用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置及方法，所述复合激光去污装置包括至少两个激光发射模块、与所述激光发射模块一一对应的光束整形模块，以及一激光整形模块，所述激光发射模块发射的激光进入对应的光束整形模块进行光束整形，再进入所述激光整形模块进行激光整形，最后输出至核电站构件的待去污基层的表面；各个激光发射模块发射的激光的脉冲宽度不同，根据所述待去污基层的表面附着物状况确定开启相应的激光发射模块。本发明专利技术针对核电站去污提出了一种全新的复合激光去污解决方案，根据实际待去污表面的情况选择开启相应的激光发射模块。

【技术实现步骤摘要】
用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置及方法
本专利技术涉及核工业放射性去污领域，尤其涉及一种用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置及方法。
技术介绍
核电站在运行过程中，结构材料的腐蚀产物和一回路冷却剂受中子活化形成放射性物质，传送、分配、沉积在系统的管道、阀门和水泵的表面。随着核电站服役时间的增长，这些放射性物质积累日益增多，导致系统辐射场增强，工作人员受辐照剂量增加。因此，需要定期或不定期进行放射性去污，保障电站安全运行，并降低运行人员集体辐射剂量。随着国内核电站大规模建设及运行，亟需进行放射性去污的部件将越来越多。现有技术中一般采用激光去污，但是采用的是单一激光去污技术，对于待去污部件本体及本体上的附着物采用相同的激光器进行去污处理，难以达到理想的去污效果。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置及方法，技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种复合激光去污装置，包括至少两个激光发射模块、与所述激光发射模块一一对应的光束整形模块，以及一激光整形模块，所述激光发射模块发射的激光进入对应的光束整形模块进行光束整形，再进入所述激光整形模块进行激光整形，最后输出至核电站构件的待去污基层的表面；各个激光发射模块发射的激光的脉冲宽度不同，根据所述待去污基层的表面附着物状况确定开启相应的激光发射模块。进一步地，所述装置还包括信号采集检测系统，所述信号采集检测系统用于检测所述待去污基层的表面附着物状况，所述待去污基层的表面附着物状况包括表面是否附着放射性物质。进一步地，所述装置还包括控制器，所述信号采集检测系统与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与激光发射模块连接，所述控制器根据所述信号采集检测系统的检测结果，控制相应的激光发射模块工作。进一步地，所述至少两个激光发射模块集成于同一个激光发射器或者被设置在不同的激光发射器上。进一步地，所述装置还包括激光选择输出反射镜，所述激光选择输出反射镜根据旋转角度的变化将不同的光束整形模块输出的激光反射至所述激光整形模块的输入端。进一步地，所述激光发射模块包括纳秒激光器和皮秒激光器，所述光束整形模块包括第一光束整形模块和第二光束整形模块，所述纳秒激光器的发射端与所述第一光束整形模块的输入端相对设置，所述皮秒激光器的发射端与所述第二光束整形模块的输入端相对设置。进一步地，所述信号采集检测系统包括声波检测单元、视觉分析单元和/或LIBS激光诱导击穿光谱检测单元。进一步地，所述纳秒激光器和皮秒激光器同轴相对设置，所述激光选择输出反射镜设置在所述第一光束整形模块与第二光束整形模块之间。进一步地，所述装置还包括旋转电机，所述旋转电机用于驱动所述激光选择输出反射镜旋转至第一位置或第二位置，旋转至第一位置的激光选择输出反射镜将所述第一光束整形模块输出的激光反射至所述激光整形模块的输入端；旋转至第二位置的激光选择输出反射镜将所述第二光束整形模块输出的激光反射至所述激光整形模块的输入端，所述激光整形模块为二维振镜。进一步地，所述激光发射模块包括第一激光发射模块、第二激光发射模块和第三激光发射模块，所述第二激光发射模块发射的激光的脉冲宽度大于第一激光发射模块发射的激光的脉冲宽度，所述第三激光发射模块发射的激光的脉冲宽度大于第二激光发射模块发射的激光的脉冲宽度。另一方面，本专利技术提供了一种用于核电站构件放射性去污的复合激光去污方法，利用如上所述的复合激光去污装置，包括以下步骤：S11、检测待去污基层的表面附着物状况，并匹配与其对应的激光发射模块；S12、打开并移动所述对应的激光发射模块，使所述激光发射模块对所述待去污基层的表面进行激光去污；S13、重复执行S11，直至所述待去污基层完成去污。进一步地，所述去污方法包括以下步骤：S21、利用信号采集检测系统对待去污基层的表面进行附着物状况检测；S22、若检测到待去污基层的表面存在附着物和/或氧化层，则执行S23-S25，否则执行S26-S28；S23、控制纳秒激光器打开；S24、所述纳秒激光器发射的激光依次经过第一光束整形模块、激光整形模块后，到达所述待去污基层的表面并对所述附着物和/或氧化层进行去污；S25、移动所述纳秒激光器，使激光扫描所述待去污基层的表面后，重复执行S21；S26、控制皮秒激光器打开；S27、所述皮秒激光器发射的激光依次经过第二光束整形模块、激光整形模块后，到达所述待去污基层的表面并对所述待去污基层本体进行烧蚀去污；S28、移动所述皮秒激光器，使激光扫描所述待去污基层的表面。进一步地，所述去污方法还包括预建立分析数据库，所述分析数据库中存储有信号采集检测系统的检测结果与激光发射模块的对应匹配关系。进一步地，所述S11进一步包括：根据去污工况选用声波检测单元、视觉分析单元和/或LIBS激光诱导击穿光谱检测单元中的一种或者多种，对待去污基层的表面附着物状况进行检测。本专利技术具有下列优点：a.根据工况，选择声波检测单元、视觉分析单元和LIBS激光诱导击穿光谱检测单元中的一种或组合使用，对待去污基层表面进行精准检测，为匹配相应的激光发射模块奠定基础；b.采用复合激光对构件进行去污，针对不同的去污对象，采用不同的激光发射模块，提高去污效果。