DE19742590A1 - Laserwartungs- und Reparatureinrichtung - Google Patents
Laserwartungs- und ReparatureinrichtungInfo
- Publication number
- DE19742590A1 DE19742590A1 DE19742590A DE19742590A DE19742590A1 DE 19742590 A1 DE19742590 A1 DE 19742590A1 DE 19742590 A DE19742590 A DE 19742590A DE 19742590 A DE19742590 A DE 19742590A DE 19742590 A1 DE19742590 A1 DE 19742590A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- guiding device
- maintenance
- beam guiding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
- B23K26/103—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece
- B23K26/106—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece inside the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
- B23K26/1224—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
- G21C13/08—Vessels characterised by the material; Selection of materials for pressure vessels
- G21C13/087—Metallic vessels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung zur Bearbeitung eines Materials, zur
Verbesserung der Restspannungen der Oberfläche eines
Werkstücks, zur Beeinflussung der Oberfläche des Werkstücks
und zum Schweißen und Reparieren mit einem Laserstrahl, und
betrifft insbesondere eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung, welche effizient einen Laserstrahl mit
hoher Energiedichte aussenden kann, und welche den
Laserstrahl durch einen Laseroszillator erzeugt, und den
Strahl auf den zu bearbeitenden Abschnitt in einer
vorbestimmten Entfernung führt und dort konzentriert.
Ein Laserstrahl stellt kohärentes, monochromatisches Licht
mit wohldefinierten Phasen und sehr hoher Konvergenz dar. Da
der Laserstrahl mit Lichtenergie mit hoher Dichte auf einen
engen Bereich konzentriert werden kann, wird er in
zahlreichen Gebieten eingesetzt, beispielsweise auf dem
Gebiet der Kommunikation, der Meßtechnik, medizinischer
Behandlungen und der Bearbeitung von Metallen.
Auf dem Gebiet der Bearbeitung von Metallen werden mit einem
Laserstrahl mit hoher Energiedichte verschiedene
Bearbeitungen durchgeführt, beispielsweise Schweißen,
Schneiden, Durchlöchern und Oberflächenbehandlung. Da die
Verarbeitung mit dem Laserstrahl eine berührungslose
Bearbeitung darstellt, kann jeder Ort bearbeitet werden, wenn
der Strahl an dem Ort ankommen kann. Darüber hinaus können
die Abmessungen eines Laserstrahlkopfs verringert werden, der
dazu dient, den Laserstrahl zu sammeln und auf einen zu
bearbeitenden Abschnitt auszustrahlen. Da die einem Material
zugeführte Wärme gering ist, besteht der Vorteil einer
exakten Bearbeitung. Bearbeitung unter Verwendung eines
Laserstrahls wird zur Wartung und zur Reparatur eines
Kernreaktorbehälters und der Konstruktion in einem
Kernreaktor für ein Kernkraftwerk eingesetzt, durch Nutzung
dieser Vorteile.
Beispielsweise besteht die Konstruktion in einem
Siedewasserreaktor aus einem Material mit ausreichender
Korrosionsfestigkeit und hoher Temperaturfestigkeit in einer
Umgebung mit hohen Temperaturen und hohem Druck,
beispielsweise aus austenitischem Edelstahl oder einer
Legierung auf Nickelgrundlage. Diese Teile werden durch den
Betrieb eines Kraftwerks über einen langen Zeitraum
schwierigen Umgebungseinflüssen ausgesetzt, und durch
Neutronenstrahlung beeinflußt, und daher muß das Problem der
Beeinträchtigung des Materials berücksichtigt werden.
Insbesondere in der Nähe geschweißter Abschnitte der
Konstruktion in dem Reaktor besteht die potentielle Gefahr
der Spaltbildung infolge von Spannungskorrosion infolge der
Sensibilisierung und der Rest-Zugspannungen des Materials
infolge der beim Schweißen zugeführten Wärme.
Vor kurzem wurden verschiedene Verfahren zur Verbesserung der
Materialoberfläche als vorsorgende Wartungsmaßnahme für den
sicheren Betrieb eines Kernreaktors entwickelt. Unter anderem
wurde ein Verfahren zum Aussenden eines Laserstrahls auf die
Oberfläche eines Materials zur Beeinflussung der Oberfläche
beschrieben, beispielsweise in den japanischen
Patentveröffentlichungen Nr. 246483/1995 und 206869/1996.
Die erste Veröffentlichung betrifft ein Verfahren zum
Aussenden eines Laserstrahls von einem gepulsten Laser auf
die (zu bearbeitende) Oberfläche eines Werkstücks über einen
reflektierenden Spiegel, um dadurch eine Druckspannung an der
zu bearbeitenden Oberfläche aufrechtzuerhalten, daß der
Strahl auf die zu bearbeitende Oberfläche ausgesandt wird,
während die Aussendeposition geändert wird.
Die letztgenannte Veröffentlichung betrifft ein Verfahren zum
Aussenden eines Laserstrahls mit hoher Leistung und kurzer
Impulsdauer im sichtbaren Wellenlängenbereich auf die zu
bearbeitende Oberfläche, die in Kühlwasser eingetaucht ist,
um die Restspannungen der zu bearbeitenden Oberfläche zu
verbessern, und einen Spalt oder radioaktiven Abfall zu
entfernen.
Bei diesen Verfahren und Einrichtungen wird ein Lichtleiter
als Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines Laserstrahls
von einem Oszillator zur Position der zu bearbeitenden
Oberfläche verwendet. Der Lichtleiter ist angesichts seiner
Flexibilität und der Möglichkeit vorteilhaft, den Strahl zu
einem eng begrenzten Abschnitt zu führen.
Bei dem Laserstrahlkopf zum Aussenden eines Laserstrahls wird
der über den Lichtleiter geführte Strahl auf eine
einstellbare Fläche über ein optisches Kondensorsystem
gebündelt, beispielsweise eine Linse, wird sein
Ausbreitungsweg durch einen Spiegel weiter beeinflußt, und
wird auf einen freiwählbaren, zu bearbeitenden Ort
ausgesandt.
Wie voranstehend geschildert überträgt die konventionelle
Laserbearbeitungseinrichtung dann, wenn der Laseroszillator
und die bearbeitende Oberfläche in einer bestimmten
Entfernung voneinander angeordnet sind, den von dem
Laseroszillator erzeugten Laserstrahl über die
Strahlführungsvorrichtung wie beispielsweise einen
Lichtleiter, sammelt den Laserstrahl durch die Linse und den
reflektierenden Spiegel am Ende des Strahlführungskanals (des
Laserstrahlübertragungsweges), und sendet den Laserstrahl auf
den zu bearbeitenden Abschnitt aus.
Fig. 20 zeigt den Aufbau einer konventionellen
Laserbearbeitungseinrichtung in einem Fall, in welchem ein
Laseroszillator und eine zu bearbeitende Oberfläche getrennt
voneinander angeordnet sind.
Wie in Fig. 20 gezeigt, weist ein Laserstrahlkopf 51 der
Laserbearbeitungseinrichtung, die in einer Flüssigkeit
angeordnet ist, eine Kondensorlinse 53 zum Bündeln eines
Laserstrahls 52 auf, der von einer Laserlichtquelle (einem
Laseroszillator), die nicht in Fig. 20 gezeigt ist, über
eine Strahlführungsvorrichtung (Lichtleiter) übertragen wird,
einen reflektierenden Spiegel 55 zum Reflektieren des
gebündelten Strahls 52, um den Strahl 52 auf einen zu
bearbeitenden Abschnitt 54 auszusenden, und ein optisches
Fenster 56 zur Abdichtung von Flüssigkeit, um die
Kondensorlinse 53 und den reflektierenden Spiegel 55 unter
Luft zu halten (in der Strahlführungsvorrichtung mit
flüssigkeitsdichtem Aufbau), damit in der Flüssigkeit
gearbeitet werden kann.
Der für die Verarbeitung eingesetzte Laserstrahl weist eine
hohe Energiedichte auf. Wenn der zu bearbeitende Abschnitt 54
und der Laserstrahlkopf 51 nahe beieinander liegen, weist der
Laserstrahl die hohe Energiedichte selbst auf den Oberflächen
des optischen Fensters 56 und des reflektierenden Spiegels 55
auf. Wenn die Impulsenergie des übertragenen Laserstrahls
200 mJ beträgt, und die Aussendefläche auf der Oberfläche des
Materials 1 mm² beträgt, so ergibt sich eine Energiedichte
von 20 J/cm². Wenn der zu bearbeitende Abschnitt 54 und das
optische Fenster 56 nahe beieinander liegen, und die
Energiedichte 20 J/cm² auf der Oberfläche des optischen
Fensters 56 beträgt, und der Strahldurchmesser (die
Strahlfläche) 5 mm² beträgt, so ist eine optische Festigkeit
von 4 J/cm² oder mehr auf der Oberfläche des reflektierenden
Spiegels 55 erforderlich.
Bei der konventionellen Laserbearbeitungseinrichtung mit dem
voranstehend geschilderten Aufbau gibt es allerdings eine
Grenze für das Aussenden des Laserstrahls mit hoher
Energiedichte, infolge von Einschränkungen wegen des
Lichtleiters zum Führen des Strahls, und der Linse und des
reflektierenden Spiegels zum Sammeln bzw. Reflektieren des
Laserstrahls. Darüber hinaus gibt es Schwierigkeiten bei der
Bearbeitung, infolge der Verwendung des Lichtleiters, der
Linse und des reflektierenden Spiegels mit dem voranstehend
geschilderten Aufbau. Dies wird nachstehend genauer
erläutert.
Das konventionelle Verfahren und die konventionelle
Einrichtung zur Laserbearbeitung, wie sie voranstehend
beschrieben wurden, verwenden den Lichtleiter zum Führen des
Laserstrahls von dem Oszillator zu dem Ort der zu
behandelnden Oberfläche, jedoch gibt es eine Grenze für die
Leistung oder Energie, mit welcher der Laserstrahl über den
Lichtleiter geführt werden kann. Die Materialgrenze des
Lichtleiters begrenzt die Energiedichte des Laserstrahls bei
der konventionellen Laserbearbeitungseinrichtung, und
beschränkt daher die Bearbeitungseigenschaften.
Wenn wie voranstehend geschildert die Oberfläche eines
Materials beeinflußt werden soll, ist es erforderlich, um die
erforderliche optische Leistung und Energiedichte an der zu
bearbeitenden Oberfläche zu erhalten, den von dem Lichtleiter
ausgesandten Strahl so stark wie möglich zu konzentrieren.
Der von dem Lichtleiter ausgesandte Strahl entspricht jedoch
im wesentlichen einem diffusen Strahl, mit dem Kern des
Lichtleiters als Lichtquelle, und weist die Eigenschaften
auf, daß der Strahl aufgeweitet und ausgesandt wird,
entsprechend dem Wert für die numerische Apertur (NA), die
sich aus dem Brechungsindex des Materials des Lichtleiters
ergibt. Im allgemeinen weist ein Lichtleiter für
Leistungslaser eine numerische Apertur NA von etwa 0,2 auf.
Der von dem Lichtleiter ausgesandte Strahl wird in einem
Winkel von etwa 46° diffus ausgestrahlt (= 2 sin-1 (0,2)).
Um den Strahl von einem derartigen Lichtleiter auf die zu
bearbeitende Oberfläche auszusenden ist es erforderlich, das
Bild des Kerns des Lichtleiters unter Verwendung einer Linse
zu fokussieren. In diesem Fall werden die Abmessungen des
Bildes auf der zu bearbeitenden Oberfläche gleich dem Produkt
des Vergrößerungsverhältnisses und der Abmessungen des Kerns
des Lichtleiters. Angesichts dieser Eigenschaften ist es
erforderlich, das Vergrößerungsverhältnis zu verringern, um
den von dem Lichtleiter ausgesandten Strahl so stark wie
möglich zu sammeln.
Wenn jedoch das Vergrößerungsverhältnis verringert wird, wird
die numerische Apertur NA des von der Linse ausgesandten,
gesammelten Strahls erhöht. Wenn nämlich das
Vergrößerungsverhältnis den Wert M aufweist, beträgt die
numerische Apertur NA des Lichtleiters A, und die numerische
Apertur NA an der Fokussierungsseite B, mit der Beziehung
M = A/B. Wenn beispielsweise der Kern des Lichtleiters unter
Verwendung des Lichtleiters unverändert bleibt (A = 0,2), so
erhält man B = 0,2, und wird der Strahl in einem Winkel von
46° gebündelt.
Wenn der Laserstrahl so stark gebündelt wird, wird im
allgemeinen die Brennweite sehr kurz. Wenn daher die zu
bearbeitende Oberfläche eine komplizierte Form aufweist, muß
ein optisches System zum Aussenden des Laserstrahls, welches
einen Lichtleiter und eine Linse aufweist, exakt positioniert
werden.
Die voranstehend geschilderten Einflüsse treten immer dann
auf, wenn der Strahl über einen Lichtleiter übertragen wird,
und entsprechen nicht der Situation, in welcher der Strahl
über den Raum übertragen wird, und der Strahl durch eine
Linse mit niedriger numerischer Apertur NA gebündelt wird.
Andererseits treten auch beim Laserstrahlkopf zum Bündeln und
Reflektieren des Laserstrahls, um den Strahl auf die zu
bearbeitende Oberfläche auszusenden, Einschränkungen in Bezug
auf das Aussenden eines Laserstrahls mit hoher Energiedichte
auf.
Wie voranstehend geschildert wird der von der
Laserstrahlquelle zum Laserstrahlkopf nahe dem zu
bearbeitenden Abschnitt übertragene Laserstrahl auf eine
freiwählbare Fläche gebündelt, durch ein optisches
Bündelungssystem wie beispielsweise eine Linse, wobei der
optische Pfad durch einen reflektierenden Spiegel weiterhin
geändert wird, auf einen freiwählbaren, zu bearbeitenden Ort
ausgesandt wird, und dann die Bearbeitung erfolgt, jedoch ist
es erforderlich, wenn ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte
ausgesandt wird, um Beschädigungen des optischen Systems wie
beispielsweise einer Sammellinse und eines reflektierenden
Spiegels zu verhindern, eine optische Festigkeit einzusetzen,
welche der Leistung des Laserstrahls ausreichend standhalten
kann.
