JP5511843B2 - 微粒子を吸い上げるためのフッド及び壁の表面層のレーザー・アブレーションを目的とする、当該フッドを含む装置 - Google Patents

Description

本発明は、微粒子を吸い払うためのフッドに関し、例えば、核施設などにおいて、壁塗料の被覆などの壁からの表面層のレーザー・アブレーション用の装置に使用されるフッドに関する。

原子力産業において、旧式となった又は定年に達している核施設の除染及び殺菌が優先となっている。これらの施設の汚染された部分を洗浄する一方、汚染された廃棄物を防止し、クリーニング廃水を最小限に抑えることを試みる努力がなされている。

核施設の除染を実行する1つの従来の解決策は、レーザー・アブレーションの使用から成る。

特許文献1は、例えば、核施設において除染されるべき壁塗料の層を除去するためのレーザー・アブレーション装置を記載している。そのような装置は、図1において示されている。

そのような装置は、少なくとも1つのレーザー源4bが搭載されたフレーム10を含み、光偏向器4が、レーザー・ビーム6を受けるためにそのレーザー源4bから下方に向かって搭載されている。その光偏向器4は、その出力において、レーザー・ビーム6を除去されるべき層2に焦点合わせするための集束レンズ4cを含む偏向ヘッド4aを含む。

レーザー・アブレーションは、除去されるべき汚染物質の小さい厚さの層を、レーザー源4bによって放射される焦点合わせされたパルス・レーザー・ビームとその物質との相互作用によって、引っ張り出すことで構成される。レーザー衝撃において、その物質が取り除かれ、かなり変動した寸法の粒子が生成され、その微粒子は、1マイクロンよりもはるかに小さい特性寸法を有する。それよりもはるかに大きい粒子も生成され、それらは2、3百マイクロンのサイズに達する。

それらの粒子は汚染されているため、大気に漏れることを防ぐために、フッド1は：
‐壁2の近くに適用される開口部3b；
‐開口部3bに向かい合っている基盤3a
‐開口部3bと基盤3aとの間の収束性中間部分；及び
‐フッド1の中間部分5aにおいて、粒子を吸い払うために設定された吸引出口5；
を備えている。

フッド1は、図1に示されるように壁2の近くに適用され、外側の大気8を引き込む。その空気8は、そのフッドの中に入った後に、レーザーによって生成される粒子が詰め込まれ、その粒子を運ぶ空気は、吸引出口5aを通って寄せられる。

さらに、それらの粒子が光偏向器又は集束レンズ上に堆積することを防ぐために、基盤3aに配置され、例えば、ねじ7によって付着された窓3が備えられている。そのような窓3は、レーザー・ビーム6が可能な限り最小限の損失で通り抜けることを可能にするように、表面処理される。

しかし、1つの問題は、それらの粒子は、窓に堆積し、アブレーションに必要なレーザー・ビームの適切な透過を防止し得ることである。

前記粒子は、さらに、レーザー・ビームとは対照的に、その窓の表面処理を劣化させ得る。

仏国特許第2,887,161号明細書

本発明は、粒子が窓に堆積することを防ぐことを可能にする。

従って、第1態様に従って、本発明は：
壁の近くに設けられるように設計された開口部；レーザー・ビームの経路を設けることが可能な窓を含む基盤；その開口部と基盤との間の中間部分；微粒子を吸い払うことを目的としたフッドの上方部分に配置された吸引出口；を含む、微粒子に対する吸引フッドに関する。

本発明のフッドは、基盤に配置され、作動中にそのフッドの基盤で気流を生成し、窓における微粒子の堆積を防ぐ、少なくとも1つの空気吸入口を含むことにおいて特徴付けられる。

本発明のフッドは、また、任意に、以下の特徴のうち少なくとも1つを含む：
‐空気吸入口において、空気がフッドに接線方向に窓に向けて入り、そして、その窓から、その窓に垂直な方向に、フッドにおいて開口部に向かって流れるように設計された先細ノズルを含み；
‐その先細ノズルは、S字型の区分を持つ壁を含み；
‐そのフッドの基盤の周囲に配置された数個の空気吸入口を含み；
‐ある一定の空気吸入口を少なくとも部分的に妨害するように設計された可動フラップを含み；
‐それらの空気吸入口は、縦方向及び／又は円形の開口部であり；
‐開口部と基盤との間の中間部分は収束性である。

