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】本實用新型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裝置、設置在目標材料附近的作業(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到放射性污染物表面上方的移動器、機械手臂、設置在機械手臂上的操作裝置，光纖固定設置在移動器內(nèi)且光纖的激光輸出口位于移動器的一端部，移動器的一端部懸空而另一端部安裝在機械手臂上，操作裝置用于控制機械手臂和移動器的運動，移動器的運動帶動光纖的激光輸出口移動。
【專利說明】用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于核電【技術領域】，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】
[0002]隨著國內(nèi)新一輪核電站機組建設高峰的來臨，國家對核電安全、核污染防護處理、應急處理、環(huán)境保護等的要求越來越高，相應的技術需求也越來越迫切，尤其是關系到核電安全的放射性污染去污處理技術的需求將越加迫切。在國家中長期科技發(fā)展綱要，優(yōu)先支持的重點領域中，都提到了核電環(huán)保安全防護問題，指出促進環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，重點研究適合我國國情的重大環(huán)保裝備及儀器設備，加大國產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品市場占有率，提高環(huán)保裝備技術水平及加強核設施和放射源安全監(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。隨著核電站服役時間的增長，這些放射性物質(zhì)積累日益增多，導致系統(tǒng)輻射場增強，工作人員受輻照劑量增加。因此，需要定期或不定期進行放射性去污，保障電站安全運行，并降低運行人員集體輻射劑量。隨著國內(nèi)核電站大規(guī)模建設及運行，亟需進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械-物理法和化學法，前者包括機械擦拭、高壓水沖洗等，后者主要以強酸、強堿溶液溶解表層氧化物。這些傳統(tǒng)去污方式效果有限，對使用場合和待清潔構(gòu)件的形狀、尺寸也有一定的限制。這些去污方式通常會產(chǎn)生大量廢水、廢液；在去污對象上會存在放射性廢物殘留；在清潔的同時，會對構(gòu)件表面產(chǎn)生二次污染，這會給后續(xù)放射性廢物處理與處置帶來極大困難。同時還有對基材造成腐蝕的風險，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]本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統(tǒng)，針對核電站建筑物表面、現(xiàn)場工裝及工具、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)表面實施放射性污染去污，可以快速降低作業(yè)對象的放射性水平同時實現(xiàn)作業(yè)對象的清潔。
[0006]為解決以上技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]—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裝置、設置在所述目標材料附近的作業(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到所述放射性污染物表面上方的移動器、機械手臂、設置在所述機械手臂上的操作裝置，所述光纖固定設置在所述移動器內(nèi)且所述光纖的激光輸出口位于所述移動器的一端部，所述移動器的一端部懸空而另一端部安裝在所述機械手臂上，所述操作裝置用于控制所述機械手臂和移動器的運動，所述移動器的運動帶動所述光纖的激光輸出口移動。
[0008]所述移動器包括多個移動器單元，所述多個移動器單元之間采用手指關節(jié)的仿生結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，所述多個移動器單元之間通過向不同角度彎曲和伸直的動作來實現(xiàn)所述光纖的激光輸出口到達所述放射性污染物表面上方。
[0009]所述移動器單元的長度為5cnTl5Cm。
[0010]所述移動器的一端部上設有用于集束激光的激光工作頭。
[0011]所述作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括用于實時監(jiān)控所述放射性污染物去污過程的清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置和用于實時監(jiān)測環(huán)境中放射性情況的變化的放射性監(jiān)測裝置，所述清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置設置在所述光纖的激光輸出口的附近，所述放射性監(jiān)測裝置具有監(jiān)測探頭，所述監(jiān)測探頭設置在所述目標材料附近。
[0012]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材料的上方，所述廢物回收裝置具有電機，當所述電機開啟時，所述激光清洗后的所述目標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)。
[0013]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所述激光清潔作業(yè)區(qū)域。
[0014]所述激光傳導裝置的激光輸出口設置在所述吸口內(nèi)，所述吸口隨著所述激光傳導裝置的激光輸出口的移動而移動。
[0015]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。
[0016]所述激光清潔系統(tǒng)還包括一輛可移動的小車，所述激光發(fā)生器放置在所述小車上。
[0017]由于上述技術方案的實施，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0018]本實用新型的激光清潔系統(tǒng)通過激光去除放射性污染物，并通過控制移動器的一端部的運動帶動傳輸激光的光纖的激光輸出口移動到目標材料表面上方對上面的放射性污染物進行去污處理，實現(xiàn)激光清潔系統(tǒng)的遠程自動化操作，減少工作人員被輻照的風險。
[0019]本實用新型的激光清潔系統(tǒng)的光纖直接設置在移動器內(nèi)部，簡化了整個激光清潔系統(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，特別的對于工作人員不能到達的狹窄空間也能對其進行清潔。
[0020]本激光清潔系統(tǒng)由于是采用激光清潔，所以作業(yè)時目標材料的溫升較低，目標材料的損傷微小，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，且沒有化學作用過程，對核電站設備設施沒有腐蝕。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型激光清潔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(未顯示機械手臂)；
[0022]圖2為本實用新型激光清潔系統(tǒng)中激光傳導裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖中:1、激光發(fā)生器；2、控制系統(tǒng)；3、激光傳導裝置；4、清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置；
5、放射性監(jiān)測裝置；6、目標材料；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；14、光纖；15、移動器；16、激光工作頭；17、機械手臂?！揪唧w實施方式】
[0024]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步描述。