Insbesondere wenn der reflektierende Spiegel zum Reflektieren
des Laserstrahls nach der Bündelung und hinter dem
Laserstrahlkopf, der das optische System enthält,
flüssigkeitsdicht sein muß, infolge der Bearbeitung unter
Wasser, muß das optische Fenster zum Aussenden des
Laserstrahls vom Inneren des Laserstrahlkopfes nach außen
einem Laserstrahl mit sehr hoher Energiedichte standhalten
können.
Weiterhin weist ein reflektierender Film aus einem
dielektrischen Material, der normalerweise auf der Oberfläche
eines reflektierenden Spiegels vorgesehen ist, ein hohes
Reflexionsvermögen auf, bringt jedoch einen erheblichen
Kostenaufwand mit sich, und wird die optische Festigkeit mehr
oder weniger stark beeinträchtigt. Im Falle eines
kontinuierlich arbeitenden Lasers (cw-Betrieb) nimmt die
Energiedichte des Laserstrahls normalerweise keinen Pegel in
einem derartigen Ausmaß an, daß diese optischen Bauteile
beschädigt werden, jedoch kann im Falle eines Laserstrahls
mit sehr kurzer Impulsdauer der Energiespitzenwert diesen
Pegel erreichen oder überschreiten, und wird dies der Grund
zur Begrenzung der Energie des Laserstrahls, die für die
Verarbeitung eingesetzt werden kann.
Da der reflektierende Spiegel einfach beschädigt werden kann,
wird beispielsweise bei der in Fig. 20 dargestellten
Laserbearbeitungseinrichtung der Einfallswinkel auf den
reflektierenden Spiegel 55 auf einen festgelegten Winkel
beschränkt, beispielsweise 0° oder 45°. Daher kann durch Antrieb des Spiegels nicht der Laserstrahl auf einen freiwählbaren Winkel ausgestrahlt werden. Die Feineinstellung zum Zeitpunkt der Bearbeitung wird daher eingeschränkt.
beschränkt, beispielsweise 0° oder 45°. Daher kann durch Antrieb des Spiegels nicht der Laserstrahl auf einen freiwählbaren Winkel ausgestrahlt werden. Die Feineinstellung zum Zeitpunkt der Bearbeitung wird daher eingeschränkt.
Wenn die Sammellinse 53 und der reflektierende Spiegel 55
nahe aneinander angeordnet sind, um den Strahldurchmesser des
Laserstrahls auf der Oberfläche des reflektierenden Spiegels
55 zu vergrößern, muß eine Sammellinse 53 mit kurzer
Brennweite eingesetzt werden. Die Schwierigkeit, daß der
Strahldurchmesser auf dem reflektierenden Spiegel vergrößert
werden muß, führt dazu, daß die Brennweite der Linse noch
weiter verkürzt werden muß, und führt darüber hinaus dazu,
daß die Schwierigkeit auftritt, daß das
Vergrößerungsverhältnis infolge des voranstehend
geschilderten Lichtleiters verringert werden muß, wodurch der
Fehler bezüglich der Aussendefläche auf der Oberfläche des
Ausstrahlungsabschnitts weiter vergrößert wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der
Bereitstellung einer Laserwartungs- und Reparatureinrichtung,
welche einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte einsetzen
kann, und darüber hinaus die Laserstrahlbearbeitung
erleichtern kann, oder den Einsatzbereich für die
Laserstrahlbearbeitung vergrößern kann.
Eine Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 1
weist auf:
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator zum Führen eines Laserstrahls angeschlossene Strahlführungsvorrichtung, und einen Laserstrahlkopf zum Sammeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls auf einen zu bearbeitenden Abschnitt,
wobei die Strahlführungsvorrichtung ein flüssigkeitsdicht ausgebildetes, rohrförmiges Strahlführungsteil aufweist, ein reflektierendes Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen ist, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um eine Operation durchzuführen, bei welcher eine Horizontaldrehung erfolgt, ein Ausfahren oder Einfahren in Horizontalrichtung, eine Vertikaldrehung und ein vertikales Ausfahren oder Einfahren.
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator zum Führen eines Laserstrahls angeschlossene Strahlführungsvorrichtung, und einen Laserstrahlkopf zum Sammeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls auf einen zu bearbeitenden Abschnitt,
wobei die Strahlführungsvorrichtung ein flüssigkeitsdicht ausgebildetes, rohrförmiges Strahlführungsteil aufweist, ein reflektierendes Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen ist, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um eine Operation durchzuführen, bei welcher eine Horizontaldrehung erfolgt, ein Ausfahren oder Einfahren in Horizontalrichtung, eine Vertikaldrehung und ein vertikales Ausfahren oder Einfahren.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Laserstrahl durch das
rohrförmige Strahlführungsteil geführt wird, statt durch
einen Lichtleiter, wird der Laserstrahl hauptsächlich durch
die Atmosphäre geleitet, so daß ein Laserstrahl mit höherer
Energiedichte übertragen werden kann als bei Einsatz eines
Lichtleiters.
Da man dann einfach parallele Strahlen erhält, wenn der
Laserstrahl in einem Raum im Inneren des rohrförmigen
Strahlführungsteils übertragen wird, werden die Anforderungen
bezüglich der Verringerung des Vergrößerungsverhältnisses
abgemildert, und sind infolge der Tatsache, daß die
Brennweite erhöht werden kann, nicht mehr so scharfe
Anforderungen an die Positionierung zu stellen.
Da die Strahlführungsvorrichtung den Mechanismus zum Drehen
und zum Ausfahren oder Zusammenziehen aufweist, kann der
Laserstrahlkopf einfach an die zu bearbeitende Oberfläche
angenähert werden, wobei er dieser gegenüberliegt.
Andererseits kann ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte an
den Laserstrahlkopf von einem Laseroszillator mit großen
Abmessungen aus übertragen werden, der sich an einem
getrennten Ort befindet. Wenn die Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung bei einem Kernreaktorbehälter eingesetzt
wird, kann die bei der Konstruktion in dem Reaktor oder dem
Kernreaktordruckbehälter einschließlich einer Düse zu
bearbeitende Oberfläche zum Zwecke vorsorgender Wartungs- und
Reparaturvorgänge durch derartige Operationen wie Laser-
Stoßverformung, Schmelzen, Plattieren oder Schweißen
bearbeitet werden.
Eine Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 2
weist auf:
eine Laserstromversorgung, die außerhalb eines Kernreaktordruckbehälters angebracht ist, und eine Laserstrahlaussendeeinheit, die in dem Kernreaktordruckbehälter angebracht und an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossen ist,
wobei die Laserstrahlaussendeeinheit einen an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossenen Laseroszillator aufweist, einen flüssigkeitsdichten Behälter, welcher den Laseroszillator enthält und mit einem Laserdurchlaßfenster versehen ist, eine Strahlführungsvorrichtung, die an das Laserdurchlaßfenster des flüssigkeitsdichten Behälters angeschlossen ist, und einen Aussendekopf zum Sammeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls auf einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
die Strahlführungsvorrichtung mehrere rohrförmige Strahlführungsvorrichtungen aufweist, die flüssigkeitsdicht ausgebildet sind, und in Tandemanordnung an den flüssigkeitsdichten Behälter angeschlossen sind, wobei reflektierende Teile in diesen Strahlführungsvorrichtungen vorgesehen sind, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um Operationen bezüglich einer Drehung in Horizontalrichtung, eines horizontalen Ausfahrens oder eines horizontalen Zusammenziehens, einer Vertikaldrehung, und eines Vertikalausfahrens oder einer Vertikalzusammenziehung durchzuführen.
eine Laserstromversorgung, die außerhalb eines Kernreaktordruckbehälters angebracht ist, und eine Laserstrahlaussendeeinheit, die in dem Kernreaktordruckbehälter angebracht und an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossen ist,
wobei die Laserstrahlaussendeeinheit einen an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossenen Laseroszillator aufweist, einen flüssigkeitsdichten Behälter, welcher den Laseroszillator enthält und mit einem Laserdurchlaßfenster versehen ist, eine Strahlführungsvorrichtung, die an das Laserdurchlaßfenster des flüssigkeitsdichten Behälters angeschlossen ist, und einen Aussendekopf zum Sammeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls auf einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
die Strahlführungsvorrichtung mehrere rohrförmige Strahlführungsvorrichtungen aufweist, die flüssigkeitsdicht ausgebildet sind, und in Tandemanordnung an den flüssigkeitsdichten Behälter angeschlossen sind, wobei reflektierende Teile in diesen Strahlführungsvorrichtungen vorgesehen sind, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um Operationen bezüglich einer Drehung in Horizontalrichtung, eines horizontalen Ausfahrens oder eines horizontalen Zusammenziehens, einer Vertikaldrehung, und eines Vertikalausfahrens oder einer Vertikalzusammenziehung durchzuführen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Entfernung zwischen
dem Laseroszillator und der zu bearbeitenden Oberfläche
verkürzt werden, und daher können die Übertragungsverluste
für den Laserstrahl verringert werden. Darüber hinaus kann
die Positionierungsgenauigkeit einfach erhöht werden, kann
das Strahlführungsteil verkürzt werden, welches für die
daher der Betrieb zum Zeitpunkt der Installation erleichtert.
Gemäß Anspruch 3 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach Anspruch 2 zur Verfügung gestellt,
wobei ein zentraler Pfeiler oder Pfosten auf einer oberen
Kernplatte eines oberen Abschnitts eines Abschirmkörpers in
dem Kernreaktordruckbehälter aufsteht, eine Dreheinheit
horizontal drehbar an dem zentralen Pfeiler vorgesehen ist,
ein Bewegungsschlitten horizontal bewegbar an der Dreheinheit
vorgesehen ist, und die Laserstrahlaussendeeinheit auf dem
Bewegungsschlitten angeordnet ist.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Aussendekopf drei
Freiheitsgrade aufweist, nämlich Drehen,
Horizontalausbreitung und Anheben, durch den Drehantrieb, der
durch den zentralen Pfeiler ferngesteuert angetrieben wird,
durch den Mechanismus zum Drehen und Ausfahren und
Zusammenziehen der Laserstrahlaussendeeinheit auf der oberen
Kernplatte, kann der Laserstrahl sicher auf die zu
bearbeitende Oberfläche ausgesandt werden, um hierdurch
vorsorgliche Wartungs- und Reparaturvorgänge durchzuführen,
beispielsweise Laser-Stoßverformung, Schmelzen, Plattieren
oder Schweißen des Kernreaktordruckbehälters und der
Konstruktion in dem Reaktor.
Gemäß Anspruch 4 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach Anspruch 3 zur Verfügung gestellt,
wobei ein Vertikalrad und ein Horizontalrad, die mit dem
oberen Randabschnitt des Abschirmkörpers in Berührung stehen,
an dem Ende der Dreheinheit befestigt sind.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Dreheinheit dadurch
glatt gedreht und angetrieben werden kann, daß das
Vertikalrad und das Horizontalrad an dem oberen Randabschnitt
des Abschirmkörpers entlanglaufen, können die Wartungs- und
Reparaturvorgänge in dem Kernreaktor erleichtert werden.
Gemäß Anspruch 5 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach Anspruch 2 zur Verfügung gestellt,
wobei ein entfernter Antrieb, der einen Mechanismus für die Horizontaldrehung, das horizontale Ausfahren und das vertikale Anheben aufweist, auf einer oberen Kernplatte eines oberen Abschnitts eines Abschirmkörpers in dem Kernreaktordruckbehälter vorgesehen ist, und die Laserstrahlaussendeeinheit an der entfernten Antriebsvorrichtung vorgesehen ist.
wobei ein entfernter Antrieb, der einen Mechanismus für die Horizontaldrehung, das horizontale Ausfahren und das vertikale Anheben aufweist, auf einer oberen Kernplatte eines oberen Abschnitts eines Abschirmkörpers in dem Kernreaktordruckbehälter vorgesehen ist, und die Laserstrahlaussendeeinheit an der entfernten Antriebsvorrichtung vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es einen
Betriebsbereich, der die gesamte Fläche der Innenwand des
Abschirmkörpers abdecken kann, da der entfernte Antrieb die
drei Freiheitsgrade der Horizontaldrehung, des horizontalen
Ausfahrens und der vertikalen Anhebung aufweist, und daher
kann der Aussendekopf einfach zu der zu bearbeitenden
Oberfläche in dem Kernreaktordruckbehälter bewegt werden,
wodurch ständig auf wirksame Art und Weise die Abfolge von
Wartungs- und Reparaturoperationen, beispielsweise Inspektion
und Reparatur, durchgeführt werden kann.
Darüber hinaus wird der Aussendekopf von einem anderen
Gitterloch als jenem Gitterloch der oberen Kernplatte aus
eingeführt, die mit dem entfernt angeordneten Antrieb
versehen ist, und lassen sich Dimensionseinschränkungen
(Durchlaßbedingungen für die Reaktorkernhalterungsplatte) des
Aussendekopfes und des entfernten Antriebs abmildern, wodurch
Operationen in der Abschirmung des unteren Abschnitts von der
Reaktorkernhalterungsplatte aus durchgeführt werden können.
Gemäß Anspruch 6 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur
Verfügung gestellt,
wobei der Drehmechanismus zur Ausführung der Drehoperation ein Lager und einen O-Ring aufweist, die auf der Außenoberfläche des Strahlführungsteils vorgesehen sind, einen Drehantriebsmotor, und ein Zahnrad, welches auf der Außenoberfläche des Strahlführungsteils angeordnet ist, und mit einem Zahnrad in Eingriff steht, welches an einer Drehwelle des Motors angebracht ist.
wobei der Drehmechanismus zur Ausführung der Drehoperation ein Lager und einen O-Ring aufweist, die auf der Außenoberfläche des Strahlführungsteils vorgesehen sind, einen Drehantriebsmotor, und ein Zahnrad, welches auf der Außenoberfläche des Strahlführungsteils angeordnet ist, und mit einem Zahnrad in Eingriff steht, welches an einer Drehwelle des Motors angebracht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das eine
Strahlführungsteil und das andere Teil drehbeweglich
angebracht, und können zu einer Relativdrehung durch den
Motor (das Betätigungsglied) veranlaßt werden. Das eine Teil
und das andere Teil sind streckbar angebracht, und können in
Bezug aufeinander verlängert werden, durch den Ausfahr- oder
Zusammenziehmechanismus (Betätigungsglied). Das
Strahlführungsteil ist flüssigkeitsdicht und gleichzeitig
drehbar angebracht, und daher kann das Strahlführungsteil
gedreht werden, während die Flüssigkeitsabdichtung
aufrechterhalten bleibt, und darüber hinaus kann das
ausfahrbar angebrachte Strahlführungsteil ausgefahren oder
eingezogen werden, während die flüssigkeitsdichte Abdichtung
aufrechterhalten bleibt.
