所需的能量较低，所需的空间小，无噪音。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述夹持组件采用六轴机器人。

上述进一步方案的有益效果是：通过六轴机器人驱动激光头8正对待清洗核反应堆罐体5表面，从而实现对待清洗核反应堆罐体5表面的清洗。

进一步：所述激光组件包括激光发生器、内部设有光路的导光臂和激光头，所述激光发生器设置在所述夹持组件的驱动端，所述激光发生器的激光出射端与所述导光臂的一端连通，所述导光臂的另一端与所述激光头连通，所述激光头的焦距位于洗核反应堆熔岩罐体的表面，所述激光发生器产生的激光经由所述导光臂后从所述激光头出射，所述夹持组件驱动所述激光发生器运动，所述激光发生器通过所述导光臂带动所述激光头上下运动并对待清洗核反应堆罐体表面进行扫描清洗。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述夹持组件驱动所述激光发生器运动，使得所述激光发生器通过所述导光臂带动所述激光头对待清洗核反应堆罐体表面进行扫描清洗，非常方便，从而实现自动对待清洗核反应堆罐体表面进行清洗，非常方便，无需人工手动操作。

进一步：所述激光发生器采用CO2激光器。

上述进一步方案的有益效果是：采用CO2激光器，工艺简单，易于操作、绿色环保、便于实现自动化操作熔岩罐体清洗处理的技术。

进一步：所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统还包括测距组件，所述测距组件设置在所述激光头的激光出射端，并可随着所述激光头一同运动，所述测距组件与所述控制器电连接，并检测所述激光头的激光出射端与待清洗核反应堆罐体表面之间的距离。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述测距组件可以检测所述激光头的激光出射端与待清洗核反应堆罐体表面之间的距离，便于所述控制器实时控制所述激光头的位置，使得待清洗核反应堆罐体位于激光头焦距范围内清洗。

进一步：所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，还包括除尘组件，所述除尘组件设置在所述激光头靠近待清洗核反应堆罐体表面一侧，并对清洗过程中产生的粉尘进行吸收。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述除尘嘴组件可以对清洗过程中产生的粉尘进行吸收，对环境污染小，节能环保。

进一步：所述清洗平台为变位机，且所述变位机的转动线速度为10mm/s-80mm/s。

上述进一步方案的有益效果是：通过控制所述变位机的转动线速度以配合所述激光器的激光参数，以保证达到最高效的清洗质量。

附图说明

图1为本实用新型的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、清洗平台，2、控制器，3、夹持组件，4、激光组件，5、待清洗核反应堆罐体，6、激光发生器，7、导光臂，8、激光头，9、测距组件，10、除尘组件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，包括可水平转动的清洗平台1、控制器2、夹持组件3和激光组件4，待清洗核反应堆罐体5置于所述清洗平台1上，并可随着所述清洗平台1一同水平转动，所述夹持组件3夹住所述激光组件4，所述激光组件4的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体5的表面，所述控制器2与所述夹持组件3电连接，并控制所述夹持组件3带动所述激光组件4上下运动，所述激光组件4出射的激光对待清洗核反应堆罐体5表面的熔盐扫描并进行清洗。

本实用新型的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，通过控制器控制所述夹持组件带动所述激光组件对待清洗核反应堆罐体表面的熔盐进行清洗，结构简单，操作方便，绿色环保，便于实现自动化操作转向架焊缝清洗处理的技术，清洗的厚度便于控制，同时保证了加工效率和加工质量。同时由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特性，并且采用非接触性加工，相对于喷砂处理或者机械打磨，激光扫描加工所需的能量较低，所需的空间小，无噪音。

本实用新型提供的实施例中，所述控制器2采用51系列单片机或ARM未处理器等现有芯片，并且所述控制器2控制所述夹持组件3带动所述激光组件4运动为现有技术，本实用新型中不再赘述。

本实用新型提供的实施例中，所述夹持组件3采用现有的六轴机器人。通过六轴机器人驱动激光头8正对待清洗核反应堆罐体5表面，从而实现对待清洗核反应堆罐体5表面的清洗。

本实用新型提供的实施例中，所述激光组件4包括激光发生器6、内部设有光路的导光臂7和激光头8，所述激光发生器6设置在所述夹持组件3的驱动端，所述激光发生器6的激光出射端与所述导光臂7的一端连通，所述导光臂7的另一端与所述激光头8连通，所述激光头8的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体5的表面，所述激光发生器6产生的激光经由所述导光臂7后从所述激光头8出射，所述夹持组件3驱动所述激光发生器6运动，所述激光发生器6通过所述导光臂7带动所述激光头8上下运动并对待清洗核反应堆罐体5表面进行扫描清洗。通过所述夹持组件3驱动所述激光发生器6运动，使得所述激光发生器6通过所述导光臂7带动所述激光头8对待清洗核反应堆罐体5表面进行扫描清洗，非常方便，从而实现自动对待清洗核反应堆罐体5表面进行清洗，非常方便，无需人工手动操作。

本实用新型中，所述激光发生器6采用CO2激光器。采用CO2激光器，光电转换率达到10％，以长波红外线的形式输出，波长10.6μm，封闭式整体结构保证其具有出色的功率和能量稳定性。通过熔盐材料与金属基体对特定波长激光吸收率不同，在非金属熔盐吸收率大于基材吸收率的情况下，激光照射使熔盐物汽化蒸发，并且在两种工艺参数扫描的作用下，附着在熔岩罐体上的熔盐物被彻底清除且对基材无损伤。工艺简单，易于操作、绿色环保、便于实现自动化操作熔岩罐体清洗处理的技术。