[0025]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裝置3、設置在目標材料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的激光輸出口移動到放射性污染物7表面上方的移動器15、機械手臂17、設置在機械手臂17上的操作裝置，光纖14固定設置在移動器15內(nèi)且光纖14的激光輸出口位于移動器15的一端部,移動器15的一端部懸空而另一端部安裝在機械手臂17上，操作裝置用于控制機械手臂17和移動器15的運動，移動器15的運動帶動光纖14的激光輸出口移動。本實施例中的機械手臂17可選擇為六軸聯(lián)動的機械手臂，機械手臂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，只需控制機械手臂17的另一端和移動器15的運動帶動光纖14的激光輸出口移動。
[0026]移動器15包括多個移動器單元，多個移動器單元之間采用手指關節(jié)的仿生結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，多個移動器單元之間通過向不同角度彎曲和伸直的動作來實現(xiàn)光纖14的激光輸出口到達放射性污染物7表面上方。移動器單元的長度為5cnTl5cm。
[0027]移動器15的一端部上設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。
[0028]本實施例中，操作裝置為一控制面板，通過數(shù)據(jù)線將相關指令傳輸?shù)礁鱾€移動器單元，讓移動器15的一端部移動到待作業(yè)表面。
[0029]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
[0030]本實施例中，作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括用于實時監(jiān)控放射性污染物去污過程的清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置4和用于實時監(jiān)測環(huán)境中放射性情況的變化的放射性監(jiān)測裝置5。
[0031]清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置4采用CXD及紅外攝像裝置實時監(jiān)控激光清潔作業(yè)進程，將其設置在光纖14的激光輸出口附近，監(jiān)測激光光纖14的激光輸出口的移動情況，監(jiān)測激光清潔去污效果，通過清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置4反饋作業(yè)現(xiàn)場的實際情況，及時調(diào)整光纖14的激光輸出口的移動速率，在實現(xiàn)清潔的前提下，提高移動速率，改進清潔效率。
[0032]放射性監(jiān)測裝置5主要用于監(jiān)測激光清潔作業(yè)前、作業(yè)后去污目標材料6放射性劑量的變化及清潔作業(yè)時環(huán)境中放射性劑量的變化，放射性監(jiān)測裝置5具有監(jiān)測探頭，在進行清潔作業(yè)過程中，監(jiān)測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，置于目標材料6表面；在進行清潔作業(yè)時，置于目標材料6附近，監(jiān)測周圍環(huán)境中放射性劑量的變化。
[0033]本實施例中，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的另一端置于目標材料6的上方，廢物回收裝置8具有電機13，當電機13開啟時，激光清洗后的目標材料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激光清潔作業(yè)區(qū)域。激光傳導裝置3的激光工作頭16設置在吸口 10內(nèi)，吸口10隨著激光傳導裝置3的激光工作頭16的移動而移動，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，還可以在激光進行放射性污染去污時，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(表面覆蓋液體薄膜水、酒精等可以顯著提高去污效率)，還可以進一步減少去污產(chǎn)生的放射性污染物彌散在空氣中。
[0034]廢物回收裝置8內(nèi)還可以設有過濾器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，過濾后的空氣達到國家排放標準，過濾器12可以根據(jù)需要定期或定量更換，在過濾器12累積工作時間達到15天或吸口 10周圍的輻射劑量達到需要更換濾芯時就進行更換，更換下來的濾芯進行放射性固廢處理。
[0035]以上對本實用新型做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用新型的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.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裝置、設置在所述目標材料附近的作業(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到所述放射性污染物表面上方的移動器、機械手臂、設置在所述機械手臂上的操作裝置，所述光纖固定設置在所述移動器內(nèi)且所述光纖的激光輸出口位于所述移動器的一端部，所述移動器的一端部懸空而另一端部安裝在所述機械手臂上，所述操作裝置用于控制所述機械手臂和移動器的運動，所述移動器的運動帶動所述光纖的激光輸出口移動。
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，所述移動器包括多個移動器單元，所述多個移動器單元之間采用手指關節(jié)的仿生結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，所述多個移動器單元之間通過向不同角度彎曲和伸直的動作來實現(xiàn)所述光纖的激光輸出口到達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，所述移動器單元的長度為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，所述移動器的一端部上設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)包括用于實時監(jiān)控所述放射性污染物去污過程的清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置和用于實時監(jiān)測環(huán)境中放射性情況的變化的放射性監(jiān)測裝置，所述清潔作業(yè)過程監(jiān)測裝置設置在所述光纖的激光輸出口的附近，所述放射性監(jiān)測裝置具有監(jiān)測探頭，所述監(jiān)測探頭設置在所述目標材料附近。
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材料的上方，所述廢物回收裝置具有電機，當所述電機開啟時，所述激光清洗后的所述目標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，所述激光傳導裝置的激光輸出口設置在所述吸口內(nèi)，所述吸口隨著所述激光傳導裝置的激光輸出口的移動而移動。
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)還包括一輛可移動的小車，所述激光發(fā)生器放置在所述小車上。
【文檔編號】B08B7/00GK203635553SQ201420016344
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】陳國星, 吳樹輝, 陳健菠, 羅勁松, 陳堅, 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 申請人:蘇州熱工研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司