Gemäß Anspruch 7 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur
Verfügung gestellt,
wobei ein Mechanismus für die Drehausrichtung um Achsen herum, die senkrecht zueinander verlaufen, durch einen ersten und zweiten Motor an einem reflektierenden Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen ist.
wobei ein Mechanismus für die Drehausrichtung um Achsen herum, die senkrecht zueinander verlaufen, durch einen ersten und zweiten Motor an einem reflektierenden Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Winkel des
reflektierenden Teils geändert werden, während das
reflektierende Teil durch den ersten und zweiten Motor
zentriert wird. Selbst wenn eine Positionsabweichung infolge
der Ablenkung des Strahlführungsteils auftritt, kann dies
ferngesteuert ausgerichtet werden, und kann diese Ausführung
in kurzer Zeit erfolgen, ohne den Betrieb zu unterbrechen.
Eine Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 8
weist auf:
einen Laseroszillator, eine Strahlführungsvorrichtung, die an den Laseroszillator angeschlossen ist, um den von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahl zu führen, und einen Aussendekopf zum Sammeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt,
wobei der Aussendekopf ein optisches Fenster aufweist, welches an dem Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, und welches ein Bauteil zum Abdichten der Strahlführungsvorrichtung und zum Durchlassen des Laserstrahls bildet, ein Sammelteil, welches an der Innenseite der Strahlführungsvorrichtung oder an der Außenseite der Strahlführungsvorrichtung des optischen Fensters vorgesehen ist, um den Laserstrahl zu sammeln oder zu bündeln, und einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der von dem Sammelteil gebündelt wurde, um den Strahl an einen zu bearbeitenden Abschnitt auszusenden, und
der reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil aufweist, sowie eine reflektierende Schicht, die auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehen ist, und aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und dem lichtdurchlässigen Teil reflektiert wird.
einen Laseroszillator, eine Strahlführungsvorrichtung, die an den Laseroszillator angeschlossen ist, um den von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahl zu führen, und einen Aussendekopf zum Sammeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt,
wobei der Aussendekopf ein optisches Fenster aufweist, welches an dem Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, und welches ein Bauteil zum Abdichten der Strahlführungsvorrichtung und zum Durchlassen des Laserstrahls bildet, ein Sammelteil, welches an der Innenseite der Strahlführungsvorrichtung oder an der Außenseite der Strahlführungsvorrichtung des optischen Fensters vorgesehen ist, um den Laserstrahl zu sammeln oder zu bündeln, und einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der von dem Sammelteil gebündelt wurde, um den Strahl an einen zu bearbeitenden Abschnitt auszusenden, und
der reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil aufweist, sowie eine reflektierende Schicht, die auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehen ist, und aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und dem lichtdurchlässigen Teil reflektiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das optische Fenster in
der Nähe des Sammelteils als Abdichtungsteil für das
Strahlführungsteil vorgesehen, um die Aussendefläche des
Laserstrahls zum optischen Fenster zu vergrößern. Daher wird
die Energiedichte des Laserstrahls in Bezug auf das optische
Fenster verringert, und wird entsprechend die Energie des
Laserstrahls erhöht, der durch die
Laserstrahlführungsvorrichtung übertragen werden kann.
Der reflektierende Spiegel gemäß der vorliegenden Erfindung
weist die reflektierende Schicht auf, die aus Vakuum oder
einem vorbestimmten Fluid besteht, auf der rückwärtigen
Oberfläche des Spiegels, um den Laserstrahl durch die
Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der hinteren
Oberfläche des Spiegels und der reflektierenden Schicht zu
reflektieren, und daher wird die Beschränkung für die
optische Festigkeit des reflektierenden Films auf der.
Oberfläche des reflektierenden Spiegels ausgeschaltet, so daß
ein Laser mit hoher Energiedichte verwendet werden kann.
Eine Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 9
weist auf:
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator angeschlossene Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt,
wobei der Aussendekopf ein Sammelteil aufweist, welches an dem Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, und welches ein Bauteil zum Abdichten der Strahlführungsvorrichtung und zum Bündeln des Laserstrahls bildet, sowie einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der durch das Sammelteil gebündelt wurde, und zum Aussenden des Strahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
der reflektierende Spiegel ein transparentes (lichtdurchlässiges) Teil aufweist, und eine reflektierende Schicht, die auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehen ist, und aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert wird.
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator angeschlossene Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt,
wobei der Aussendekopf ein Sammelteil aufweist, welches an dem Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, und welches ein Bauteil zum Abdichten der Strahlführungsvorrichtung und zum Bündeln des Laserstrahls bildet, sowie einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der durch das Sammelteil gebündelt wurde, und zum Aussenden des Strahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
der reflektierende Spiegel ein transparentes (lichtdurchlässiges) Teil aufweist, und eine reflektierende Schicht, die auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehen ist, und aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert wird.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung das Sammelteil auch das
Abdichtbauteil des Strahlführungsteils bildet, kann das
optische Fenster wegfallen. Daher kann der Aufbau vereinfacht
werden, und kann die Beschränkung infolge der optischen
Festigkeit des optischen Fensters vollständig ausgeschaltet
werden.
Gemäß Anspruch 10 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9 zur Verfügung
gestellt,
wobei der Aussendekopf eine Flüssigkeitsstrahldüse aufweist, um Laserstrahlstreuung auszuschalten, die durch das Material des zu bearbeitenden Abschnitts hervorgerufen wird.
wobei der Aussendekopf eine Flüssigkeitsstrahldüse aufweist, um Laserstrahlstreuung auszuschalten, die durch das Material des zu bearbeitenden Abschnitts hervorgerufen wird.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die
Flüssigkeitsstrahldüse zum Ausschalten einer
Laserstrahlstreuung, die durch Material hervorgerufen wird,
an dem Aussendekopf vorgesehen ist, können Blasen oder Staub
entfernt werden, die von dem zu bearbeitenden Abschnitt
erzeugt werden, und kann der Laserstrahl wirksam auf den zu
bearbeitenden Abschnitt ausgesandt werden.
Gemäß Anspruch 11 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach Anspruch 8 oder 9 zur Verfügung
gestellt,
wobei der Aussendekopf eine Flüssigkeitsstrahldüse zur Ausbildung einer Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche des Laserstrahlaussendeabschnitts aufweist.
wobei der Aussendekopf eine Flüssigkeitsstrahldüse zur Ausbildung einer Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche des Laserstrahlaussendeabschnitts aufweist.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die
Flüssigkeitsstrahldüse zur Ausbildung einer
Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche des
Laserstrahlaussendeabschnitts an dem Aussendekopf vorgesehen
ist, lassen sich entsprechende Vorgänge selbst in Luft oder
Flüssigkeit durchführen.
Eine Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch
12 nach einem der Ansprüche 8 bis 11 ist so ausgebildet,
daß der Aussendekopf einstückig zylindrisch mit dem Ende der Strahlführungsvorrichtung ausgebildet ist, und die Strahlführungsvorrichtung einen Mechanismus aufweist, um eine Drehung in Umfangsrichtung auszuüben, und einen Herausfahr- oder Einziehvorgang in Axialrichtung durchzuführen, und so ausgebildet ist, daß sie die Bearbeitung der Innenoberfläche eines zylindrischen Werkstücks ermöglicht.
daß der Aussendekopf einstückig zylindrisch mit dem Ende der Strahlführungsvorrichtung ausgebildet ist, und die Strahlführungsvorrichtung einen Mechanismus aufweist, um eine Drehung in Umfangsrichtung auszuüben, und einen Herausfahr- oder Einziehvorgang in Axialrichtung durchzuführen, und so ausgebildet ist, daß sie die Bearbeitung der Innenoberfläche eines zylindrischen Werkstücks ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Ende der
Strahlführungsvorrichtung einstückig zylindrisch mit dem
Aussendekopf ausgebildet, und kann das Ende der
Strahlführungsvorrichtung und des Aussendekopfs bearbeitet
werden, während eine Drehung in Umfangsrichtung oder eine
Bewegung in Axialrichtung erfolgt, und kann insbesondere die
Innenoberfläche des zylindrischen Werkstücks leicht
bearbeitet werden.
Gemäß Anspruch 13 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 zur
Verfügung gestellt,
wobei der reflektierende Spiegel des Aussendekopfes einen Mechanismus zur Drehausrichtung um Achsen senkrecht zueinander mit Hilfe eines ersten und zweiten Motors aufweist.
wobei der reflektierende Spiegel des Aussendekopfes einen Mechanismus zur Drehausrichtung um Achsen senkrecht zueinander mit Hilfe eines ersten und zweiten Motors aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der reflektierende
Spiegel den Mechanismus zur Drehausrichtung um Achsen, die
senkrecht zueinander angeordnet sind, mit Hilfe des ersten
und zweiten Motors auf, und daher wird der Einfallswinkel des
Laserstrahls auf den reflektierenden Spiegel in einem
Winkelbereich gesteuert, der größer ist als der kritische
Winkel für die Totalreflexion, und kann der Laserstrahl in
eine freiwählbare Richtung, wo die Bearbeitung erfolgen soll,
reflektiert werden. Der zu bearbeitende Abschnitt kann daher
in einem großen Bereich kontinuierlich bearbeitet werden,
ohne den Aussendekopf zu bewegen.
Gemäß Anspruch 14 wird eine Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 zur
Verfügung gestellt,
wobei die Strahlführungsvorrichtung aus einem Lichtleiter besteht, und der Aussendekopf durch einen Halterungsantrieb gehaltert wird, der zumindest einen Mechanismus aufweist, um eine Horizontaldrehung durchzuführen, ein horizontales Ausfahren oder Einziehen, eine Vertikaldrehung und einen Ausfahr- oder Einziehvorgang.
wobei die Strahlführungsvorrichtung aus einem Lichtleiter besteht, und der Aussendekopf durch einen Halterungsantrieb gehaltert wird, der zumindest einen Mechanismus aufweist, um eine Horizontaldrehung durchzuführen, ein horizontales Ausfahren oder Einziehen, eine Vertikaldrehung und einen Ausfahr- oder Einziehvorgang.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Aussendekopf durch
den Halterungsantrieb gehaltert und angetrieben, und besteht
die Strahlführungsvorrichtung aus einem flexiblen
Lichtleiter. Selbst ein optischer Führungskanal mit
komplizierter Form, durch welchen keine direkte Beobachtung
erfolgen kann, kann daher einfach den Laserstrahl zu dem zu
bearbeitenden Abschnitt übertragen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht des Gesamtaufbaus und
eines Beispiels für die Anbringung einer ersten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht des Aufbaus der ersten
Ausführungsform der Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine Längsschnittansicht des Gesamtaufbaus und
eines Beispiels für die Anbringung einer zweiten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine Ansicht des Aufbaus der zweiten
Ausführungsform der Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Längsschnittansicht des Gesamtaufbaus und
eines Beispiels für die Anbringung einer dritten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 6 eine Ansicht des Aufbaus der dritten
Ausführungsform der Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 eine Längsschnittansicht eines abgeänderten
Beispiels für die dritte Ausführungsform der
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 8 eine Längsschnittansicht des Gesamtaufbaus und
eines Beispiels für die Anbringung einer vierten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatüreinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 9 eine Längsschnittansicht der vierten
Ausführungsform der Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung, während
der Ausführung des Schweißens eines Abschnitts des
unteren Abschnitts eines Abschirmkörpers;
Fig. 10 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer fünften
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 11 eine Ansicht eines Ausrichtungsmechanismus für ein
reflektierendes Teil bei einer sechsten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 12 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer siebten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 13 eine Ansicht eines reflektierenden Spiegels bei
der siebten Ausführungsform der Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 14 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer achten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 15 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer neunten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 16 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer zehnten
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 17 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer elften
Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 18 eine Längsschnittansicht eines Aufbaus einer
zwölften Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 19 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer
dreizehnten Ausführungsform einer Laserwartungs-
und Reparatureinrichtung gemäß der Erfindung; und
Fig. 20 eine Längsschnittansicht des Aufbaus einer
konventionellen Laserbearbeitungseinrichtung.
Nunmehr wird eine Laserwartungs- und Reparatureinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf verschiedene
Ausführungsformen auf der Grundlage der beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Wie aus der voranstehenden
Beschreibung bereits deutlich wird, ist bei der
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung die Strahlführungsvorrichtung zur
Übertragung eines Laserstrahls verbessert, ein Aussendekopf
zum Bündeln und Ausstrahlen des Laserstrahls, und eine
Einheit zur Betätigung des Aussendekopfes aus der Ferne, um
eine Nutzung eines Laserstrahls mit hoher Energiedichte zu
ermöglichen. Zufriedenstellende Auswirkungen lassen sich
durch eine entsprechende Kombination erzielen, aber auch
durch Einsatz einer einzelnen dieser Maßnahmen. Bei den
Ausführungsformen, die nachstehend geschildert werden, werden
die Verbesserungen bei der Strahlführungsvorrichtung und dem
Aussendekopf einzeln geschildert, jedoch können diese
Ausführungsformen miteinander kombiniert eingesetzt werden.
Zuerst wird eine erste Ausführungsform einer Laserwartungs-
und Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Kernreaktordruckbehälter 1 so dargestellt,
daß sein oberer Deckel entfernt ist. Ein zylindrischer
Abschirmkörper 2 als Konstruktion in einem Kernreaktor ist in
dem Kernreaktordruckbehälter 1 vorgesehen. Das untere Ende
des Abschirmkörpers 2 ist mit dem Boden des
Kernreaktordruckbehälters 1 verschweißt. Eine gitterartige
obere Kernplatte 3 ist am oberen Abschnitt des
Abschirmkörpers 2 befestigt, und eine
Reaktorkernhalterungsplatte 4, die kreisförmige Löcher
aufweist, die in gleichem Abstand vorgesehen sind, ist an dem
mittleren Abschnitt durch Bolzen befestigt.
Eine Brennstoffanordnung ist normalerweise zwischen der
oberen Kernplatte 3 und der Reaktorkernhalterungsplatte 4
angebracht. Im Falke einer Reihe vorsorglicher Wartungs- und
Reparaturvorgänge, beispielsweise Inspektion und Überprüfung
in dem Abschirmkörper 2, ist es erforderlich, die
Brennstoffanordnung durch eine Brennstoffaustauscheinheit zu
entfernen, und eine Betriebseinheit von dem Gitter der oberen
Kernplatte 3 aus einzuführen. Die Innenabmessungen des
Gitters zum Einführen der Betriebseinheit betragen etwa
290 mm.
