一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、與激光發(fā)生器的激光輸出口相連的激光傳導(dǎo)裝置、設(shè)置在目標(biāo)材料附近的作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、廢物回收系統(tǒng)，激光傳導(dǎo)裝置包括與激光發(fā)生器的激光輸出口相連并用于傳輸激光的光纖、用于將光纖的激光輸出口移動(dòng)到放射性污染物表面上方的移動(dòng)器、機(jī)械手臂、設(shè)置在機(jī)械手臂上的操作裝置，光纖固定設(shè)置在移動(dòng)器內(nèi)且光纖的激光輸出口位于移動(dòng)器的一端部，移動(dòng)器的一端部懸空而另一端部安裝在機(jī)械手臂上，操作裝置用于控制機(jī)械手臂和移動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)光纖的激光輸出口移動(dòng)。
【專利說明】—種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)內(nèi)新一輪核電站機(jī)組建設(shè)高峰的來臨，國(guó)家對(duì)核電安全、核污染防護(hù)處理、應(yīng)急處理、環(huán)境保護(hù)等的要求越來越高，相應(yīng)的技術(shù)需求也越來越迫切，尤其是關(guān)系到核電安全的放射性污染去污處理技術(shù)的需求將越加迫切。在國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要，優(yōu)先支持的重點(diǎn)領(lǐng)域中，都提到了核電環(huán)保安全防護(hù)問題，指出促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，重點(diǎn)研究適合我國(guó)國(guó)情的重大環(huán)保裝備及儀器設(shè)備，加大國(guó)產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品市場(chǎng)占有率，提高環(huán)保裝備技術(shù)水平及加強(qiáng)核設(shè)施和放射源安全監(jiān)管，確保核污染與輻射環(huán)境安全。
[0003]核電站在運(yùn)行過程中，結(jié)構(gòu)材料的腐蝕產(chǎn)物和一回路冷卻劑受中子活化形成放射性物質(zhì)，傳送、分配、沉積在系統(tǒng)的管道、閥門和水泵的表面。隨著核電站服役時(shí)間的增長(zhǎng)，這些放射性物質(zhì)積累日益增多，導(dǎo)致系統(tǒng)輻射場(chǎng)增強(qiáng)，工作人員受輻照劑量增加。因此，需要定期或不定期進(jìn)行放射性去污，保障電站安全運(yùn)行，并降低運(yùn)行人員集體輻射劑量。隨著國(guó)內(nèi)核電站大規(guī)模建設(shè)及運(yùn)行，亟需進(jìn)行放射性去污的部件將越來越多。
[0004]目前通常采用的放射性去污方法基本分為機(jī)械-物理法和化學(xué)法，前者包括機(jī)械擦拭、高壓水沖洗等，后者主要以強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液溶解表層氧化物。這些傳統(tǒng)去污方式效果有限，對(duì)使用場(chǎng)合和待清潔構(gòu)件的形狀、尺寸也有一定的限制。這些去污方式通常會(huì)產(chǎn)生大量廢水、廢液；在去污對(duì)象上會(huì)存在放射性廢物殘留；在清潔的同時(shí)，會(huì)對(duì)構(gòu)件表面產(chǎn)生二次污染，這會(huì)給后續(xù)放射性廢物處理與處置帶來極大困難。同時(shí)還有對(duì)基材造成腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，此外，這些清洗方式多為人工近距離操作，給操作人員帶來極大的健康威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，針對(duì)核電站建筑物表面、現(xiàn)場(chǎng)工裝及工具、核電站管道、泵、各種水池等易被放射性污染的構(gòu)件(建筑物)表面實(shí)施放射性污染去污，可以快速降低作業(yè)對(duì)象的放射性水平同時(shí)實(shí)現(xiàn)作業(yè)對(duì)象的清潔。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生激光將目標(biāo)材料上的放射性污染物去除的激光發(fā)生器、與所述激光發(fā)生器的激光輸出口相連的激光傳導(dǎo)裝置、設(shè)置在所述目標(biāo)材料附近的作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及用于回收已從所述目標(biāo)材料上去除的放射性污染物的廢物回收系統(tǒng)，所述激光發(fā)生器和所述作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)均與所述控制系統(tǒng)相連并均由所述控制系統(tǒng)控制工作，所述激光傳導(dǎo)裝置包括與所述激光發(fā)生器的激光輸出口相連并用于傳輸所述激光的光纖、用于將所述光纖的激光輸出口移動(dòng)到所述放射性污染物表面上方的移動(dòng)器、機(jī)械手臂、設(shè)置在所述機(jī)械手臂上的操作裝置，所述光纖固定設(shè)置在所述移動(dòng)器內(nèi)且所述光纖的激光輸出口位于所述移動(dòng)器的一端部，所述移動(dòng)器的一端部懸空而另一端部安裝在所述機(jī)械手臂上，所述操作裝置用于控制所述機(jī)械手臂和移動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，所述移動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)所述光纖的激光輸出口移動(dòng)。