第2態様に従って、本発明は、壁の表面層のレーザー・アブレーションのための装置に関し、該装置は、本発明の第1態様に従って微粒子を吸い払うための吸引フッドを含む。

本発明の他の特徴及び利点もまた、単に例示的且つ非限定的であり、既に考察された図1に加えて、添付の図を参照して読むべきである以下の記載から明らかになるであろう。

従来の核施設などにおける壁塗料の層の除染のためのレーザー・アブレーション装置を示す図である。 本発明に従って、フッドの基盤の詳細なビューを示す図である。 図3a及び3bは、本発明に従って、フッドの先細ノズルの2つの可能な実装を示す図である。 図4a及び4bは、本発明に従って、フッドにおける可動フラップの配置を示す図である。 本発明に従って、フッドにおける気流のプロファイルを示す図である。

微粒子を吸い払うためのフッドは、図1に示されるように、
‐壁2の近くに配置されるように設計された開口部3b；
‐レーザー・ビーム6の経路を設けることが可能な窓3を含む基盤3a；
‐開口部3bと基盤3aとの間における収束性中間部分；
‐フッドの中間部分5aにおいて配置され、微粒子を吸い払うように設計された吸引出口5；
を含む。

フッド1は、有利にも、限定的ではないが、図1に示されるように、壁の表面層のレーザー・アブレーションに対する装置において使用される。

図2に示されているのは、微粒子を吸い払うためのフッド1の基盤3aの詳細なビューである。

その基盤3aは、作動において、吸引がその吸引出口5を通して実施されるとき、気流が基盤3aにおいて生成され、その気流が吸引口110から出口5に向かって流れるように、少なくとも1つの空気吸引口110を含む。この気流は、そのアブレーションから生じる微粒子が、その気流によって洗い流されることから、窓3における微粒子の堆積に対して最大の防止を提供する。

フッド1は、そのフッドの有効性をさらに改善するため及び可能な限り多くの粒子が吸引出口5によってそのフッドを出ることを保証するために、フッド1の基盤3aの周囲全体の周りに配置された数個の空気吸引口110を含むのが望ましい。

これらの空気吸入口110は、例えば、外側の塵が、例えばフッドの中に入ることを制限するように（例えば、図2を参照）、小さいサイズ又は直径の縦方向及び／又は円形の開口部11a、11b、及び11cである。

少なくとも1つの粒子が、窓3に堆積している場合にその窓3を洗浄するために、又は、窓3の全体を覆うことが可能なエアカーテン（air curtain）を生成し、そのような堆積物をよりさらに防止することを提供するために、フッド1は、空気吸引口110に配置された先細ノズルも基盤3aの内周囲に含む。その先細ノズル12は、中間部分5aから窓3に向かって伸び、内部及び周辺の空気吸引口15を窓3に向けて構成する。その出口15は、例えば、5mm単位の高さを有する。

この先細ノズル12は、S字型の区分を有しているが（図3a）、例えば、窓3に垂直に（図3b）又は窓3から斜めに設けられた壁など、他の形状も可能である
空気吸入口110における先細ノズル12の配置は、図3a及び3bに示されている。

その先細ノズル12は、吸入口と共に、出口15の上流に、気流速度が低い沈降室120を構成する。その先細ノズル12によって、その空気は、開口部11a、11b、11cを通って入り、それらの開口部は、入ってくる空気を最大にするために多数あってもよく、その気流は、沈降室120において均一にされる。

出口5での吸引によって、その気流は、一度均一化されると、出口15で窓3と先細ノズル12との間で加速され、求心性の気流によって、エアカーテン16を構成することから、窓3の全体（図5に示されるように）を覆う。

先細ノズル12及び出口15の配置を考慮すると、その気流は、周辺の出口15で窓3に対して接線方向であり、その中心Oにおいて窓3に対して直角である。その窓3での気流は、従って、図5に示されるように準軸対称である。

