激光清除技术

　　近几年，随着原子能设施的老化，人们开始考虑设施的更新及废弃物的处理这些设施的构件有可能在表面附着低能量的放射性物质如能将这些放射性物质去除再统一处理，就能大大提高处理废弃物的效率。这种做法能使放射性物质减容，对环境保护极为重要。

　　使用激光进行表面清除的技术，随着激光技术的发展，己取得了进展，在技术上得到认可，包括超音速战斗机表面附着物的清除、古典名画的表面清洗、重要古建筑物表面污染物的去除等。这些技术能够将附着在表面的顽固且复杂的污染物质在几乎不影响其纤细基板的情况下加以清除将这一技术用于清除原子能设施的放射性污染器件及其构件的放射性物质，将会有很大的优势即几乎不会因清除而造成二次污染物的产生由于能进行自动及远距离操纵，所以可降低操作人员被放射线辐射的剂量。此外，由于可以高度地进行表面清除，废弃炉的清除也不在话下，也有利于一般放射性废弃物的减容因此，虽然不能将放射性废弃物本身消除，但可以使废弃物的管理变得容易，将其对环境的影响减小到最低限度这种激光清除技术在1982年由美国威斯汀豪斯公司取得了专利，当时使用的是大型二氧化碳激光器。这种方式使用脉冲较长的激光器较多。因此装置及附助设备较大，在实用化方面还存在着种种问题。

　　1但是-2由于它是1种具有魅力1的方式，研究还在不断进行光清除的大多数问题都有可能得到解决。

　　本文将从这一观点出发，阐述使用短脉冲固体激光进行清除的情况。

　　2激光清除模式激光清除利用的是烧蚀作用。利用短脉冲激光进行烧蚀，以往的研究都是在激光核聚变范围内进行。除污所用的激光强度与核聚变相比，虽然能量密度较低，但使用的是同一结构的设备首先，以激光照射固体，由于表皮效应，激光只能穿透极浅的表面在这里，激光能量被电子吸收，将电子激发电离这一能量，通过电子的运动，传给晶格、分子原子等这样就将它们的化学键切断，形成熔融汽化等离子体化后续的激光在这蒸汽等离子体中被吸收，蒸汽等离子体被加热通过热传导，该加热区域的热量被传到固体部分，熔融部分不断扩大这时，如果激光能量密度高的话，就形成等离子体化低的话，就停留在熔融汽化水平。通过这样的作用，物质表面被激光剥离，这就是激光烧蚀特别是当激光强度高脉宽短的时候，脉冲结束后（10ps~Ins），热量本身很小，被处理物体急速冷却，烧蚀就停止因此可以很精确地控制烧蚀厚度，有选择地只去除表面的薄层这时的激光清除模式可以考虑如那样设置基板材料为不锈钢，上面涂覆氧化源基板的表面也渗透了微量放射性物质，但辐射剂量极小。将清除进行到哪里，辐射水平降低到什么程度，即清除率问题将是今后讨将清除率R定义为清除前的辐射剂量与清除后的辐射剂量之比，公式如下AV/、Ld分别对应，分别表示表面附着氧化膜的放射源原子数密度、母材的放射源原子数密度表面的污染区深度、激光烧蚀深度、表面附着氧化膜厚度实际上能够得到多少清除率，与被烧蚀物质的回收和飞散状况也有关这种方式的研究课题是如何通过光纤传输激光能量。在传送峰值输出、极短脉冲激光时，将会派生许多非线性效应这样就有必要将激光分束传送固体激光器的平均输出需要几千瓦这可以从烧蚀率及去除速度求出脉宽从100ps到1ns较妊当然这就形成了半导体抽运的台式激光器我们可以预测到这种固体激光器系统在今后数年内将会普及这种系统具有充分的可搬运性，小型汽车牵引的小型固体激光系统成本低清除效率良好，如果能够实现放射性废弃物的减容，则对环保的贡献很大（陈艳；晓晨供稿）激光切割不锈钢用的高压气体供应系统近几年来，高压惰性气体辅助切割的引入己使不锈钢激光切割发生了革命性变化，其形成的清洁、光亮无氧化物的切割面正是客户所需要的。虽然这种处理方法己经出现十多年，但它被工业采用却滞后，因为与氧气辅助切割相比它的切割成本过高，缓慢的切割速度和急剧长的气体消耗也阻碍了采用这种处理方法但随着用户对这种方法的经济效益和随之而来的好处有了较好的认识，它正成为工业标准技术目前的激光系统能以相当快的速度切割15mm厚的不锈钢。切割更厚的材料对气体辅助系统在气体压力和气体流速方面的要求大为提高，今天的激光切割系统根据切割材料的厚度要求气体喷嘴的压强超过2CK100kPa，气体的流速超过70m3/hr（见图）值得注意的是，经常需要更高的入口压力来达到喷嘴的压力和气体流速，许多系统需要喷嘴压强达到30< 100kPa以实现切割头的18<100kPa压强提升压强使气体供应商对解决经济有效的气体供应有了关注源于激光切割系统中小口径管的使用。尺寸不正确的气体控制设备也会大大限制气体的流量许多激光系统供应商清楚这些问题，他们己加了内部气体供应线的直径，更新了螺线管和有较大缝隙的单元间的内部平衡阀，有效地减少了流量限制和伴随的压降。这些系统中许多仍需25< 100kPa的入口压力，因此对气体供应仍然是一种挑战。

　　供应选择有多种氮气包可供使用，它们足以满足多种激光切割市场的需要辅助气体系统的