[0007]所述移動(dòng)器包括多個(gè)移動(dòng)器單元，所述多個(gè)移動(dòng)器單元之間采用手指關(guān)節(jié)的仿生結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，所述多個(gè)移動(dòng)器單元之間通過向不同角度彎曲和伸直的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)所述光纖的激光輸出口到達(dá)所述放射性污染物表面上方。
[0008]所述移動(dòng)器單元的長(zhǎng)度為5cnTl5Cm。
[0009]所述移動(dòng)器的一端部上設(shè)有用于集束激光的激光工作頭。
[0010]所述作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)控所述放射性污染物去污過程的清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置和用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中放射性情況的變化的放射性監(jiān)測(cè)裝置，所述清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在所述光纖的激光輸出口的附近，所述放射性監(jiān)測(cè)裝置具有監(jiān)測(cè)探頭，所述監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置在所述目標(biāo)材料附近。
[0011]所述廢物回收系統(tǒng)包括廢物回收裝置、一端與所述廢物回收裝置相連的廢物傳輸管，所述廢物傳輸管的另一端置于所述目標(biāo)材料的上方，所述廢物回收裝置具有電機(jī)，當(dāng)所述電機(jī)開啟時(shí)，所述激光清洗后的所述目標(biāo)材料上的放射性污染物通過所述廢物傳輸管被吸入所述廢物回收裝置內(nèi)。
[0012]所述廢物傳輸管的另一端連有吸口，所述吸口的大小為能夠覆蓋整個(gè)所述激光清潔作業(yè)區(qū)域。
[0013]所述激光傳導(dǎo)裝置的激光輸出口設(shè)置在所述吸口內(nèi)，所述吸口隨著所述激光傳導(dǎo)裝置的激光輸出口的移動(dòng)而移動(dòng)。
[0014]所述廢物回收裝置內(nèi)還具有過濾器，所述過濾器與所述廢物傳輸管相連。
[0015]所述激光清潔系統(tǒng)還包括一輛可移動(dòng)的小車，所述激光發(fā)生器放置在所述小車上。
[0016]由于上述技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明的激光清潔系統(tǒng)通過激光去除放射性污染物，并通過控制移動(dòng)器的一端部的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)傳輸激光的光纖的激光輸出口移動(dòng)到目標(biāo)材料表面上方對(duì)上面的放射性污染物進(jìn)行去污處理，實(shí)現(xiàn)激光清潔系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作，減少工作人員被輻照的風(fēng)險(xiǎn)。
[0017]本發(fā)明的激光清潔系統(tǒng)的光纖直接設(shè)置在移動(dòng)器內(nèi)部，簡(jiǎn)化了整個(gè)激光清潔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，方便操作，還減少了激光清潔系統(tǒng)的占地使用面積，特別的對(duì)于工作人員不能到達(dá)的狹窄空間也能對(duì)其進(jìn)行清潔。
[0018]本激光清潔系統(tǒng)由于是采用激光清潔，所以作業(yè)時(shí)目標(biāo)材料的溫升較低，目標(biāo)材料的損傷微小，在熱和輻射情況下具有良好的穩(wěn)定性，清潔過程中，不產(chǎn)生廢水，可以減少核電站放射性廢水的排放，且沒有化學(xué)作用過程，對(duì)核電站設(shè)備設(shè)施沒有腐蝕。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明激光清潔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(未顯示機(jī)械手臂)；
圖2為本發(fā)明激光清潔系統(tǒng)中激光傳導(dǎo)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、激光發(fā)生器；2、控制系統(tǒng)；3、激光傳導(dǎo)裝置；4、清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置；5、放射性監(jiān)測(cè)裝置；6、目標(biāo)材料；7、放射性污染物；8、廢物回收裝置；9、廢物傳輸管；10、吸口 ；11、激光束；12、過濾器；13、電機(jī)；14、光纖；15、移動(dòng)器；16、激光工作頭；17、機(jī)械手臂?