Um zu verhindern, daß das Personal der Strahlung ausgesetzt
wird, werden die Wartungsvorgänge in dem
Kernreaktordruckbehälter 1 ferngesteuert unter Wasser dadurch
ausgeführt, daß die Konstruktion in dem Reaktor in Wasser
eingetaucht ist. Die Wassertiefe bis zum untersten Abschnitt
des Abschirmkörpers 2 beträgt etwa 25 m.
Ein Betriebsboden 5 ist oberhalb des
Kernreaktordruckbehälters 1 angebracht. Eine
Laserstromversorgungsquelle 6 und ein Laseroszillator 7, der
an die Laserstromversorgungsquelle 6 angeschlossen ist, sind
auf dem Betriebsboden 5 angebracht. Eine
Strahlführungsvorrichtung 8, welche die Funktionen hat,
angehoben zu werden, horizontal gedreht zu werden, und sich
in Horizontalrichtung von dem Betriebsboden 5 zum unteren
Abschnitt in dem Abschirmkörper 2 zu bewegen, ist an den
Laseroszillator 7 angeschlossen.
Die Strahlführungsvorrichtung 8 weist ein erstes
Strahlführungsteil 9a auf, welches horizontal an den
Laseroszillator 7 angeschlossen ist, wie in Fig. 2(a)
gezeigt ist, sowie ein zweites Strahlführungsteil 9b, welches
einen ersten Drehmechanismus 10a aufweist, und vertikal an
das Ende des ersten Strahlführungsteils 9a angeschlossen ist.
Ein drittes Strahlführungsteil 9c mit großem Durchmesser ist
vertikal an das zweite Strahlführungsteil 9b angeschlossen,
und ein viertes Strahlführungsteil 9d mit kleinem Durchmesser
ist in das dritte Strahlführungsteil 9c eingeführt.
Ein erster Ausfahr- und Einziehmechanismus 11a ist an der
dritten Strahlführungsvorrichtung 9c und dem vierten
Strahlführungsteil 9d befestigt, und das vierte
Strahlführungsteil 9d wird in das dritte Strahlführungsteil
9c eingeführt oder aus diesem abgezogen, so daß es durch die
Betätigung des ersten Ausfahr- oder Einziehmechanismus 11a in
Vertikalrichtung gestreckt werden kann.
Ein fünftes Strahlführungsteil 9e und ein sechstes
Strahlführungsteil 9f sind, wie in Fig. 2(b) an der Seite
gezeigt ist, mit dem Ende des vierten Strahlführungsteils 9d
in Horizontalrichtung verbunden. Ein siebtes
Strahlführungsteil 9g und ein achtes Strahlführungsteil 9h
sind, wie in Fig. 2(a) gezeigt, an das Ende des sechsten
Strahlführungsteils 9f angeschlossen. Ein zweiter
Drehmechanismus 10b ist an dem fünften Strahlführungsteil 9e
vorgesehen. Ein zweiter Ausfahr- und Einziehmechanismus 11b
für das horizontale Ausfahren bzw. Einziehen ist an dem
siebten Strahlführungsteil 9g vorgesehen, welches einen
großen Durchmesser hat, und an dem achten Strahlführungsteil
9h mit kleinem Durchmesser.
Ein Aussendungskopf 12 ist am Ende des achten
Strahlführungsteils 9h befestigt. Ein erstes reflektierendes
Teil 13a (Spiegel) ist in das Ende des ersten
Strahlführungsteils 9a eingeführt, ein zweites
reflektierendes Teil 13(b) Spiegel ist in den unteren
Abschnitt des vierten Strahlführungsteils 9d eingeführt, und
ein Sammelteil 14 (Linse) ist in den Aussendungskopf 12
eingeführt.
Bei einem derartigen Aufbau wird die
Laserstromversorgungsquelle 6 in Betrieb gesetzt, die auf dem
Betriebsboden 5 angebracht ist, wird eine Spannung an den
Laseroszillator 7 angelegt, und wird ein Laserstrahl 15 (vgl.
Fig. 1) ausgesandt. Der von dem Laseroszillator 7
ausgesandte Laserstrahl 15 wird von dem ersten
reflektierenden Teil 13a in dem ersten Strahlführungsteil 9a
der Strahlführungsvorrichtung 8 reflektiert, gelangt durch
das zweite bis vierte Strahlführungsteil 9b bis 9d, wird von
dem zweiten reflektierenden Teil 13b reflektiert, gelangt
durch das fünfte bis achte Strahlführungsteil 9e bis 9h, und
wird so gebündelt, daß ein Punkt mit gewünschtem Durchmesser
auf der zu behandelnden Oberfläche 16 durch das Sammelteil 14
ausgebildet wird.
Der erste und zweite Drehmechanismus 10a, 10b und der erste
und zweite Ausfahr- oder Einziehmechanismus 11a, 11b der
Strahlführungsvorrichtung 8 werden so betätigt, daß eine
Abtastung des Aussendungskopfes 12 in der Nähe der Oberfläche
16, die bearbeitet werden soll, in dem
Kernreaktordruckbehälter 1 einschließlich der Konstruktion in
dem Reaktor oder der Düse durchgeführt wird, der Laserstrahl
15 wird zur Oberfläche 16 geschickt, die bearbeitet werden
soll, und es werden vorsorgliche Wartungs- oder
Reparaturvorgänge durchgeführt.
Bei dieser ersten Ausführungsform weist die
Strahlführungsvorrichtung 8 die Funktion auf, eine Drehung
und ein Herausfahren oder Einziehen durchzuführen, um eine
Übertragung des Laserstrahls 15 durch den optischen
Führungskanal (Laserstrahlübertragungsweg) zu ermöglichen,
der in der Strahlführungsvorrichtung 8 vorgesehen ist, und um
den Aussendungskopf 12 so zu treiben, daß er den Laserstrahl
auf die zu bearbeitende Oberfläche 16 ausstrahlt. Daher kann
sich der Ausstrahlungskopf 12 einfach an die zu bearbeitende
Oberfläche 16 annähern, so daß er dieser gegenüberliegt.
Da der Laseroszillator 7 auf dem Betriebsboden 5 angeordnet
ist, der räumlich getrennt ist, kann der Laserstrahl 15 mit
hoher Energiedichte von dem Laseroszillator 7 mit großen
Abmessungen ausgegeben werden. Vorsorgliche Wartungs- und
Reparaturvorgänge, beispielsweise Laser-Stoßverformung,
Schmelzen, Plattieren oder Schweißen können bei der
Oberfläche 16, die bearbeitet werden soll, in dem
Kernreaktordruckbehälter 1 einschließlich der Anordnung in
dem Reaktor oder der Düse durch diesen Aussendevorgang
durchgeführt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4
eine zweite Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
In den Fig. 3 und 4 werden entsprechende Bezugszahlen wie
in den Fig. 1 und 2 entsprechend bezeichnet, und erfolgt
nachstehend nicht unbedingt eine erneute Beschreibung.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform im wesentlichen darin, daß nur eine
Laserstromversorgungsquelle 6 auf einem Betriebsboden
angebracht ist, ein Laseroszillator 7 an die
Laserstromversorgungsquelle 6 über ein Leitungskabel 17
angeschlossen ist, und der Laseroszillator 7 in einem
Kernreaktordruckbehälter 1 zusammen mit einer
Laserstrahlaussendungseinheit 18 angebracht ist
(einschließlich einer nachstehend noch genauer erläuterten
flüssigkeitsdichten Anordnung, der Strahlführungsvorrichtung
8 und des Laseraussendungskopfes 12). Durch diese Anordnung
wird die Entfernung zwischen dem Laseroszillator 7 und der zu
bearbeitenden Oberfläche 16 verkürzt, so daß die
Positioniergenauigkeit beim Aussenden des Laserstrahls
verbessert werden kann. Da das Strahlführungsteil der
Strahlführungsvorrichtung 8 verkürzt ist, wird die
Installation der Laserstrahlaussendungseinheit 18
erleichtert.
Die Laserstrahlaussendungseinheit 18 weist einen
Laseroszillator 7 auf, wie er bei der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, einen flüssigkeitsdichten Behälter 19,
eine Strahlführungsvorrichtung 8 und einen
Laseraussendungskopf 12. Der flüssigkeitsdichte Behälter 19
ist mit einem Laserdurchlaßfenster 20 versehen, um den
Laserstrahl 15 durchzulassen, der von dem Laseroszillator 7
ausgesandt wird, wie in Fig. 4(a) gezeigt ist. Ein erstes
Strahlführungsteil 9a ist so angeschlossen, daß es das
Laserdurchlaßfenster 20 des flüssigkeitsdichten Behälters 19
abdeckt. Der übrige Aufbau ist im wesentlichen so wie bei der
ersten Ausführungsform, und daher erfolgt hier keine erneute
Beschreibung.
Bei diesem Aufbau wird der Laserstrahl 15 von dem
Laseroszillator 7 von dem Laserdurchlaßfenster 20 des
flüssigkeitsdichten Behälters 19 in das erste
Strahlführungsteil 9a eingeführt, auf die zu bearbeitende
Oberfläche 16 über das Sammelteil 14 des Aussendungskopfes 12
gebündelt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, wobei
eine Reflexion durch das erste reflektierende Teil 13a
auftritt, und wird eine vorsorgliche Wartungs- oder
Reparaturoperation, beispielsweise Laser-Stoßverformung,
Schmelzen oder Schweißen bei der zu bearbeitenden Oberfläche
16 in dem Kernreaktordruckbehälter 1 einschließlich des
Aufbaus in dem Reaktor oder der Düse durchgeführt.
Da der erste und zweite Drehmechanismus 10a, 10b und der
erste und zweite Ausfahr- oder Einziehmechanismus 11a, 11b
der Strahlführungsvorrichtung 8 so betrieben werden, daß sie
eine Abtastung der zu bearbeitenden Oberfläche 16 durch den
Laseraussendungskopf gestatten, kann der gesamte zu
bearbeitende Bereich erreicht werden.
Bei der zweiten Ausführungsform kann die Entfernung zwischen
dem Laseroszillator 7 und der zu bearbeitenden Oberfläche 16
verkürzt werden, und daher läßt sich die
Positioniergenauigkeit bezüglich der Aussendung des
Laserstrahls einfach erhöhen. Da das Strahlführungsteil,
welches mit hoher relativer Positionsgenauigkeit bei der
Anbringung installiert werden muß, verkürzt werden kann,
können darüber hinaus die Vorgänge bei der Installation
erleichtert werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6
eine dritte Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
In Fig. 5 und 6 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie
jene in den Fig. 1 bis 4 entsprechende Teile, und erfolgt
nachstehend nicht unbedingt eine erneute Beschreibung.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten
Ausführungsform hauptsächlich darin, daß ein zentraler
Pfeiler 21 auf einer oberen Kernplatte 3 angebracht ist, eine
Dreheinheit 22 für eine horizontale Drehbewegung mit dem
zentralen Pfeiler 21 als Zentrum vorgesehen ist, eine Schiene
23 auf die Dreheinheit 22 aufgelegt ist, ein beweglicher
Schlitten 24 sich auf der Schiene 23 bewegen kann, und eine
Laserstrahlaussendeeinheit 18 mit einem flüssigkeitsdichten
Behälter 19 und einer Strahlführungsvorrichtung 8 auf dem
beweglichen Schlitten 24 vorgesehen ist.
Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Abschnitt A von Fig. 5. Ein
vertikales Rad 25 ist an dem unteren Abschnitt des Endes der
Dreheinheit 22 befestigt, und das Rad 25 bewegt sich entlang
der oberen Endoberfläche der Oberkante 2a der Abschirmung.
Ein horizontales Rad 26, welches sich entlang der oberen
Innenoberfläche der Oberkante 2a der Abschirmung bewegt, ist
an dem unteren Abschnitt der Dreheinheit 22 über ein
Montageteil 27 für das horizontale Rad befestigt.
Bei dieser dritten Ausführungsform wird die Dreheinheit 22
horizontal mit dem auf der oberen Kernplatte 3 angebrachten
zentralen Pfeiler 21 als Zentrum gedreht. Da der
flüssigkeitsdichte Behälter 19, der den Laseroszillator 7
enthält, auf dem beweglichen Schlitten 24 angebracht ist, der
auf der Dreheinheit 22 angeordnet ist, kann die
Laserstrahlaussendungseinheit 18 in Horizontalrichtung bewegt
werden. Der Aussendekopf 12 der Laserstrahlaussendeeinheit 18
ist über den Ausfahr- oder Einziehmechanismus, der an dem
Strahlführungsteil befestigt ist, in Vertikalrichtung
beweglich. Ein reflektierendes Teil 13 (Spiegel) ist in dem
Strahlführungsteil angeordnet, und ein Sammelteil 14 (Linse)
ist mit dem Laserstrahlaussendekopf 12 zusammengebaut
vorgesehen.
Bei der dritten Ausführungsform ist die aus der Ferne
angetriebene Dreheinheit an der oberen Kernplatte 3 eines
Reaktorkerns über den zentralen Pfeiler 21 vorgesehen, und
sind der bewegliche Schlitten 24 und die
Laserstrahlaussendungseinheit 18 an der Dreheinheit 22
angeordnet. Da der Laserstrahlaussendekopf 12 drei
Freiheitsgrade aufweist, nämlich für die Horizontaldrehung,
das horizontale Ausfahren und das vertikale Anheben, zu der
zu bearbeitenden Oberfläche 16 hin, wenn die Innenoberfläche
in der Abschirmung 12 als die zu bearbeitende Oberfläche 16
verwendet wird, können die vorsorglichen Wartungs- und
Reparaturvorgänge wie beispielsweise Laser-Stoßverformung,
Schmelzen, Plattieren oder Schweißen erleichtert werden.
Da die Dreheinheit 22 glatt zu einer Drehbewegung durch das
vertikale Rad 25 und das horizontale Rad 26 angetrieben
werden kann, die auf dem Oberrand 2a des Abschirmkörpers 2
ablaufen, lassen sich vorsorgliche Wartungsvorgänge in dem
Kernreaktor noch weiter erleichtern.
