TW201356B - - Google Patents

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Description

204356 第81101579 /Ui 號專》丨申請案 中文詋明窨修正頁 民國81年7月 五、發明説明(1) 本發明僳關於用以實施雷射工作在經包含在核設備的 受污區中之一値表面上之方法及設備。 本發明尤其,藉雷射光束,應用於含水或氣態環境中 ,來將已接受放射性物料(例如:活性之金屬氣化物)沈 積之表面淨化(脱去污染),以便減少輻射之程度,而因 此,容許操作人員接近或臨近。 本發明係關於壓水式核電廠的主要迴路,且係待別顔 於水蒸汽産生器之水箱及主要管線。 當進行梘察,或修理工廠的受污區時,當更換裝置, 例如:水蒸汽産生器及亦當卸拆此工廠設備時,可能必須 去除污染。 已知有數種淨化(去除污染)之方法: -為了要磨蝕式去除放射性氣化物表皮,使用磨料粒 子進行噴砂清理,或以化學方式,溶解此表皮;此等方法 具有缺點是·•産生頗大數量的廢水,其處理是昂貴; 一藉雷射光束之淨化。在此型的所知方法中,F R _ A - 2 5 2 5 38 ◦中所述者,將雷射光束發射在水箱 之入口處,並經由被固定至管板上之可集中之鏡,反映在 後者的内壁上。經由其非常設計,此方法不容許均勻處理 受污染之所有表面,甚至使用高能密度雷射脈衝。 本發明之目的在容許藉雷射,在受污染區中有效工作 Ο 為了此項目的,根據本發明之方法的特擞為:將脈衝 本紙張疋度遑用中《國家樣準(CNS)甲4規格(210x297公*) (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 裝* 線< 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 81. 5. 20.000(H) -3 ~ 201356 A6 B6 五、發明説明(2) 式雷射光束發射在受污區之外部,將此雷射工作輸送至接 郯表面之一値位置,並在此位置^將光束放大,並將經放 大之光束送回該表面,可能經由一具反射鏡; 根據其他特性: 輸送係藉光纖而為之; 在雷射工作期間,將屏蔽或活性氣體送入工作區中; 局限工作區,並在雷射工作期間,吸出經包含在局限 區中之氣體; 使經放大之光束通經平行於該表面之電極的銳孔,並 在雷射工作期間,將一値電場創造在此電極與該表面之間 為了淨化該表面,使用一支雷射光束,在放大後,它 具有自0. 3至5焦耳或更大能量之脈衝,持續期間: 10至30ns,而能量密度為1至15J/cm2。 本發明的目的,亦是意欲實施此種方法之裝置。 此裝置之持徽為:它包括: 經配置在受污區之外部之一具脈衝式雷射光束産生器 η 先 閲 if 背 面 之 注. 意 事 項 再· 填 寫 本 頁 裝 訂 經濟部屮央櫺準局兵工消费合作社印製 近 一具雷射光束放大器; 蓮輸脈衝式雷射光束至此放大器入口之工具;及 工具,用以移動放大器,相對該表面,及在後者之附 根據其他特性: 本紙張尺度遑用中國國家標準(CHS)甲4規格(210x297公货) -4 - 201356 A 6 B 6 經濟部屮央標準局β工消费合作社印製 五、發明説明(3) 雷射光束産生器是Nd-YAG,藍寶石或準分子雷 射儀型,可能配置有一具高斯反射鏡,而輸送工具包括一 支光纖; 該光纖具有大槪至少15M之長度; 它包括:經建立在放大器出口之一具反射鏡,且它可 能相對於後者而移動。 實現本發明之實例,現在將參照所附隨之圔式予以敘 述,其中: 圖1示意代表:根據本發明,利用雷射來淨化之裝置 9 圔2代表大比例之此裝置的細節; 圖3是相似於圖2,變體的圖;及 圖4是另外變髖之部份圖。 