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0021]如附圖1所示，一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生激光將目標(biāo)材料6上的放射性污染物7去除的激光發(fā)生器1、與激光發(fā)生器I的激光輸出口相連的激光傳導(dǎo)裝置3、設(shè)置在目標(biāo)材料6附近的作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)2及用于回收已從目標(biāo)材料6上去除的放射性污染物7的廢物回收系統(tǒng)，激光發(fā)生器I和作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)均與控制系統(tǒng)2相連并均由控制系統(tǒng)2控制工作，激光傳導(dǎo)裝置3包括與激光發(fā)生器I的激光輸出口相連并用于傳輸激光的光纖14、用于將光纖14的激光輸出口移動(dòng)到放射性污染物7表面上方的移動(dòng)器15、機(jī)械手臂17、設(shè)置在機(jī)械手臂17上的操作裝置，光纖14固定設(shè)置在移動(dòng)器15內(nèi)且光纖14的激光輸出口位于移動(dòng)器15的一端部,移動(dòng)器15的一端部懸空而另一端部安裝在機(jī)械手臂17上，操作裝置用于控制機(jī)械手臂17和移動(dòng)器15的運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)器15的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)光纖14的激光輸出口移動(dòng)。本實(shí)施例中的機(jī)械手臂17可選擇為六軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械手臂，機(jī)械手臂17具有固定基座，清潔作業(yè)過程中，固定基座固定放置在地面上，只需控制機(jī)械手臂17的另一端和移動(dòng)器15的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)光纖14的激光輸出口移動(dòng)。
[0022]移動(dòng)器15包括多個(gè)移動(dòng)器單元，多個(gè)移動(dòng)器單元之間采用手指關(guān)節(jié)的仿生結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，多個(gè)移動(dòng)器單元之間通過向不同角度彎曲和伸直的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)光纖14的激光輸出口到達(dá)放射性污染物7表面上方。移動(dòng)器單元的長(zhǎng)度為5cnTl5cm。
[0023]移動(dòng)器15的一端部上設(shè)有用于集束激光的激光工作頭16，激光通過激光工作頭16輸出，激光工作頭16的激光輸出口端為圓形。
[0024]本實(shí)施例中，操作裝置為一控制面板，通過數(shù)據(jù)線將相關(guān)指令傳輸?shù)礁鱾€(gè)移動(dòng)器單元，讓移動(dòng)器15的一端部移動(dòng)到待作業(yè)表面。
[0025]激光發(fā)生器I可以使用脈沖頻率為40kHz的高頻脈沖激光器，其激光平均功率為500w
本實(shí)施例中，作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)控放射性污染物去污過程的清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置4和用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中放射性情況的變化的放射性監(jiān)測(cè)裝置5。
[0026]清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置4采用CXD及紅外攝像裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控激光清潔作業(yè)進(jìn)程，將其設(shè)置在光纖14的激光輸出口附近，監(jiān)測(cè)激光光纖14的激光輸出口的移動(dòng)情況，監(jiān)測(cè)激光清潔去污效果，通過清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置4反饋?zhàn)鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整光纖14的激光輸出口的移動(dòng)速率，在實(shí)現(xiàn)清潔的前提下，提高移動(dòng)速率，改進(jìn)清潔效率。
[0027]放射性監(jiān)測(cè)裝置5主要用于監(jiān)測(cè)激光清潔作業(yè)前、作業(yè)后去污目標(biāo)材料6放射性劑量的變化及清潔作業(yè)時(shí)環(huán)境中放射性劑量的變化，放射性監(jiān)測(cè)裝置5具有監(jiān)測(cè)探頭，在進(jìn)行清潔作業(yè)過程中，監(jiān)測(cè)探頭的位置按清潔過程的情況變換，如在清潔作業(yè)前，將監(jiān)測(cè)探頭置于放射性污染物7表面；完成清潔作業(yè)后，置于目標(biāo)材料6表面；在進(jìn)行清潔作業(yè)時(shí)，置于目標(biāo)材料6附近，監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境中放射性劑量的變化。
[0028]本實(shí)施例中，廢物回收系統(tǒng)包括廢物回收裝置8、一端與廢物回收裝置8相連的廢物傳輸管9，廢物傳輸管9的另一端置于目標(biāo)材料6的上方，廢物回收裝置8具有電機(jī)13，當(dāng)電機(jī)13開啟時(shí)，激光清洗后的目標(biāo)材料6上的放射性污染物7通過廢物傳輸管9被吸入廢物回收裝置8內(nèi)。如圖1所示，廢物傳輸管9的另一端連有吸口 10，吸口 10的大小為能夠覆蓋整個(gè)激光清潔作業(yè)區(qū)域。激光傳導(dǎo)裝置3的激光工作頭16設(shè)置在吸口 10內(nèi)，吸口10隨著激光傳導(dǎo)裝置3的激光工作頭16的移動(dòng)而移動(dòng)，如圖1所示，激光工作頭16輸出的激光束11全部位于吸口 10內(nèi)，這樣就可以減少放射性污染物彌散在空氣中。另外，還可以在激光進(jìn)行放射性污染去污時(shí)，采用水或酒精噴灑在待去污作業(yè)表面，在顯著提高激光清潔去污效率的同時(shí)(表面覆蓋液體薄膜水、酒精等可以顯著提高去污效率)，還可以進(jìn)一步減少去污產(chǎn)生的放射性污染物彌散在空氣中。