附图说明图1是本专利技术实施例提供的复合激光去污装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的复合激光去污装置的去污综合方法流程图；图3是本专利技术实施例提供的对退役构件进行复合激光去污方法的流程图；图4是本专利技术实施例提供的对在役构件进行去污的方法流程图；图5是本专利技术实施例提供的LIBS激光诱导击穿光谱检测单元的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的对放射性元素进行激光去污的状态示意图；图7是本专利技术实施例提供的的对铁的氧化物去污去污初始状态示意图；图8是图7状态对应的光谱检测结果；图9是本专利技术实施例提供的对铁的氧化物去污去污的完成状态示意图；图10是图9状态对应的光谱检测结果。其中，附图标记为：1-待去污基层，2-激光整形模块，3-信号采集检测系统，4-激光选择输出反射镜，51-纳秒激光器，52-皮秒激光器，61-第一光束整形模块，62-第二光束整形模块，71-电源，72-数字脉冲时序同步器，73-处理器，74-CCD探测器，75-光栅，76-光收集器，81-不锈钢区域，82-铁的氧化物区域。具体实施方式以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1在本专利技术的一个实施例中，提供了一种复合激光去污装置，包括第一激光发射模块、第二激光发射模块、与所述激光发射模块一一对应的光束整形模块(包括第一光束整形模块61和第二光束整形模块62)，以及一激光整形模块2。所述激光发射模式有以下两种：其一、第一激光发射模块发射的激光进入第一光束整形模块61进行光束整形(由激光点到激光线的整形处理)，再进入所述激光整形模块2进行激光整形(由激光线到激光面的整形处理)，最后输出至核电站构件的待去污基层1的表面；其二、第二激光发射模块发射的激光进入第二光束整形模块62进行光束整形(由激光点到激光线的整形处理)，再进入所述激光整形模块2进行激光整形(由激光线到激光面的整形处理)，最后输出至核电站构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，包括至少两个激光发射模块、与所述激光发射模块一一对应的光束整形模块，以及一激光整形模块(2)，所述激光发射模块发射的激光进入对应的光束整形模块进行光束整形，再进入所述激光整形模块(2)进行激光整形，最后输出至核电站构件的待去污基层(1)的表面；各个激光发射模块发射的激光的脉冲宽度不同，根据所述待去污基层(1)的表面附着物状况确定开启相应的激光发射模块。

【技术特征摘要】
1.一种用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，包括至少两个激光发射模块、与所述激光发射模块一一对应的光束整形模块，以及一激光整形模块(2)，所述激光发射模块发射的激光进入对应的光束整形模块进行光束整形，再进入所述激光整形模块(2)进行激光整形，最后输出至核电站构件的待去污基层(1)的表面；各个激光发射模块发射的激光的脉冲宽度不同，根据所述待去污基层(1)的表面附着物状况确定开启相应的激光发射模块。2.根据权利要求1所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述装置还包括信号采集检测系统(3)，所述信号采集检测系统(3)用于检测所述待去污基层(1)的表面附着物状况，所述待去污基层(1)的表面附着物状况包括表面是否附着放射性物质。3.根据权利要求2所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述信号采集检测系统(3)与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与激光发射模块连接，所述控制器根据所述信号采集检测系统(3)的检测结果，控制相应的激光发射模块工作。4.根据权利要求1所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述至少两个激光发射模块集成于同一个激光发射器或者被设置在不同的激光发射器上。5.根据权利要求2所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述装置还包括激光选择输出反射镜(4)，所述激光选择输出反射镜(4)根据旋转角度的变化将不同的光束整形模块输出的激光反射至所述激光整形模块(2)的输入端。6.根据权利要求5所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述激光发射模块包括纳秒激光器(51)和皮秒激光器(52)，所述光束整形模块包括第一光束整形模块(61)和第二光束整形模块(62)，所述纳秒激光器(51)的发射端与所述第一光束整形模块(61)的输入端相对设置，所述皮秒激光器(52)的发射端与所述第二光束整形模块(62)的输入端相对设置。7.根据权利要求2所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述信号采集检测系统(3)包括声波检测单元、视觉分析单元和/或LIBS激光诱导击穿光谱检测单元。8.根据权利要求6所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述纳秒激光器(51)和皮秒激光器(52)同轴相对设置，所述激光选择输出反射镜(4)设置在所述第一光束整形模块(61)与第二光束整形模块(62)之间。9.根据权利要求6所述的用于核电站构件放射性去污的复合激光去污装置，其特征在于，所述装置还包括旋转电机，所述旋转电机用于驱动所述激光选择输...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏少翀，陈国星，吴树辉，马学英，陆海峰，潘晨阳，黄骞，王博，尹嵩，覃恩伟，叶林，刘艺武，史一岭，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32