この気流プロファイルは、フッド1に入る如何なる粒子も吸引出口5に向けて駆動することによって開口部3bを通って追い出すことを可能にする。

実際に、図5の求心性で接線方向の気流の中へ落ちる如何なる微粒子も、窓3に堆積する時間を有しておらず、それは、窓3に垂直な流れに入ることを強制され、その流れは、出口5で排出される。

垂直な流れに位置する如何なる粒子も、その流れによってはね返される。

2、3桁のマグニチュードを特定するために、出口15は、側面が150mmの正方形において5mmの厚さが設けるられる。

出口区分15内の気流速度が4m/sである場合、その出口の中へ流れ込む気流は、12L/sである。

その垂直な流れの直径Φは、約62mmである。

求心性で接線方向の気流における空気の平均滞留時間は、0.01125秒である。そのような求心性の流れは、沈降速度が0.4m/sである粒子の堆積を防ぎ、それは、密度が2000kg/m³で直径が80マイクロメートルの球状粒子に対応する。

当然のことながら、流れにおける気流の速度がゼロである（従って、窓におけるその点に配置された粒子を洗い流すことは可能でない）点０（図2及び5に見られるように、フッド1の軸AA’上に位置する）を扱うために、開放位置と閉鎖位置との間で可動のフラップ14が、フッド1の空気吸入口100の近い部分に位置している（図4a及び4b参照）。

さらに正確には、そのフラップ14は、空気吸引口11a、11b、11cを、妨害又は少なくとも部分的に制限し、出口15を通して、例えば、断続的に、少なくとも一時的にその流れの準軸対称の性質を破壊するように配置される。従って、その流れは、点Oにおいてもはやゼロの速度を有していない。よって、粒子がこの点Oに近づく場合、それは、フッド1の出口5に向かってはね返される。

フラップ14の開放及び閉鎖は、小さいモーターによって起こり得る。

有利にも、そのフラップ14は、その位置において流れを維持し、窓3における粒子の堆積を避けるために完全に気密ではない。従って、フラップが閉鎖位置にあるときでさえも、例えば2mmなどの2、3ミリメートルのクリアランス16が残る。

その結果として、粒子が窓3から遠くへはね返されるという事実に加えて、窓3を点Oで断続的に洗浄することが可能である。

これは、レーザー・ビームの経路に沿って配置されなければいけない追加の装置を有さずに、如何なる粒子もその窓に有さないことを保証する。

Claims (7)

1. 微粒子に対する吸引フードであり、
   ‐壁の近くに設けられるように設計された開口部；
   ‐レーザー・ビームの経路を設けることが可能な窓を含む基盤；
   ‐前記開口部と該基盤との間の中間部分；
   ‐前記微粒子を吸い払うように設計された、前記フードの該中間部分に位置する吸引出口；
   ‐前記基盤に位置し、作動中において、該フードの基盤で気流を生成し、前記窓における微粒子の堆積を防ぐことが可能な複数の空気吸入口；及び
   前記空気吸入口の近くに、開放位置と閉鎖位置との間に可動に配置された可動フラップを含み、前記可動フラップは、一定の空気吸入口を妨害するか又は少なくとも部分的に制限し、前記出口を通して、少なくとも一時的にその流れの軸対象の性質を破壊するように設計される、フード。
2. 空気が、前記窓の接線方向において該フードの中に入り、該窓に垂直な方向において前記開口部に向かって該窓から前記フード内を流れるようにする、前記空気吸入口に位置する先細ノズルを含む、請求項1に記載のフード。
3. 前記先細ノズルは、S字型の区分を持つ壁を含む、請求項2に記載のフード。
4. 前記フードの基盤の周囲において位置する数個の空気吸入口を含む、請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のフード。
5. 前記空気吸入口は、縦方向及び／又は円形の開口部である、請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のフード。
6. 前記開口部と前記基盤との間の中間部分は、収束性である、請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載のフード。
7. 少なくとも1つのアブレーション・レーザー源を含む、壁の表面層のレーザー・アブレーション用の装置であり、請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の、微粒子を吸い払うためのフードを含むことを特徴とする、装置。

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