Fig. 7 zeigt ein anderes, abgeändertes Beispiel für die
dritte Ausführungsform, bei welchem gleiche oder
entsprechende Teile wie in Fig. 6 mit gleichen oder
entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind. In Fig. 7
stellt die untere Oberfläche des Oberrandes 2a der
Abschirmung die zu bearbeitende Oberfläche 16 dar, und wird
eine vorsorgliche Wartungs- und Reparaturoperation für die zu
bearbeitende Oberfläche 16 durchgeführt.
Bei der dritten Ausführungsform ist ein drittes
reflektierendes Teil 13c zwischen dem Ende eines
Laserstrahlaussendekopfes 12 und dem Sammelteil 14
angeordnet. Ein horizontaler Laserstrahl 15, der von dem
zweiten reflektierenden Teil 13b über das Sammelteil 14
ausgesandt wird, wird nach oben in Richtung senkrecht dazu
reflektiert, und der Laserstrahl 15 wird auf die zu
bearbeitende Oberfläche 16 der unteren Oberfläche des
Oberrandes 2a der Abschirmung geschickt. Daher kann die zu
bearbeitende Oberfläche 16, die an dem nach unten gerichteten
Abschnitt der unteren Oberfläche des Oberrandes 2a der
Abschirmung vorgesehen ist, von dem Laserstrahl 15 sicher
bestrahlt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9
eine vierte Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
Fig. 8 zeigt die Reparatur in der Nähe des geschweißten
Abschnitts eines Oberrandes der Abschirmung, Fig. 9 zeigt
den Zustand, in welchem der geschweißte Abschnitt des unteren
Abschnitts der Abschirmung repariert wird, wobei dieselben
Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 7 zur Bezeichnung
gleicher oder entsprechender Teile verwendet werden, und
insoweit keine erneute Beschreibung erfolgt.
Bei der vierten Ausführungsform ist ein entfernt angeordneter
Antrieb 28 vorgesehen, der einen Drehmechanismus, einen
Ausfahrmechanismus und einen Vertikalanhebungsmechanismus
aufweist, und zwar an der oberen Kernplatte 3 eines
Reaktorkerns vorgesehen, und ist in dem entfernten Antrieb 28
ein flüssigkeitsdichter Behälter 19 vorgesehen, der einen
Laseroszillator 7 enthält. Der flüssigkeitsdichte Behälter 19
ist im Wasser in dem Reaktor in dem Kernreaktordruckgefäß 1
angeordnet, und eine Laserstrahlaussendeeinheit 18 weist eine
Strahlführungsvorrichtung 8 auf, die mit mehreren
Strahlführungsteilen und dem lichtdurchlässigen
Laserdurchlaßfenster 20 des flüssigkeitsdichten Behälters 19
kombiniert ist.
Bei der Installation des getrennten Antriebs 28 auf der
oberen Kernplatte 3 des Reaktorkerns wird die
Laserstrahlaussendeeinheit 18 an dem oberen und unteren
Abschnitt des entfernten Antriebs 28 in jenem Zustand
angebracht, in welchem sie im Schnitt eine Form aufweist, die
kleiner ist als jene des Gitters der oberen Kernplatte 3.
Nachdem dann der Laserstrahlaussendekopf 12 an dem zu
bearbeitenden Ort durch entsprechende Einstellung der
Freiheitsgrade, nämlich vertikal, Drehen und Ausfahren, der
entfernten Antriebsvorrichtung 28 angeordnet wurde, und der
Laserstrahlaussendekopf 12 die zu bearbeitende Oberfläche 16
dadurch abtastet, daß der Drehmechanismus 10 und der Ausfahr-
oder Einziehmechanismus 11 der Laserstrahlaussendeeinheit 18
eingesetzt wird, erfolgt der Betrieb.
Der entfernte Antrieb 28 ist so aufgebaut, daß der Ausfahrarm
30 eines X-Verbindungsgliedes und ein Körper 31 in einem
zylindrischen Gehäuse 29 aufgenommen sind, welches einen
Außendurchmesser von 270 mm und eine Gesamtlänge von 400 mm
aufweist. Der Körper 31 weist einen Hebemechanismus (nicht
gezeigt) für den Laserstrahlaussendekopf 12 der
Laserstrahlaussendeeinheit 18 auf, und die Freiheitsgrade des
Körpers 3 sind drei Freiheitsgrade, nämlich eine
Horizontaldrehung, ein horizontales Ausfahren und ein
vertikales Anheben. Der Betriebshub beträgt +180° beim Drehen, etwa 2000 mm beim Ausfahren, und etwa 2000 mm beim vertikalen Anheben, so daß sich ein Betriebsbereich ergibt, bei welchem die gesamte Innenwandfläche des Abschirmkörpers 1 zum Zeitpunkt der Anbringung im Zentrum des Reaktorkerns abgedeckt wird.
vertikales Anheben. Der Betriebshub beträgt +180° beim Drehen, etwa 2000 mm beim Ausfahren, und etwa 2000 mm beim vertikalen Anheben, so daß sich ein Betriebsbereich ergibt, bei welchem die gesamte Innenwandfläche des Abschirmkörpers 1 zum Zeitpunkt der Anbringung im Zentrum des Reaktorkerns abgedeckt wird.
Wenn der Ausfahrarm 30 einfährt, sind der an dem Körper 31
vorgesehene Hebemechanismus, der Körper 31, und der
Ausfahrarm 30 in dem Gehäuse 29 aufgenommen. Daher kann es
durch das Loch der Reaktorkernhalterungsplatte 4
hindurchgehen, und kann für den Einsatz in dem Abschirmkörper
2 des unteren Abschnitts der Reaktorkernhalterungsplatte 4
eingesetzt werden.
Fig. 9 zeigt einen Zustand, in welchem der untere
geschweißte Abschnitt des Abschirmkörpers 2 die zu
bearbeitende Oberfläche 16 darstellt, und das
Strahlführungsteil 9 vertikal ausgefahren ist, und der
Laserstrahlaussendungskopf 12 der zu bearbeitenden Oberfläche
16 gegenüberliegt, wobei kein wesentlicher Unterschied zu der
in Fig. 8 dargestellten Anordnung vorhanden ist, und daher
keine erneute Beschreibung erfolgt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 eine fünfte
Ausführungsform einer Laserwartungs- und Reparatureinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform hauptsächlich in der Hinsicht, daß das erste
bis vierte Strahlführungsteil 9a bis 9d im wesentlichen
jeweils als ausreichend flüssigkeitsdichte Anordnungen
ausgebildet sind, die Strahlführungsteile 9b und 9c
miteinander drehbar ausgebildet sind, und die
Strahlführungsteile 9c, 9d so ausgebildet sind, daß sie
ausgefahren werden können, während die Flüssigkeitsabdichtung
aufrechterhalten bleibt.
Ein Paar aus einem oberen und einem unteren Lager 32 ist
daher auf dem Außenumfang des zweiten Strahlführungsteils 9b
so vorgesehen, daß das dritte Strahlführungsteil 9c gedreht
wird, es ist ein O-Ring 33 vorgesehen, und die obere
Außenoberfläche des dritten Strahlführungsteils 9c ist
flüssigkeitsdicht. Ein Drehantriebsmotor 34 ist an der
Außenseite des zweiten Strahlführungsteils 9b vorgesehen, ein
erstes Zahnrad 35a ist auf der Drehwelle des Motors 34
angebracht, und ein zweites Zahnrad 35b, welches sich im
Eingriff mit dem ersten Zahnrad 35a dreht, ist auf dem oberen
Außenumfang des dritten Strahlführungsteils 9c angeordnet.
Ein Flansch 36 ist am oberen Ende des vierten
Strahlführungsteils 9d vorgesehen, welches das zweite
reflektierende Teil 13b enthält, das in das dritte
Strahlführungsteil 9c eingeführt wurde, ein O-Ring 37 steht
im Eingriff mit der Außenoberfläche des Flansches 36,
weiterhin ist ein inneres kreisringförmiges Teil 38 auf der
Innenoberfläche des unteren Endes eines dritten
Strahlführungsteils 9c angeordnet, steht der O-Ring 37 mit
dem kreisringförmigen Teil 38 im Eingriff, und werden das
dritte Strahlführungsteil 9c und das vierte
Strahlführungsteil 9d durch das Paar aus dem oberen und dem
unteren O-Ring 37 flüssigkeitsdicht gehalten.
Diese fünfte Ausführungsform weist das zweite
Strahlführungsteil 9b und das dritte Strahlführungsteil 9c
auf, die miteinander durch einen Drehmechanismus 10a drehbar
sind, der aus dem Motor 34 und den Zahnrädern 35a, 35b
besteht, während eine flüssigkeitsdichte Halterung durch das
Lager 32 und dem O-Ring 33 erzielt wird, und weist das dritte
Strahlführungsteil 9c und das vierte Strahlführungsteil 9d
auf, die durch den Ausfahr- oder Einziehmechanismus 11a
ausgefahren bzw. eingezogen werden können, während eine
flüssigkeitsdichte Abdichtung durch den O-Ring 37
sichergestellt wird.
Bei der fünften Ausführungsform breitet sich daher der
Laserstrahl 15 in der Atmosphäre aus, die geringere Verluste
als Wasser aufweist, und daher können die Verluste weiter
verringert werden, und die Ausgangsleistung des
Laseroszillators 7 verringert werden. Es kann aber auch die
Ausgangsleistung des Laseroszillators 7 erhöht werden; soweit
die optische Festigkeit des optischen Systems des
Laserstrahlaussendungskopfes 12 dies zuläßt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11(a) und
11(b) eine sechste Ausführungsform einer Laserwartungs- und
Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
geschildert.
Bei dieser sechsten Ausführungsform ist ein erster Motor 39
und ein zweiter Motor 40 als zwei Motoren vorgesehen, die in
einem Strahlführungsteil 9 angeordnet sind, um durch Drehung
reflektierende Teile auszurichten, die entfernt in dem
Strahlführungsteil 9 angeordnet sind.
Bei der sechsten Ausführungsform sind der erste und zweite
Motor 39 bzw. 40, welche das Betätigungsglied und die
Zentriermeßeinheit des reflektierenden Teils 13 bilden
sollen, so vorgesehen, daß eine Fernausrichtung in dem Winkel
des reflektierenden Teils 13 ermöglicht wird, wodurch ein
Mechanismus ausgebildet wird, der zur Drehausrichtung um die
Achsen dient, die sich linear voneinander wegbewegen. Selbst
wenn eine Positionsabweichung infolge der Reflexion des
Strahlführungsteils 9 auftritt, kann eine Fernausrichtung
durch den Ausrichtungsmechanismus erfolgen, und kann die
vorsorgliche Wartungs- und Reparaturoperation durchgeführt
werden, ohne die Operation zu unterbrechen. Statt des
reflektierenden Teils 13 kann auch ein Prisma eingesetzt
werden.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird ein
rohrförmiges Strahlführungsteil statt des Lichtleiters als
Strahlführungsteil verwendet. Daher kann der Laserstrahl in
der Atmosphäre übertragen werden, und kann ein Laserstrahl
mit höherer Energiedichte übertragen werden als im Falle des
Lichtleiters. Da die Laserstrahlen, die in dem
Strahlführungsteil geführt werden, im wesentlichen parallel
ausgebildet werden, werden darüber hinaus die Anforderungen
an das Bündeln am Laserstrahlaussendekopf abgemildert.
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform beschrieben,
bei welcher ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte dadurch
ausgesandt werden kann, daß die optischen Festigkeiten der
Bauteile des Laserstrahlaussendungskopfes erhöht werden.
Fig. 12 zeigt schematisch die siebte Ausführungsform einer
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 12 gezeigt, weist der
Aussendekopf 12 der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung,
der in Flüssigkeit angeordnet ist, ein Sammelteil 14 zum
Bündeln des Laserstrahls 15 auf, der von einem (nicht
dargestellten) Laseroszillator über eine
Strahlführungsvorrichtung übertragen wird, ein optisches
Fenster 41 zum Abdichten von Flüssigkeit, damit das
Sammelteil 14 in Luft gehalten wird (innerhalb des
Strahlführungsteils), und einen reflektierenden Spiegel 42,
um den gebündelten Laserstrahl 15 so zu reflektieren, daß er
zur zu bearbeitenden Oberfläche 16 ausgesandt wird.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß dieser
siebten Ausführungsform bringt, wie in Fig. 12 gezeigt, der
Aussendekopf 12 der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung,
die in der Flüssigkeit angebracht ist, den reflektierenden
Spiegel 42 in der Flüssigkeit an, und ordnet das optische
Fenster 41 in der Nähe des Sammelteils 15 an, und daher wird
die Aussendefläche für den Laserstrahl, der zum optischen
Fenster 41 ausgesandt wird, vergrößert, und kann die
Standfestigkeit des optischen Fensters 41 auf einen Wert der
Energiedichte oder weniger verringert werden, bei welcher
Beschädigungen auftreten.
Darüber hinaus reflektiert der reflektierende Spiegel 42 den
Laserstrahl nicht durch den reflektierenden Film an der
Oberfläche, sondern infolge der Totalreflexion auf der
rückwärtigen Oberfläche.
Fig. 13 zeigt den Aufbau des reflektierenden Spiegels 42.
Der reflektierende Spiegel 42 weist beispielsweise ein
transparentes oder lichtdurchlässiges Teil 43 aus Quarzglas
auf, und eine reflektierende Schicht 44, die auf der
rückwärtigen Oberfläche des Teils 43 vorgesehen ist.
Wenn der Laserstrahl 15 auf den Winkel des reflektierenden
Spiegels 42 so eingestellt wird, daß er auf die rückwärtige
Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils 43 in einem Winkel
einfällt, der größer ist als der kritische Winkel für
Totalreflexion an der Grenze zwischen dem lichtdurchlässigen
Teil 43 und dem reflektierenden Teil 44, wird der Hauptanteil
des Laserstrahls infolge der Totalreflexion reflektiert, mit
Ausnahme einer geringfügigen Fresnel-Reflexion auf der
Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils. Die optische
Festigkeit wird in diesem Fall etwa gleich 15 J/cm² in Bezug
auf die zweite harmonische Welle eines YAG-Lasers, und kann
die für die Ausführung der Bearbeitung erforderliche Energie
ordnungsgemäß reflektiert werden.
Wenn nur das lichtdurchlässige Teil aus Quarzglas vorgesehen
ist, ohne die reflektierende Schicht 44 vorzusehen, oder in
einem Fall, in welchem der reflektierende Spiegel 42 in der
Luft angebracht ist, wird der Hauptanteil der Laserstrahlung
durch das lichtdurchlässige Teil aus beispielsweise Quarzglas
ohne Totalreflexion durchgelassen, und daher kann kein
Einsatz als reflektierender Spiegel erfolgen.