[0029]廢物回收裝置8內(nèi)還可以設(shè)有過濾器12，過濾器12與廢物傳輸管9相連，過濾器12采用多層過濾材料制造，過濾后的空氣達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，過濾器12可以根據(jù)需要定期或定量更換，在過濾器12累積工作時(shí)間達(dá)到15天或吸口 10周圍的輻射劑量達(dá)到需要更換濾芯時(shí)就進(jìn)行更換，更換下來的濾芯進(jìn)行放射性固廢處理。
[0030]以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，且本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生激光將目標(biāo)材料上的放射性污染物去除的激光發(fā)生器、與所述激光發(fā)生器的激光輸出口相連的激光傳導(dǎo)裝置、設(shè)置在所述目標(biāo)材料附近的作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及用于回收已從所述目標(biāo)材料上去除的放射性污染物的廢物回收系統(tǒng)，所述激光發(fā)生器和所述作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)均與所述控制系統(tǒng)相連并均由所述控制系統(tǒng)控制工作，其特征在于，所述激光傳導(dǎo)裝置包括與所述激光發(fā)生器的激光輸出口相連并用于傳輸所述激光的光纖、用于將所述光纖的激光輸出口移動(dòng)到所述放射性污染物表面上方的移動(dòng)器、機(jī)械手臂、設(shè)置在所述機(jī)械手臂上的操作裝置，所述光纖固定設(shè)置在所述移動(dòng)器內(nèi)且所述光纖的激光輸出口位于所述移動(dòng)器的一端部，所述移動(dòng)器的一端部懸空而另一端部安裝在所述機(jī)械手臂上，所述操作裝置用于控制所述機(jī)械手臂和移動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，所述移動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)所述光纖的激光輸出口移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)器包括多個(gè)移動(dòng)器單元，所述多個(gè)移動(dòng)器單元之間采用手指關(guān)節(jié)的仿生結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，所述多個(gè)移動(dòng)器單元之間通過向不同角度彎曲和伸直的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)所述光纖的激光輸出口到達(dá)所述放射性污染物表面上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)器單元的長(zhǎng)度為5cnTl5Cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)器的一端部上設(shè)有用于集束激光的激光工作頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)控所述放射性污染物去污過程的清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置和用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中放射性情況的變化的放射性監(jiān)測(cè)裝置，所述清潔作業(yè)過程監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在所述光纖的激光輸出口的附近，所述放射性監(jiān)測(cè)裝置具有監(jiān)測(cè)探頭，所述監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置在所述目標(biāo)材料附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述廢物回收系統(tǒng)包括廢物回收裝置、一端與所述廢物回收裝置相連的廢物傳輸管，所述廢物傳輸管的另一端置于所述目標(biāo)材料的上方，所述廢物回收裝置具有電機(jī)，當(dāng)所述電機(jī)開啟時(shí)，所述激光清洗后的所述目標(biāo)材料上的放射性污染物通過所述廢物傳輸管被吸入所述廢物回收裝置內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述廢物傳輸管的另一端連有吸口，所述吸口的大小為能夠覆蓋整個(gè)所述激光清潔作業(yè)區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳導(dǎo)裝置的激光輸出口設(shè)置在所述吸口內(nèi)，所述吸口隨著所述激光傳導(dǎo)裝置的激光輸出口的移動(dòng)而移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述廢物回收裝置內(nèi)還具有過濾器，所述過濾器與所述廢物傳輸管相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述激光清潔系統(tǒng)還包括一輛可移動(dòng)的小車，所述激光發(fā)生器放置在所述小車上。
【文檔編號(hào)】B08B7/00GK103736693SQ201410012213
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】陳國(guó)星, 吳樹輝, 陳健菠, 羅勁松, 陳堅(jiān), 管海洋, 王小平, 胡金力, 尹嵩, 覃恩偉, 史一嶺, 姚智猛, 董云飛, 黃騫, 葉林, 劉澤坤 申請(qǐng)人:蘇州熱工研究院有限公司, 中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司