在圖1中,以軸向截面,代表加壓水式核反應器水蒸 汽發生器的水箱2之兩個室之一 1。此室1,經由管板3 在頂部,經由水箱的中央垂直間臂4在一邊,及經由水箱 之半球形基底5 (其基底有一個人孔6横過)在底部,在 另一邊予以定界線。 在圖1中,亦示出裝置7,適應於藉雷射光束,容許 對於將室1定界線之各表面,去污染(淨化)。此裝置包 括··經配置在水箱外部之一具外部器具8 ,在屏蔽輻射之 一處適當位置上,及經配置在室1内部之内部器具9並通 過人孔而可將它引入後者。 器具8包括:一個控制台1〇;一具電力和流體之産 (請先閲讀背面之I意事項一φ填寫本頁)
本紙張尺度边用中困國家橒準(CNS)甲4規格(210x297公货) -5 - 201356 A 6 B6 經濟部屮央標準局员工消费合作社印製 五、發明説明(4) 生器11 ; 一支脈衝式雷射光束産生器12 (包括:一具 振盪器,可能繼以一具預放大器)以及一具抽吸泵13 ( 在其入口,配置濾器14)。 器具9包括:一具雷射光束放大器15和經由載體 1 7所攜帶之一個限制室1 6。將放大器1 5的入口,經 由具有大概至少1 5m長度之多模型的脈衝式18予以連 接至産生器1 2之出口。在另一方面,將室1 6,經由導 管19而連接至經容纳在産生器1 1中之一値(中性或還 原)屛蔽或活性氣體源,而在另一方面,經由導管20而 連至濾器1 4及至泵1 3。載體1 7構成在2 1處所示意 顯示之連接機器人的末端,自台10予以遙控,並容許將 器具9配置相對欲予淨化之各表面3、4、5的任何區, 及此區的附近。 器具9在圖2中,更詳細示出。如在此圖中可見,將 放大器15藏置在被固定至載體17上之外殼22中,並 配置以供電導管2 3和冷卻水入口 24及出口 2 5等導管 。將導管23至25,經由管線26 (圖1)予以連接至 産生器1 1。將外殼1 2的入口面鑽以一値孔,將光纖 18的遠末端固定入其中,而入口光學条統27則容許具 有直徑等於放大器的桿者之平行光束,在放大器15的入 口處被引入。此經放大之光束出現在放大器15的另外末 端上,而其直徑經由出口光學糸統28予以減小,然後以 平行脈衝之光束形式,通過出口銳孔29而離開外殼22 (請先閲讀背面之a意事項·再填寫本頁) 裝· 訂· 線· 本紙張尺度逍用中困國家標準(CNS)甲4規格(210x297公茇) -6 一 201356 Μ 經濟部屮央櫺準局员Η消赀合作社印製 五、發明説明(5) 在其遠末端處,載體17撝帶一個框架30,其中, 可滑動式安裝有平行於放大器15的X—X軸之數値小柱 31,且彼等經由彈簧32,以遠離此放大器之方向,予 以拉緊。一個室16 (它具有杯子形式)具有垂直於軸X 一X之一値基底33,它被固定在小柱31的遠末端,及 一個側壁34 (其自由邊緣配置有脚輪35。基底33包 括具有軸Χ—Χ之一値孔36,其直徑略大於經奴大之光 束3 7者。 雷射産生器12具有容許藉光纖來輸送光束之一種型 式。它可能特別是Nd—YAG型(波長:1. 〇6wm );藍寶石型(波長中心在0. 78Wm)或準分子雷射 型(波長:0. 3um)。它發射具有10至30ns持 绩時間之脈衝。調整此産生器12及放大器15,來供應 經放大之光束37,其脈衝具有0. 3至5焦耳或更大之 能量以及1至15J/cm2之能量密度(或能量密度) Ο 當操作時,使用經由彈簧32所測定之力,將腳輪 3 5施加至欲予淨化之表面上,在所示之實例中,它是間 臂4。一種屛蔽或活性氣體掠過室1 6,並將經由産生器 1 2所發射之脈衝光束,並經由光纖1 8予以輸送及在 15處放大者,以平行光束37的形式直接送至受處理之 表面上(垂直於後者)。所有受污染之各個表面僳以此種 方式,經由藉機器人2 1來移動載體1 7予以掃過。 