Die reflektierende Schicht 44 kann aus einer Substanz
bestehen, die einen ausreichend kleineren Brechungsindex
aufweist als den Brechungsindex von etwa 1,4 in einem Fall,
in welchem das lichtdurchlässige Teil 43 aus Quarzglas
besteht. Selbstverständlich kann eine Vakuumschicht mit einem
Brechungsindex von 1,0 vorgesehen werden.
Die Vorteile des reflektierenden Spiegels 42 bestehen darin,
daß nicht nur die Beständigkeit gegen Energieeinwirkungen
verbessert ist, sondern auch keine Einschränkung bezüglich
der Wellenlänge besteht, wenn eine Wellenlänge des an dem
reflektierenden Film reflektierten Laserstrahls betrachtet
wird, wenn man sich den Einfallswinkel des Laserstrahls 15
zur Aufrechterhaltung der Totalreflexion über den kritischen
Winkel zur Änderung des Brechungsindex des Spiegelmediums
durch die Wellenlänge überlegt, und daher kann, wenn der
Einfallswinkel des Laserstrahls 15 größer als der kritische
Winkel für die Totalreflexion ist, der reflektierende Spiegel
42 auf einen freiwählbaren Winkel eingestellt werden. Bei dem
reflektierenden Spiegel 42 kann, obwohl der konventionelle
reflektierende Spiegel nur in dem festgelegten Winkel in
Bezug auf den Laserstrahl gehalten werden darf, der
Aussendungsort des Laserstrahls geändert werden, um einen
großen Bereich zu bearbeiten, durch Änderung des Haltewinkels
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches.
Der reflektierende Spiegel 42 gemäß der vorliegenden
Erfindung weist den Vorteil auf, daß er kostengünstig
hergestellt werden kann, da kein reflektierender Film mit
mehreren Schichten aus einem teuren dielektrischen Material
verwendet wird.
Bei der siebten Ausführungsform kann die Oberflächenänderung
des Konstruktionsmaterials dadurch in Wasser durchgeführt
werden, daß ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte
eingesetzt wird, was bislang infolge der Einschränkungen für
die optische Festigkeit der optischen Bauteile mit einem
Laserstrahl nicht möglich war.
Fig. 14 zeigt eine achte Ausführungsform einer
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Bei den jeweiligen folgenden
Ausführungsformen werden dieselben Bezugsziffern wie in Fig.
12 zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Bauteile
verwendet, und erfolgt keine erneute Beschreibung.
Wie in Fig. 14 gezeigt, weist der Aussendekopf 12 der
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, der in Flüssigkeit
angeordnet ist, ein Sammelteil 14 zum Bündeln des
Laserstrahls 15 auf, der von einem (nicht dargestellten)
Laseroszillator über Strahlführungsvorrichtungen übertragen
wird, und welches auch als Bauteil zur flüssigkeitsdichten
Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung dient, sowie einen
reflektierenden Spiegel 42 zum Reflektieren des gebündelten
Laserstrahls 15, um diesen auf die zu bearbeitende Oberfläche
16 auszustrahlen.
Die jeweiligen Bauteile sind die gleichen wie bei der siebten
Ausführungsform, jedoch ist bei dieser achten
Ausführungsform, anders als bei der siebten Ausführungsform,
die Strahlführungsvorrichtung durch das Sammelteil 14
flüssigkeitsdicht abgedichtet, ohne daß das optische Fenster
verwendet wird. Falls die eine Seite des Sammelteils 14 mit
einer Flüssigkeit in Berührung steht, die sich von Luft
unterscheidet, so ist der Brechungsindex der Flüssigkeit
größer als jener der Luft, und wird die Brennweite der Linse
länger als in Luft. Wenn die Flüssigkeit Wasser ist, so ist
die Brennweite etwa 1,3 mal so groß wie bei Luft. In diesem
Fall wird die Änderung der Brennweite infolge des Einflusses
der Flüssigkeit vorher ermittelt, und wird die Position des
Sammelteils 14 entsprechend nachgeregelt. Daher kann die
Einrichtung vereinfacht werden, da das optische Fenster zur
Abdichtung der Flüssigkeit nicht mehr erforderlich ist.
Fig. 15 zeigt schematisch eine neunte Ausführungsform einer
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 15 gezeigt ist, ist der Aussendekopf 12 der
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung in einer Flüssigkeit
angeordnet, und weist ein Sammelteil 14 zum Bündeln des
Laserstrahls 15 auf, der von einem (nicht dargestellten)
Laseroszillator über eine Strahlführungsvorrichtung
übertragen wird, und ein Bauteil zur flüssigkeitsdichten
Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung bildet, einen
reflektierenden Spiegel 42, um den gebündelten Laserstrahl 15
so zu reflektieren, daß er auf die zu bearbeitende Oberfläche
16 ausgestrahlt wird, und eine Düsenstrahldüse 9 zum
Einspritzen von Flüssigkeit, um eine Laserstrahlstreuung
hervorrufende Substanz von der zu bearbeitenden Oberfläche 16
zu entfernen. Bei der neunten Ausführungsform ist daher die
Flüssigkeits-Düsenstrahldüse 45 der achten Ausführungsform
hinzugefügt.
Wenn der Laserstrahl 15 mit hoher Energiedichte auf die zu
bearbeitende Oberfläche 16 geschickt wird, erzeugt die
Oberfläche des zu bearbeitenden Abschnitts ein Plasma, und in
diesem Fall werden Blasen durch das sich auf hoher Temperatur
befindende Plasma erzeugt. Darüber hinaus werden an der
Oberfläche des zu bearbeitenden Abschnitts anhaftende
Brennstoffhüllenteile entfernt, und schweben in der
Flüssigkeit. Diese Blasen oder Teile werden als eine
Laserstrahlstreuung hervorrufende Substanzen bezeichnet, und
wenn sich eine derartige Substanz auf dem optischen Pfad des
Laserstrahls 15 befindet, wird der Laserstrahl 15 gestreut,
so daß keine ausreichende Energie auf die zu bearbeitende
Oberfläche 16 aufgebracht wird.
Daher ist die Flüssigkeits-Düsenstrahldüse 45 vorgesehen, um
saubere Flüssigkeit einzuspritzen, aus welcher
Verunreinigungen durch ein Filter ausgefiltert werden, und
zwar auf die zu bearbeitende Oberfläche 16 hin zu spritzen,
während der Bearbeitung, um Laserstrahlstreuung hervorrufende
Substanzen wie beispielsweise Blasen oder
Brennstoffhüllenteile zu entfernen, so daß die
Laserstrahlstreuung hervorrufenden Substanzen wie
beispielsweise Blasen oder Brennstoffhüllenteile von dem
Emissionsabschnitt oder Laserstrahlpfad entfernt werden, so
daß immer ein Laserstrahl 15 mit ausreichender Energie
ausgesandt werden kann.
Der Aussendungskopf 12 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß
er ein Loch zur Verfügung stellt, um die Blasen der
Oberfläche des Sammelteils 14 durch den Fluß des Düsenstrahls
zu entfernen, so daß die Blasen oder Staub nicht in der Nähe
des Sammelteils 14 verbleiben, und die Blasen abgezogen
werden.
Fig. 16 zeigt eine zehnte Ausführungsform einer
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, weist der in Luft angeordnete
Aussendekopf 12 der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung
ein Sammelteil 14 zum Bündeln des Laserstrahls 15 auf, der
von einem (nicht gezeigten) Laseroszillator über
Strahlführungsvorrichtungen übertragen wird, und welches ein
Bauteil zur flüssigkeitsdichten Abdichtung der
Strahlführungsvorrichtung bildet, einen reflektierenden
Spiegel 42 zum Reflektieren des gebündelten Laserstrahls 15,
damit dieser an die zu bearbeitende Oberfläche 16 in Luft
ausgesandt werden kann, sowie eine Flüssigkeits-
Düsenstrahldüse 46 zur Erzeugung einer Flüssigkeitsschicht
auf der Oberfläche des Laserstrahlaussendeabschnitts.
Bei der Ausführung der Verbesserung der Oberflächen-
Restzugspannungen eines Konstruktionsmaterials ist die
Flüssigkeit zum Einschließen des Drucks des Plasmas
erforderlich, und ist es bei dieser Ausführung erforderlich,
den Laserstrahl 15 auf die zu verarbeitende Oberfläche 16 in
der Flüssigkeit auszusenden. Bei dieser zehnten
Ausführungsform wird jedoch eine Flüssigkeit durch eine
Düsenstrahldüse 46 auf die zu bearbeitende Oberfläche 16
aufgespritzt, und wird eine Flüssigkeitsschicht 47 auf der
Aussendeoberfläche erzeugt. Daher kann die Bearbeitung selbst
in Luft durchgeführt werden. Bei der zehnten Ausführungsform
kann daher die Bearbeitung in einem Fall durchgeführt werden,
in welchem die Flüssigkeit zum Zwecke einer anderen
Bearbeitung entfernt wurde, oder bei der Installierung die
Flüssigkeit noch nicht vollständig eingefüllt ist.
Fig. 17 zeigt schematisch eine elfte Ausführungsform einer
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 17 hervorgeht, ist der Aussendekopf 12 der
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, der in Flüssigkeit
angeordnet ist, zylindrisch einstückig mit dem Ende der
Strahlführungsvorrichtung 8 ausgebildet. Diese kann durch
einen Antriebsmechanismus in Umfangsrichtung gedreht oder in
Axialrichtung bewegt werden.
Der Laserstrahl von einem (nicht gezeigten) Laseroszillator
wird quer von dem Aussendekopf 12 über die
Strahlführungsvorrichtung 8 ausgesandt. Wenn bei einem
derartigen Aufbau die Innenoberfläche (die zu bearbeitende
Oberfläche 16) eines zylindrischen Werkstücks wie
beispielsweise eines Rohrs bearbeitet wird, sind das Ende der
Strahlführungsvorrichtung 8 und des Aussendekopfes 12 als
dünnerer Zylinder ausgebildet als der Innendurchmesser des
Rohrs, und daher kann die Bearbeitung eines Ortes erfolgen,
der bislang nur schwierig zu bearbeiten war.
Fig. 18 zeigt schematisch eine zwölfte Ausführungsform einer
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 18 gezeigt ist, weist der Aussendekopf 12 der
Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, der in einer
Flüssigkeit angeordnet ist, ein Sammelteil 14 zum Bündeln des
Laserstrahls 15 auf, welches von einem (nicht dargestellten)
Laseroszillator über eine Strahlführungsvorrichtung
übertragen wird, und welches ein Bauteil zur
flüssigkeitsdichten Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung
bildet, einen reflektierenden Spiegel 42 zum Reflektieren des
gebündelten Laserstrahls 15, damit dieser zur zu
bearbeitenden Oberfläche 16 ausgestrahlt werden kann, sowie
einen Ausrichtungsmechanismus zum Antrieb des reflektierenden
Spiegels 42 so, daß dieser ausgerichtet wird.
Der reflektierende Spiegel 42 kann den Laserstrahl 15 in eine
freiwählbare Richtung reflektieren und aussenden. Wenn bei
einer derartigen Anordnung eine lineare oder ebene, zu
bearbeitende Oberfläche 16 bearbeitet wird, ist der
Ausrichtungsmechanismus 48 in dem Aussendekopf 12 angeordnet,
so daß die Abmessungen des Aussendekopfes 12 erhöht werden,
jedoch kann der Mechanismus zum Antrieb des Aussendekopfes 12
während der Aussendung des Strahls angehalten werden, und
daher kann ein Fehler in Bezug auf die Aussendeposition
infolge eines durchgehenden Antriebs verhindert werden, und
darüber hinaus wird die optische Achse auf den freiwählbaren
Winkel in Schrägrichtung zum Aussenden des Laserstrahls
eingestellt.
Bei dieser zwölften Ausführungsform werden die Nachteile des
konventionellen reflektierenden Spiegels überwunden, der eine
Reflexion nur in einem vorbestimmten Winkel durchführen kann,
und kann der reflektierende Spiegel so eingeregelt werden,
daß er auf den freiwählbaren Winkel eingestellt wird, wenn
der Winkel größer als der kritische Winkel für den
Laserstrahl 15 mit hoher Energiedichte ist, so daß der
Aussendungsort des Laserstrahls dadurch geändert werden kann,
daß der Winkel des reflektierenden Spiegels geändert wird,
wodurch die Bearbeitung mit einem präzisen Laserstrahl
erleichtert wird.
Fig. 19 zeigt schematisch eine dreizehnte Ausführungsform
einer Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 19 hervorgeht, sind bei dieser dreizehnten
Ausführungsform die Laserstrahlführungsvorrichtung und der
Aussendekopfhalterungsantrieb getrennt.
Bei der dreizehnten Ausführungsform ist der Aussendekopf 12
der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung unter Flüssigkeit
angeordnet, verwendet einen Lichtleiter 49 als
Strahlführungsvorrichtung, und überträgt den Laserstrahl von
einem Laseroszillator 7, um ihn an die zu bearbeitende
Oberfläche 16 zu schicken.
Andererseits wird der Aussendekopf 12 in Vertikal- und
Querrichtung durch einen Halterungstreiber 50 angetrieben, um
hintereinander den Laserstrahl auf die zu bearbeitende,
lineare oder ebene Oberfläche 16 auszusenden, die bearbeitet
werden soll.
Bei einer derartigen Anordnung kann der Laserstrahl an den zu
bearbeitenden Abschnitt über einen kompliziert verlaufenden
optischen Führungspfad übertragen werden, der über einen
flexiblen Lichtleiter 49 nicht direkt beobachtet werden kann,
und daher kann der Laserstrahl über den optischen
Führungspfad übertragen werden, der zu einer komplizierten
Form gebogen ist, und kann der zu bearbeitende Abschnitt am
Ende eines derartigen optischen Führungspfades bearbeitet
werden.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Patentanspruch 1 wird, da der Laserstrahl durch das
rohrförmige Strahlführungsteil geführt wird, statt durch
einen Lichtleiter, der Laserstrahl durch die Atmosphäre
übertragen, so daß ein Laserstrahl mit höherer Energiedichte
als beim Einsatz des Lichtleiters übertragen werden kann.
Da sich parallele Strahlen einfach erzielen lassen, wenn der
Laserstrahl durch den leeren Raum übertragen wird, werden
darüber hinaus die Anforderungen bezüglich der Verringerung
des Vergrößerungsverhältnisses abgemildert, und lassen sich
infolge der Tatsache, daß die Brennweite vergrößert werden
kann, die Anforderungen an die Positionierung abmildern.
