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放射性表面污染金属废物激光去污工艺研究

赵菀 曹俊杰 王帅 文小军 张永领 丁然 彭婧

赵菀, 曹俊杰, 王帅, 文小军, 张永领, 丁然, 彭婧. 放射性表面污染金属废物激光去污工艺研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 250-255. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0250
引用本文: 赵菀, 曹俊杰, 王帅, 文小军, 张永领, 丁然, 彭婧. 放射性表面污染金属废物激光去污工艺研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 250-255. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0250
Zhao Wan, Cao Junjie, Wang Shuai, Wen Xiaojun, Zhang Yongling, Ding Ran, Peng Jing. Study on Laser Decontamination Technology for Metal Scraps with Radioactively Contaminated Surfaces[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 250-255. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0250
Citation: Zhao Wan, Cao Junjie, Wang Shuai, Wen Xiaojun, Zhang Yongling, Ding Ran, Peng Jing. Study on Laser Decontamination Technology for Metal Scraps with Radioactively Contaminated Surfaces[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 250-255. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0250

放射性表面污染金属废物激光去污工艺研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0250
详细信息
    作者简介:

    赵  菀(1989—),男,工程师,现主要从事核设施退役及检修方面的技术研究及工程实施,E-mail: zhaowan909@163.com

  • 中图分类号: TL944

Study on Laser Decontamination Technology for Metal Scraps with Radioactively Contaminated Surfaces

  • 摘要: 为实现激光去污技术在放射性表面污染金属废物清洁解控或循环再利用方面的应用,以350 W的纳秒脉冲光纤激光器为基础搭建了激光去污实验装置,针对激光功率、脉宽、频率、线间距、扫描速度等关键参数开展了一系列激光剥离去污工艺实验,根据实验结果分析得出激光去污工艺规律和不同去污深度的最佳工艺参数,并以某核电厂控制棒水池贮存搁架底板为对象开展验证试验。验证试验结果显示,采用激光去污技术,去污深度达到10 μm后,样品的β射线放射性表面污染水平已低于0.8 Bq/cm2,可达到清洁解控的表面污染水平要求。

     

  • 图  1  金属表面放射性污染层示意图

    Figure  1.  Radioactively Contaminated Surface Layers of Metals    

    图  2  激光去污实验装置结构示意图

    Figure  2.  Structural Diagram of Laser Decontamination Experimental Setup

    图  3  激光功率与去污深度关系

    Figure  3.  Laser Power vs. Decontamination Depth

    图  4  脉宽与去污深度关系

    Figure  4.  Pulse Duration vs. Decontamination Depth

    图  5  线间距与去污深度关系

    Figure  5.  Line Spacing vs. Decontamination Depth

    图  6  扫描速度与去污深度关系

    Figure  6.  Scanning Speed vs. Decontamination Depth

    图  7  激光频率与去污深度的关系

    Figure  7.  Laser Frequency vs. Decontamination Depth

    图  8  激光去污效率及能耗

    Figure  8.  Efficiency and Energy Consumption of Laser Decontamination

    表  1  350 W单模纳秒光纤激光器主要参数

    Table  1.   Main Parameters of 350 W Single-Mode Nanosecond Pulsed Fiber Laser

    参数名参数值
    激光平均功率/W350
    功率调节范围/%10~100
    激光束质量因子<1.8
    激光频率/kHz1~4000
    脉冲宽度/ns8~500
    波长范围/nm1060~1080
    下载: 导出CSV

    表  2  控制棒水池贮存搁架样片激光去污试验结果

    Table  2.   Laser Decontamination Test Results for Storage Rack Sample in Control Rod Pool

    序号样片编号材料去污深度
    /μm
    β射线放射性表面污染水平活度浓度
    去污前/(Bq·cm−2)去污后/(Bq·cm−2)去污因子去污前/(Bq·g−1)去污后/(Bq·g−1)去污因子
    110#不锈钢56.90.513.915.241.2412.3
    213#不锈钢536.72.416.237.712.07618.2
    311#不锈钢106.20.511.98.3540.489417.1
    415#不锈钢1023.70.549.429.910.528256.6
    512#不锈钢206.70.88.56.770.399916.9
    616#不锈钢206.10.236.16.6530.144246.1
    719#不锈钢502.30.63.82.65560.184914.4
    820#不锈钢5048.40.773.353.930.50599106.6
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-30
  • 修回日期:  2021-05-30
  • 刊出日期:  2021-09-30

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