應選擇上述之能量密度,以便容許相對應於厚度之熱 (請先閱讀背面之汶意事項再填寫本頁) 裝 本紙張尺度逍用中困困家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐) -7 201356 經濟部中央標準局兵工消費合作社印製 五、發明説明(6 ) (力)滲透,或相當於欲被去除之放射性氣化物層厚度的 一部份,每一脈衝創造一道沖擊波在此層上。供用中性或 還原性氣體供掠過用,減少了噴淨之表面的氧化,而使用 活性氣體,尤其是氣,係容許增加經由雷射脈衝所專心於 之氣化物層厚度。因此,使選擇供掠過用之氣體,成為每 種應用之特殊狀況的一個函數。 使用多模光纖來輸送未經放大之雷射光束,承擔與經 由纖維所輸出之光束中,能量分佈有閼之甚大利益,而因 此壁上之光束的沖擊點的範圍有關。實際上,在此情況中 ,能量分佈在該點的整個表面上大體上是恒定;它是矩形 波形狀,而非具有包含一個中央峰之分佈(如在光束傳輸 通過空氣之情況中)。然而,必須使纖維充分的長,以便 能量之均勻性正確,舉例而言,至少大槪1 5m長。彳吏用 較短之光纖時,在某些情況中,可能建議使用就其本身而 論所熟知之所諝的高斯〃鏡在産生器1 2中,供應能量 的均勻,矩形波分佈。 如可能了解者,能量的矩形波分佈,能使用經減小之 雷射功率而工作,不會損失效率,這是有利的。 使用放大器1 5 ,接近受污染之表面具有數個優點·· 一將雷射發生器1 2配置在受污區之外部; 一雷射光束可以藉光纖予以輸送至欲予處理之表面的 附近,而具有上述之各種優點,因為用以輸送雷射功率之 光纖的有限能力,如果光束37的所有能置均由發生器 1 2予以供應,則可能不是該種情況。 :尺度遑用中Β Η家樣準(CNS)甲4規格(210x297公龙) ' 81. 5. 20.000(H) (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 裝' 訂- 201356 五、發明説明(7) -光束37傜一支平行光束,它垂直式抵達欲予處理 之表面上,此表面與放大器的光束出口孔29間之距離並 不重要,而不須維持恒定。 圖3中所代表之器具9A,與圖2者之不同,在於下 列事實:配置載體1 7 ,以便放大器1 5的軸X _ X平行 於欲予處理之表面。各小柱3 1傜垂直於此軸X — X,並 將以45°傾斜之一面反射鏡38固定對著室16之銳孔 3 6。此種變形係以與上述者相同方式而操作。此項變形 尤其適用於減少之空間中之雷射工作,舉例而言,適合淨 化主要管線的壁。 圖3的變形可予以變更如下:將室16—小柱31— 鏡38組合體,經由所建立之另外載體而連接至載體17 ,以便能以平移在後者上移動及/或以環繞放大器1 5之 軸的旋轉而移動。因此,就放大器的每一位置而論,可能 :有效掠過欲予處理之相當廣闊區域,無論此區域之形狀 Ο 經濟部中央標準局貝工消贽合作社印製 圖4舉例說明:除去抽吸工具以外之工具,以便經由 雷射光束之衝擊,檢拾與表面相分離之氧化物粒子。在此 倩況下,將電極3 9 ,經由間隔物(圖中未示出)予以維 持平行於欲予處理之表面,並鑽以一個鉛孔4 0 ,而容許 雷射光束3 7通過。憑藉著供電4 1 ,將此電極上昇至相 對於經處理之表面之高電勢,以便將經由雷射光束予以離 子化,經分離之氣化物粒子,吸引在電極39上。 81. 5. 20.000(H) (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本紙張尺度逍用中國B家揉準(CNS)甲4規格(210x297公*) -9 -

Claims (1)

