TW201356B - - Google Patents

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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 -