所述激光头8内设有振镜系统，所述振镜系统包括分别与不同方向上的电机电连接的X扫描器和Y扫描器，根据需要通过对应方向上的电机进行一定的角度偏转。

优选地，本实用新型提供的实施例中，所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统还包括测距组件9，所述测距组件9设置在所述激光头8的激光出射端，并可随着所述激光头8一同运动，所述测距组件9与所述控制器2电连接，并检测所述激光头8的激光出射端与待清洗核反应堆罐体5表面之间的距离。通过所述测距组件9可以检测所述激光头8的激光出射端与待清洗核反应堆罐体5表面之间的距离，便于所述控制器2实时控制所述激光头8的位置，使得待清洗核反应堆罐体5位于激光头8焦距范围内清洗，优选为使待清洗核反应堆罐体5表面位于激光头8的焦距位置处，这样效果最佳，并且在清洗时，随着六轴机器人的移动，待清洗熔岩罐体5、激光头8和六轴机器人的运动轨迹不发生干涉。这里，所述测距组件9采用激光测距传感器，有效测量范围为275±5mm，标准位置精度范围在±0.03mm。

本实用新型中的激光头8具有一定的焦深，使得激光对待加工清洗面进行清洗时允许有一定的高度差(5mm)，通过激光测距组件定位焦距调节，可以保证激光在焦距范围内对不规则曲面罐体进行清洗，避免清除过程中有些地方离开了焦距范围使激光能量降低，清洗不干净而造成返工，提高了工作效率。

优选地，本实用新型提供的实施例中，所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，还包括除尘组件10，所述除尘组件10设置在所述激光头8靠近待清洗核反应堆罐体5表面一侧，并对清洗过程中产生的粉尘进行吸收。通过设置所述除尘嘴组件10可以对清洗过程中产生的粉尘进行吸收，对环境污染小，节能环保。

这里，所述除尘组件10包括风机和吸尘风道，所述风机靠近激光头8的激光出射端，吸尘风道与风机形成空气循环对流，以便清除的杂物不遮挡激光出射端口。

本实用新型提供的实施例中，所述清洗平台1为变位机。

本实用新型核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统工作过程如下：

将待清洗核反应堆熔岩罐体5放置在所述清洗平台1上，并夹紧定位；

设置所述激光组件4的工作参数，调节所述激光组件4的位置和角度，使得激光组件4的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体5的表面；

开启所述清洗平台1带动所述待清洗核反应堆熔岩罐体5一同转动，所述控制器2控制所述夹持组件3带动所述激光组件4运动至正对待清洗核反应堆罐体5表面，所述激光组件4出射的激光对待清洗核反应堆罐体5表面的熔盐进行清洗。

本实用新型提供的实施例中，所述激光组件4的工作参数包括：扫描速度、激光频率、激光功率、激光光斑、激光光斑搭接率等。这些工作参数均可以根据实际情况进行灵活设置，以使得整个清洗效率较高、保证清洗质量，同时清洗均匀，不损伤基材。这里，扫描线宽需要设置在合理的范围内，不宜太长也不宜太短，线宽太长，激光的均匀性不够，线宽太短，激光能量太集中，合理调节扫描线宽，控制激光能量密度的输出，保证清洗质量的均匀，且不损伤基材。

本实用新型的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统的清洗系统，相比于机械打磨法和酸洗法，活动性大，使用性强，总体成本低，能清洗像核反应堆熔盐罐体这种复杂构件，清洗领域广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，其特征在于:包括可水平转动的清洗平台(1)、控制器(2)、夹持组件(3)和激光组件(4)，待清洗核反应堆罐体(5)置于所述清洗平台(1)上，并可随着所述清洗平台(1)一同水平转动，所述夹持组件(3)夹住所述激光组件(4)，所述激光组件(4)的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体(5)的表面，所述控制器(2)与所述夹持组件(3)电连接，并控制所述夹持组件(3)带动所述激光组件(4)上下运动，所述激光组件(4)出射的激光对待清洗核反应堆罐体(5)表面的熔盐扫描并进行清洗；

所述激光组件(4)包括激光发生器(6)、内部设有光路的导光臂(7)和激光头(8)，所述激光发生器(6)设置在所述夹持组件(3)的驱动端，所述激光发生器(6)的激光出射端与所述导光臂(7)的一端连通，所述导光臂(7)的另一端与所述激光头(8)连通，所述激光头(8)的焦距位于待清洗核反应堆熔岩罐体(5)的表面，所述激光发生器(6)产生的激光经由所述导光臂(7)后从所述激光头(8)出射，所述夹持组件(3)驱动所述激光发生器(6)运动，所述激光发生器(6)通过所述导光臂(7)带动所述激光头(8)上下运动并对待清洗核反应堆罐体(5)表面进行扫描清洗。

2.根据权利要求1所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，其特征在于:所述夹持组件(3)采用六轴机器人。

3.根据权利要求1所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，其特征在于:所述激光发生器(6)采用CO₂激光器。

4.根据权利要求1所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，其特征在于:还包括测距组件(9)，所述测距组件(9)设置在所述激光头(8)的激光出射端，并可随着所述激光头(8)一同运动，所述测距组件(9)与所述控制器(2)电连接，并检测所述激光头(8)的激光出射端与待清洗核反应堆罐体(5)表面之间的距离。

5.根据权利要求1-4任一项所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，其特征在于:还包括除尘组件(10)，所述除尘组件(10)设置在所述激光头(8)靠近待清洗核反应堆罐体(5)表面一侧，并对清洗过程中产生的粉尘进行吸收。

6.根据权利要求1-4任一项所述的核反应堆罐体熔盐的激光清洗系统，其特征在于:所述清洗平台(1)为变位机。