  1. 201356 經濟部中夬標哗局員工消費合作杜印製 A: ΒΊ C: D- 六、申锖專利.苑園 第81101579號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國81年7月修正 1 . 一種對於經包含在核設備的受污區(2)中之表 面(3、4、5),實施雷射工作之方法,其特徽為:將 —支脈衝式雷射光束發射在受污區外部(在1 2),將此 光束輸送至鄰近該表面之一個位置,並,在此位置,將光 束放大(在15),並將經放大之光束送至該表面上,可 能經由一具反射鏡。 2 .如申請專利範圍第1項之方法,其待徽為:輸送 僳藉一支光纖(18)而為之。 3 .如申請專利範圍第1或第2項之方法,其特徴為 :在雷射工作期間,將一種屏蔽或活性氣體送入工作區域中。 4 .如申請專利範圍第1項之方法,其特徵為:將工 作區侷限,並在雷射工作期間,吸出經包含在該局限區中 之氣體。 5 .如申請專利範圍第1項之方法,其特徽為:使經 放大之光束(3 7 )通經平行於該表面之電極(3 9 )的 銳孔(4 0),並在雷射工作期間,將電場創造在此電極 與該表面之間。 6 .如申請專利範圍第1項之方法,用以將表面(3 至5 )淨化(即去除污染),其恃尠為:使用一支雷射光 束,在放大後,它具有自◦. 3至5焦耳或更大能量之脈 (請先聞讀背面之注老事項再填寫本頁) < •装· 打. 本紙張尺度適扣*丨,W W家檩半(CNS)T4规格(2丨0父297公釐) 1 A 7 B7 C7 D7 201356 六'申請專利苑ffl 衝, (請先聞讀.背面之注意事項再填窝本頁一 10至3〇ns之持缅時間,及1至15J/Cm2 之能量密度。 7· —種對於經包含在核設備的受污區(2)中之表 面(3、4、5),實施雷射工作之裝置,其特激為,它 包括: 經配置在受污區(2)外部之一具脈衝式雷射光束産 生器(2 ); 一具雷射光束放大器(15); 工具(1 8 )·用以輸送至脈衝式雷射光束至此放大 器之入口;及 工具(2 1),用以移動放大器(15)相對該表面 及在後者之附近。 打---- 8. 如申請專利範圍第7項之裝置,其特徽為:産生 器(12)是具有Nd — YAH,藍寶石或準分子雷射型 ,可能配置有一具高斯反射鏡,及其特徽為:該輸送工具 (1 8)包括光纖。 經济部中央標卒局貝工消費合作杜印製 .綵. 9. 如申請專利範圍第8項之裝置,其特徽為:光纖 (1 8)具有大槪至少1 5m之長度。 10. 如申請專利範圍第7項之裝置,其特徽為:它 包括:經設立在放大器(15)之出口處之一具反射鏡( 3 8 ),且它可能相對於後者而可移動。 1 1 .如申請專利範圍第7項之裝置,其特徴為··它 包括一値侷限室(16),它連同放大器(15)或與鏡 本紙张尺度逋丨丨〗中W W家檁準(CNS) 规格(210><297公釐) A i B7 C7 D7 2ΐδι55Τ 六'申請專利範ffl (38)聯合而移動,並配置有抽吸工具(13、14、 20)並可能具有用以引入一種屏蔽或活性氣體之工具( 19)。 12.如申請專利範圍第7項之裝置,其特激為:它 包括平行於該表面之一個電極(39),鑽以一個孔( 40),以便經放大之雷射光束通過,且它可以連同放大 器(15)而聯合移動,以及工具(4 1),用以創造電 場在此電極與該表面之間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本百) 經濟部中央標孕局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適家栉半(CNS)lP4规格(210父297公犮)_ 3 -
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