Da die Strahlführungsvorrichtung den Drehmechanismus sowie
den Ausfahr- oder Einziehmechanismus aufweist, kann sich der
Aussendekopf einfach an die zu bearbeitende Oberfläche
annähern, so daß er dieser gegenüberliegt. Andererseits kann
ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte zum Aussendekopf von
einem Laseroszillator mit großen Abmessungen übertragen
werden, der an einem getrennten Ort vorgesehen ist.
Wenn daher bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung diese bei einem
Kernreaktorbehälter verwendet wird, so kann die bei der
Konstruktion in dem Reaktor oder Kernreaktordruckbehälter zu
bearbeitende Oberfläche einschließlich einer Düse bearbeitet
werden, zum Zwecke der vorsorglichen Wartung und für
Reparaturvorgänge, beispielsweise Laser-Stoßverformung,
Schmelzen, Plattieren oder Schweißen.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 2 ist der Laseroszillator in dem flüssigkeitsdichten
Behälter aufgenommen, und daher kann die Entfernung zwischen
dem Laseroszillator und der zu bearbeitenden Oberfläche bei
Unterwasserbearbeitungsvorgängen verkürzt werden, und können
Übertragungsverluste des Laserstrahls verringert werden.
Darüber hinaus läßt sich die Positionierungsgenauigkeit
einfach vergrößern, kann das Strahlführungsteil verkürzt
werden, welches für die relative Positionsgenauigkeit
erforderlich ist, und daher werden die Vorgänge zum Zeitpunkt
der Installierung erleichtert.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 3 steht der zentrale Pfeiler auf einer oberen
Kernplatte eines oberen Abschnitts des Abschirmkörpers in dem
Kernreaktordruckbehälter, und da der Aussendekopf drei
Freiheitsgrade aufweist, nämlich Drehen, horizontales
Ausfahren und Einfahren, durch den Drehantrieb, der in einer
Entfernung über den zentralen Pfeiler angetrieben wird, und
durch den Dreh- und Ausfahr- und Einziehmechanismus der
Laserstrahlaussendeeinheit auf der oberen Kernplatte, kann
der Laserstrahl auf sichere Weise auf die zu bearbeitende
Oberfläche abgestrahlt werden, wodurch vorsorgliche Wartungs-
und Reparaturoperationen wie beispielsweise Laser-
Stoßverformung, Schmelzen, Plattieren oder Schweißen des
Kernreaktordruckbehälters und der Konstruktion in dem Reaktor
durchgeführt werden.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 4 sind das vertikale Rad und das horizontale Rad in
Berührung mit dem Oberrand des Abschirmkörpers an dem Ende
der Dreheinheit befestigt.
Da bei dieser Laserwartungs- und Reparatureinrichtung die
Dreheinheit durch das vertikale Rad und das horizontale Rad
glatt gedreht werden kann, die auf dem Oberrand des
Abschirmkörpers ablaufen, können die Wartungs- und
Reparaturvorgänge in dem Kernreaktor erleichtert werden.
Die Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 5
stellt den getrennten Antrieb zur Verfügung, der einen
Mechanismus für die Horizontaldrehung, das horizontale
Ausfahren und das vertikale Anheben aufweist, auf einer
oberen Kernplatte eines oberen Abschnitts eines
Abschirmkörpers in dem Kernreaktordruckbehälter, wobei die
Laserstrahlaussendeeinheit an der getrennten
Antriebsvorrichtung vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es einen
Betriebsbereich, der die gesamte Fläche der Innenwand des
Abschirmkörpers infolge des getrennten Antriebs abdecken
kann, welcher die drei Freiheitsgrade des Drehens in
Vertikalrichtung, des Ausfahrens in Horizontalrichtung und
des Anhebens in Vertikalrichtung aufweist, so daß der
Aussendekopf einfach zu der zu bearbeitenden Oberfläche in
dem Kernreaktordruckbehälter bewegt werden kann, wodurch
kontinuierlich auf wirksame Art und Weise die Folge der
Wartungs- und Reparaturvorgänge durchgeführt wird,
beispielsweise Inspektion und Reparatur.
Weiterhin wird der Aussendekopf von einem anderen Gitterloch
als dem Gitterloch der oberen Kernplatte aus eingeführt, bei
welcher der getrennte Antrieb vorgesehen ist, und können
Einschränkungen bezüglich der Abmessungen (Durchlaßbedingung
bezüglich der Reaktorkernhalterungsplatte) des Aussendekopfes
und des getrennten Antriebs abgemildert werden, wodurch der
Betrieb in der Abschirmung des unteren Abschnitts von der
Reaktorkernhalterungsplatte aus durchgeführt wird.
Die Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 6
stellt das Lager und den O-Ring zur Verfügung, die auf der
Außenoberfläche des Strahlführungsteils vorgesehen sind, den
Drehantriebsmotor, und das Zahnrad, welches auf der
Außenoberfläche des Strahlführungsteils vorgesehen ist, und
mit einem Zahnrad im Eingriff steht, welches an der Drehwelle
des Motors angebracht ist, und das eine Strahlführungsteil
und das andere Teil sind drehbeweglich angebracht, und können
in Bezug aufeinander durch den Motor (das Betätigungsglied)
gedreht werden. Das eine Teil und das andere Teil sind
ausdehnbar angebracht, und können in Bezug aufeinander
verlängert werden, durch den Ausfahr- oder
Einziehmechanismus. Das Strahlführungsteil ist
flüssigkeitsdicht ausgebildet, und gleichzeitig drehbar
angebracht, und daher kann das Strahlführungsteil gedreht
werden, während die Flüssigkeitsabdichtung aufrechterhalten
wird, und darüber hinaus kann das verlängerbar angebrachte
Strahlführungsteil ausgefahren oder eingezogen werden,
während die Flüssigkeitsabdichtung aufrechterhalten bleibt.
Die Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß Anspruch 7
stellt den Mechanismus zur Drehausrichtung um Achsen zur
Verfügung, die senkrecht zueinander verlaufen, durch einen
ersten und zweiten Motor, wobei der Mechanismus an einem
reflektierenden Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen
ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Winkel des
reflektierenden Teils geändert werden, während das
reflektierende Teil durch den ersten und zweiten Motor
zentriert wird. Selbst wenn daher infolge einer Ablenkung des
Strahlführungsteils eine Positionsabweichung auftritt, kann
dieses aus der Ferne ausgerichtet werden, und daher kann die
Durchführung des Bearbeitungsvorgangs in kurzer Zeit beendet
werden, ohne daß der Betrieb unterbrochen wird.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 8 weist der Aussendekopf ein optisches Fenster auf,
um ein Bauteil zur Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung
am Ende des optischen Führungskanals der
Strahlführungsvorrichtung zu bilden, und den Laserstrahl zu
übertragen, ein Sammelteil, welches an der Innenseite der
Strahlführungsvorrichtung oder an der Außenseite des
optischen Fensters der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen
ist, um den Laserstrahl zu bündeln, und einen reflektierenden
Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der durch das
Sammelteil gebündelt wurde, um den Strahl an einen zu
bearbeitenden Abschnitt auszusenden, und weist der
reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil auf, sowie
eine reflektierende Schicht, die auf der rückwärtigen
Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehen ist, und
aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und wird
der Laserstrahl durch die Totalreflexion an der Grenze
zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen
Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das optische Fenster in
der Nähe des Sammelteils als Abdichtungsteil des
Strahlführungsteils angeordnet, um die Ausstrahlfläche des
Laserstrahls auf das optische Fenster zu erhöhen. Daher wird
die Energiedichte des Laserstrahls in Bezug auf das optische
Fenster verringert) und kann entsprechend die Energie des
Laserstrahls erhöht werden, die von der
Strahlführungsvorrichtung übertragen werden kann.
Der reflektierende Spiegel gemäß der vorliegenden Erfindung
weist die reflektierende Schicht auf, die aus Vakuum oder
einem vorbestimmten Fluid besteht, auf der rückwärtigen
Oberfläche des Spiegels, um den Laserstrahl durch die
Totalreflexion der Grenze zwischen der rückwärtigen
Oberfläche des Spiegel 03626 00070 552 001000280000000200012000285910351500040 0002019742590 00004 03507s und der reflektierenden Schicht zu
reflektieren, und daher wird die Grenze bezüglich der
optischen Festigkeit des reflektierenden Films auf der
Oberfläche des reflektierenden Spiegels ausgeschaltet, so daß
ein Laser mit hoher Energiedichte eingesetzt werden kann.
Da bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 9 das Sammelteil auch zum Abdichtungsbauteil für das
Strahlführungsteil wird, kann das optische Fenster wegfallen.
Daher kann die Anordnung vereinfacht werden, und kann die
Einschränkung infolge der optischen Festigkeit des optischen
Fensters vollständig entfallen.
Da bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 10 die Flüssigkeits-Düsenstrahldüse zum Entfernen
einer Laserstrahlstreuung hervorrufenden Substanz an dem
Aussendekopf vorgesehen ist, können Blasen oder Staub
entfernt werden, die von dem zu bearbeitenden Abschnitt
stammen, und kann der Laserstrahl wirksam auf den zu
bearbeitenden Abschnitt ausgesandt werden.
Da bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 11 die Flüssigkeits-Düsenstrahldüse zur Erzeugung
einer Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche an dem
Aussendekopf vorgesehen ist, lassen sich entsprechende
Vorgänge selbst in Luft oder einer Flüssigkeit durchführen.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 12 ist das Ende der Strahlführungsvorrichtung
zylindrisch einstückig mit dem Aussendekopf ausgebildet, und
kann das Ende der Strahlführungsvorrichtung und des
Aussendekopfs bearbeitet werden, während eine Drehung in
Umfangsrichtung oder eine Bewegung in Axialrichtung erfolgt,
und kann insbesondere die Innenoberfläche des zylindrischen
Werkstücks einfach bearbeitet werden.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung gemäß
Anspruch 13 weist der reflektierende Spiegel den Mechanismus
zur Drehausrichtung um zueinander senkrechte Achsen durch den
ersten und zweiten Motor auf, und daher wird der
Einfallswinkel des Laserstrahls auf den reflektierenden
Spiegel innerhalb eines größeren Winkelbereiches als dem
kritischen Winkel für Totalreflexion eingestellt, und kann
der Laserstrahl in einer freiwählbaren Richtung für die
Bearbeitung reflektiert werden. Daher kann ein zu
bearbeitender Abschnitt mit großem Umfang kontinuierlich
bearbeitet werden, ohne den Aussendekopf zu bewegen.
Bei der Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach Anspruch
14 besteht die Strahlführungsvorrichtung aus einem
Lichtleiter, und wird der Aussendekopf durch einen
Halterungsantrieb gehaltert, der zumindest einen Mechanismus
aufweist, um eine Horizontaldrehung, ein Ausfahren oder
Einziehen in Horizontalrichtung, eine Vertikaldrehung und
Ausfahren oder Einziehen durchzuführen, so daß selbst der
optische Führungskanal mit komplizierter Form, der nicht
direkt beobachtet werden kann, einfach den Laserstrahl an den
zu bearbeitenden Abschnitt übertragen kann.
Es wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung aus der
voranstehenden Beschreibung deutlich geworden ist, und es
wird darauf hingewiesen, daß sich verschiedene Änderungen
bezüglich der Form, Konstruktion und Anordnung der
Ausführungsbeispiele vornehmen lassen, ohne vom Wesen und
Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen oder deren
sämtliche Vorteile zu opfern, wobei die voranstehend
geschilderten Ausführungsformen als bevorzugte oder
beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zu verstehen
sind.
Claims (14)
1. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, welche
aufweist:
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator zum Führen eines Laserstrahls angeschlossene Strahlführungsvorrichtung, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, wobei
die Strahlführungsvorrichtung ein rohrförmiges Strahlführungsteil aufweist, welches flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, ein reflektierendes Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen ist, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um Operationen bezüglich der Horizontaldrehung, des horizontalen Ausfahrens oder Einfahrens, des vertikalen Drehens und des vertikalen Ausfahrens oder Einfahrens durchzuführen.
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator zum Führen eines Laserstrahls angeschlossene Strahlführungsvorrichtung, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, wobei
die Strahlführungsvorrichtung ein rohrförmiges Strahlführungsteil aufweist, welches flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, ein reflektierendes Teil in dem Strahlführungsteil vorgesehen ist, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um Operationen bezüglich der Horizontaldrehung, des horizontalen Ausfahrens oder Einfahrens, des vertikalen Drehens und des vertikalen Ausfahrens oder Einfahrens durchzuführen.
2. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, welche
aufweist:
eine Laserstromversorgungsquelle, die außerhalb eines Kernreaktordruckbehälters angeordnet ist, und eine in dem Kernreaktordruckbehälter angeordnete Laserstrahlaussendeeinheit, die an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossen ist, wobei
die Laserstrahlaussendeeinheit einen Laseroszillator aufweist, der an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossen ist, einen flüssigkeitsdichten Behälter, der den Laseroszillator enthält, und mit einem Laserdurchlaßfenster versehen ist, eine Strahlführungsvorrichtung, die an das Laserdurchlaßfenster des flüssigkeitsdichten Behälters angeschlossen ist, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
die Strahlführungsvorrichtung mehrere rohrförmige Strahlführungsvorrichtungen mit flüssigkeitsdichtem Aufbau aufweist, die in Tandemanordnung mit dem flüssigkeitsdichten Behälter verbunden sind, reflektierende Teile in diesen Strahlführungsvorrichtungen vorgesehen sind, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um Operationen bezüglich einer Horizontaldrehung, eines horizontalen Ausfahrens oder Einziehens, einer Vertikaldrehung, und einer vertikalen Ausfahr- oder Einziehbewegung durchzuführen.
eine Laserstromversorgungsquelle, die außerhalb eines Kernreaktordruckbehälters angeordnet ist, und eine in dem Kernreaktordruckbehälter angeordnete Laserstrahlaussendeeinheit, die an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossen ist, wobei
die Laserstrahlaussendeeinheit einen Laseroszillator aufweist, der an die Laserstromversorgungsquelle angeschlossen ist, einen flüssigkeitsdichten Behälter, der den Laseroszillator enthält, und mit einem Laserdurchlaßfenster versehen ist, eine Strahlführungsvorrichtung, die an das Laserdurchlaßfenster des flüssigkeitsdichten Behälters angeschlossen ist, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
die Strahlführungsvorrichtung mehrere rohrförmige Strahlführungsvorrichtungen mit flüssigkeitsdichtem Aufbau aufweist, die in Tandemanordnung mit dem flüssigkeitsdichten Behälter verbunden sind, reflektierende Teile in diesen Strahlführungsvorrichtungen vorgesehen sind, und das Strahlführungsteil zumindest einen Mechanismus aufweist, um Operationen bezüglich einer Horizontaldrehung, eines horizontalen Ausfahrens oder Einziehens, einer Vertikaldrehung, und einer vertikalen Ausfahr- oder Einziehbewegung durchzuführen.
3. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
zentraler Pfeiler auf einer oberen Kernplatte eines
oberen Abschnitts eines Abschirmkörpers in dem
Kernreaktordruckbehälter steht, eine Dreheinheit
horizontal drehbeweglich an dem zentralen Pfeiler
vorgesehen ist, ein Bewegungsschlitten horizontal
beweglich an der Dreheinheit vorgesehen ist, und die
Laserstrahlaussendeeinheit auf dem beweglichen Schlitten
angeordnet ist.
4. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
vertikales Rad und ein horizontales Rad in Berührung mit
dem oberen Randabschnitt des Abschirmkörpers an dem Ende
der Dreheinheit befestigt sind.
5. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
entfernter Antrieb, der einen Mechanismus für die
Horizontaldrehung, ein horizontales Ausfahren und ein
vertikales Anheben aufweist, auf einer oberen Kernplatte
eines oberen Abschnitts eines Abschirmkörpers in dem
Kernreaktordruckbehälter vorgesehen ist, und die
Laserstrahlaussendeeinheit an dem entfernten Antrieb
vorgesehen ist.
6. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Drehmechanismus zur Ausübung der Drehoperation ein Lager
und einen O-Ring aufweist, die auf der Außenoberfläche
des Strahlführungsteils vorgesehen sind, einen
Drehantriebsmotor, sowie ein Zahnrad, welches auf der
Außenoberfläche des Strahlführungsteils vorgesehen ist,
und mit einem Zahnrad im Eingriff steht, welches an
einer Drehwelle des Motors angebracht ist.
7. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Mechanismus zur Drehausrichtung um zueinander senkrechte
Achsen durch einen ersten und zweiten Motor an einem
an einem reflektierenden Teil in dem Strahlführungsteil
vorgesehen ist.
8. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, welche
aufweist:
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator angeschlossene Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, wobei
der Aussendekopf ein optisches Fenster aufweist, welches an dem Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei das Fenster ein Bauteil zur Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung und zur Übertragung des Laserstrahls bildet, ein Sammelteil, welches im Inneren der Strahlführungsvorrichtung oder an der Außenseite der Strahlführungsvorrichtung des optischen Fensters vorgesehen ist, um den Laserstrahl zu bündeln, und einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des durch das Sammelteil gebündelten Laserstrahls, um den Strahl an einen zu bearbeitenden Abschnitt auszusenden, und
der reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil aufweist, sowie eine auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehene reflektierende Schicht, die aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert wird.
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator angeschlossene Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, wobei
der Aussendekopf ein optisches Fenster aufweist, welches an dem Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei das Fenster ein Bauteil zur Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung und zur Übertragung des Laserstrahls bildet, ein Sammelteil, welches im Inneren der Strahlführungsvorrichtung oder an der Außenseite der Strahlführungsvorrichtung des optischen Fensters vorgesehen ist, um den Laserstrahl zu bündeln, und einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des durch das Sammelteil gebündelten Laserstrahls, um den Strahl an einen zu bearbeitenden Abschnitt auszusenden, und
der reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil aufweist, sowie eine auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehene reflektierende Schicht, die aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert wird.
9. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung, welche
aufweist:
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator angeschlossene Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, wobei
der Aussendekopf ein Sammelteil aufweist, welches am Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, und ein Bauteil zur Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung und zum Bündeln des Laserstrahls bildet, und einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des von dem Sammelteil gebündelten Laserstrahls und zum Aussenden des Strahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
der reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil aufweist, und eine auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehene reflektierende Schicht, die aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert wird.
einen Laseroszillator, eine an den Laseroszillator angeschlossene Strahlführungsvorrichtung zum Führen eines von dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls, und einen Aussendekopf zum Bündeln des Laserstrahls von der Strahlführungsvorrichtung und zum Aussenden des Laserstrahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, wobei
der Aussendekopf ein Sammelteil aufweist, welches am Ende des optischen Führungskanals der Strahlführungsvorrichtung vorgesehen ist, und ein Bauteil zur Abdichtung der Strahlführungsvorrichtung und zum Bündeln des Laserstrahls bildet, und einen reflektierenden Spiegel zum Reflektieren des von dem Sammelteil gebündelten Laserstrahls und zum Aussenden des Strahls an einen zu bearbeitenden Abschnitt, und
der reflektierende Spiegel ein lichtdurchlässiges Teil aufweist, und eine auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils vorgesehene reflektierende Schicht, die aus Vakuum oder einem vorbestimmten Fluid besteht, und der Laserstrahl durch die Totalreflexion der Grenzfläche zwischen der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Teils und der reflektierenden Schicht reflektiert wird.
10. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Aussendekopf eine Flüssigkeits-Düsenstrahldüse aufweist,
um eine Laserstrahlstreuung hervorrufende Substanz des
zu bearbeitenden Abschnitts zu entfernen.
11. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Aussendekopf eine Flüssigkeits-Düsenstrahldüse aufweist,
um eine Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche des
Laserausstrahlabschnitts auszubilden.
12. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Aussendekopf zylindrisch einstückig mit dem Ende der
Strahlführungsvorrichtung ausgebildet ist, und die
Strahlführungsvorrichtung einen Mechanismus aufweist, um
eine Drehung in Umfangsrichtung und einen Ausfahr- oder
Einziehvorgang in Axialrichtung durchzuführen, und so
ausgebildet ist, daß die Bearbeitung der Innenoberfläche
eines zylindrischen Werkstücks ermöglicht wird.
13. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der
reflektierende Spiegel des Aussendekopfes einen
Mechanismus zur Drehausrichtung um zueinander senkrechte
Achsen durch einen ersten und einen zweiten Motor
aufweist.
14. Laserwartungs- und Reparatureinrichtung nach einem der
Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Strahlführungsvorrichtung aus einem Lichtleiter besteht,
und der Aussendekopf durch einen Halterungsantrieb
gehaltert wird, der zumindest einen Mechanismus
aufweist, um Operationen bezüglich der horizontalen
Drehung, des horizontalen Ausfahrens oder Einziehens,
der Vertikaldrehung und des Ausfahrens oder Einziehens
durchzuführen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25653296 | 1996-09-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19742590A1 true DE19742590A1 (de) | 1998-04-02 |
DE19742590C2 DE19742590C2 (de) | 2002-03-28 |
Family
ID=17293939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742590A Expired - Fee Related DE19742590C2 (de) | 1996-09-27 | 1997-09-26 | Laserwartungs- und Reparatureinrichtung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6163012A (de) |
DE (1) | DE19742590C2 (de) |
SE (1) | SE522256C2 (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6881925B1 (en) * | 1997-12-09 | 2005-04-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser emission head, laser beam transmission device, laser beam transmission device adjustment method and preventive maintenance/repair device of structure in nuclear reactor |
US6528754B2 (en) * | 2000-03-31 | 2003-03-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Underwater maintenance repair device and method |
JP4141485B2 (ja) * | 2006-07-19 | 2008-08-27 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ加工システムおよびレーザ加工方法 |
US20080032152A1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Vaughn Glen A | Use of laser shock processing in oil & gas and petrochemical applications |
JP5118324B2 (ja) * | 2006-10-02 | 2013-01-16 | 富士重工業株式会社 | レーザピーニング装置 |
BRPI0906155A2 (pt) * | 2008-03-11 | 2018-07-24 | Frank´S Int Inc | equipamento para martelagem por choque a laser de um região de tratamento de um membro metálico, equipamento para martelagem por choque a laser de um elemento tubular a partir da perfuração do elemento tubular e método para a martelagem por choque a laser de um elemento tubular |
US9669492B2 (en) * | 2008-08-20 | 2017-06-06 | Foro Energy, Inc. | High power laser offshore decommissioning tool, system and methods of use |
US20100325859A1 (en) * | 2009-06-26 | 2010-12-30 | Areva Np Inc. | Method for Repairing Primary Nozzle Welds |
EP2472525B1 (de) * | 2009-08-25 | 2016-06-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laserbestrahlungsvorrichtung |
CN103290178B (zh) * | 2013-06-20 | 2014-11-05 | 温州大学 | 一种隐藏面激光冲击强化方法和装置 |
CN104480476B (zh) * | 2014-11-12 | 2017-02-22 | 江苏大学 | 一种金属损伤件激光热力组合再制造方法 |
JP6430219B2 (ja) * | 2014-11-17 | 2018-11-28 | 株式会社東芝 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
CN104759753B (zh) * | 2015-03-30 | 2016-08-31 | 江苏大学 | 多系统自动化协调工作提高激光诱导空化强化的方法 |
US10226838B2 (en) * | 2015-04-03 | 2019-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser light irradiation apparatus and laser peening treatment method |
WO2016183052A1 (en) | 2015-05-11 | 2016-11-17 | Westinghouse Electric Company Llc | Delivery device usable in laser peening operation, and associated method |
KR101672937B1 (ko) * | 2015-07-03 | 2016-11-04 | 한국전력기술 주식회사 | 제어봉 위치 검출장치 |
WO2018163598A1 (ja) | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 三菱電機株式会社 | 波長結合レーザ装置 |
JP7144234B2 (ja) * | 2018-08-20 | 2022-09-29 | 株式会社Subaru | レーザピーニング加工装置及びレーザピーニング加工方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58149002A (ja) * | 1982-03-01 | 1983-09-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ全反射鏡 |
US4724298A (en) * | 1986-01-23 | 1988-02-09 | Westinghouse Electric Corp. | Laser beam alignment and transport system |
DE3713502A1 (de) * | 1987-04-22 | 1988-11-10 | Jakob Herrmann | Vorrichtung zum gesteuerten ablenken eines lichtstrahles |
US4855564A (en) * | 1988-05-23 | 1989-08-08 | Westinghouse Electric Corp. | Laser beam alignment and transport system |
US5034618A (en) * | 1989-09-05 | 1991-07-23 | Gmf Robotics Corporation | Method for aligning an articulated beam delivery device, such as a robot |
JP3268052B2 (ja) * | 1993-03-24 | 2002-03-25 | 株式会社東芝 | 水中レーザー加工装置 |
JPH071171A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 水中レーザ溶接装置および溶接方法 |
JPH07181282A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Toshiba Corp | 再循環水入口ノズルの表面改質方法 |
JPH07248397A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Toshiba Corp | 原子炉内構造物の補修方法およびその装置 |
JP3373638B2 (ja) * | 1994-03-09 | 2003-02-04 | 株式会社東芝 | レーザーピーニング方法 |
JP3428175B2 (ja) * | 1994-10-05 | 2003-07-22 | 株式会社日立製作所 | 表面処理層を有する構造物および表面処理層の形成方法 |
JP3461948B2 (ja) * | 1995-02-06 | 2003-10-27 | 株式会社東芝 | 水中レーザ加工方法 |
TW320586B (de) * | 1995-11-24 | 1997-11-21 | Hitachi Ltd |
-
1997
- 1997-09-24 US US08/937,663 patent/US6163012A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-26 SE SE9703471A patent/SE522256C2/sv not_active IP Right Cessation
- 1997-09-26 DE DE19742590A patent/DE19742590C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9703471L (sv) | 1998-03-28 |
DE19742590C2 (de) | 2002-03-28 |
SE9703471D0 (sv) | 1997-09-26 |
SE522256C2 (sv) | 2004-01-27 |
US6163012A (en) | 2000-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19742590C2 (de) | Laserwartungs- und Reparatureinrichtung | |
DE69628122T2 (de) | Unter Wasser getauchte Laser-Bestrahlungsanlage | |
DE4418845C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Materialbearbeitung mit Hilfe eines Laserstrahls | |
EP2164077A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung und/oder Dekontamination von Oberflächen | |
DE3036427A1 (de) | Laserstrahl-reflexionssystem | |
EP2131993A2 (de) | Methode zum laserritzen von solarzellen | |
DE4228740C2 (de) | Laserbearbeitungsvorrichtung | |
JPH10216983A (ja) | レーザ保全・補修装置 | |
DE1084398B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen und Loeten mit Ladungstraegerstrahlen | |
EP3322934A1 (de) | Lateral abstrahlende lichtwellenleiter und verfahren zur einbringung von mikromodifikationen in einen lichtwellenleiter | |
EP2429755A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur umfangsbearbeitung eines materialstranges mittels laser | |
EP3706140A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur dekontamination einer wandfläche eines insbesondere rohrförmigen hohlkörpers | |
DE19736732A1 (de) | Einrichtung und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes mittels elektromagnetischer Strahlung sowie Spiegel zur Reflexion von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserlicht | |
WO2023110816A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen mindestens einer hohlstruktur, spiegel, euv-lithographiesystem, fluidzuführungsvorrichtung und verfahren zum zuführen eines fluids | |
DE69824181T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zum schneiden mit grösserem abstand mittels laser im impulsverfahren | |
DE19549052A1 (de) | Mikrobearbeitung von Polytetrafluoräthylen unter Verwendung von Strahlung | |
DE10037109C5 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Schweißnahtglättung beim Strahlschweißen | |
DE69810978T2 (de) | Verfahren vor Anschweissen von Ansatzteilen an einem Zylinderrohr | |
EP0897773A2 (de) | Vorrichtung zum Längsnahtschweissen von Metallrohren | |
DE3714807A1 (de) | Stereoskopisches optisches betrachtungssystem | |
DD297586A5 (de) | Vorrichtung und verfahren zum schweissen von metallteilen mittels laserstrahl | |
DE3722176A1 (de) | Vorrichtung zur herstellung von loetverbindungen | |
DE2211195A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Materialschweißung | |
DE2360308A1 (de) | Laserloetvorrichtung fuer miniaturloetstellen | |
DE3600713A1 (de) | Einrichtung zur zerstoerung von harnwegkonkrementen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: TOSHIBA PLANT SYSTEMS & SERVICES CORP., TOKIO/TOKY Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA, KAWASAKI, KANAGAWA, JP |
|
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130403 |