Research on Practical Techniques of Laser Cleaning for Decontaminated Surface of Nuclear Facility

核设施净化表面激光清洗实用技术研究

• 批准号: 10558080
• 负责人: FURUKAWA Hiroyuki
• 金额: $ 6.08万
• 依托单位: Institute for Laser Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10558080/
• 关键词: Laser; Surface Cleaning; Simulation; Radioactivity; Fiber; Plasma; 酸化皮膜; SUS304

Investigations on laser cleaning for decontaminated surface have been performed by simulations and experiments. Basic equations of simulations are the equation of thermal conduction, the absorption of laser energy, boundary conditions of melting and evaporation. Simulations have been performed for the case of 2-layers, basic material is SUS304 and surface pollutant is Fe3O4. Simulation results were in good agreements with experiments at the wide range of laser fluence.For the condition of high power laser transport in optical fiber and its application on material surface treatment, two factors are more important, one is surface damage threshold of the fiber, another is transporting rate of laser beam in the fiber. We measure input and output power of lasers, surface damage threshold is obtained and transporting rate is calculated.We perform simulations on SUS304 samples coated by Fe3O4 which thickness is 50mm for the case using 100ps width micro pulse mode-lock laser. We conclude that 100ps micro pulse laser fot the total system of laser has an advantage compared with 20ps micro pulse lase fot the total system of laser cleaning cleaning for decontaminated surface.

通过模拟和实验对去污表面的激光清洁进行了研究。模拟的基本方程是热传导方程、激光能量的吸收方程、熔化和蒸发的边界条件。对2层的情况进行了模拟，基材为SUS304，表面污染物为Fe3O4。在较宽的激光注量范围内，仿真结果与实验结果吻合较好。对于高功率激光在光纤中传输的条件及其在材料表面处理中的应用，两个因素更为重要，一是光纤的表面损伤阈值，二是激光束在光纤中的传输速率。我们测量了激光器的输入和输出功率，获得了表面损伤阈值并计算了传输速率。我们使用100ps宽度的微脉冲锁模激光器对厚度为50mm的Fe3O4涂层的SUS304样品进行了模拟。我们得出的结论是，100ps微脉冲激光器的激光总系统相对于20ps微脉冲激光的激光清洗总系统在去污表面清洗方面具有优势。

项目成果

古河裕之、今崎一夫、他: "レーザー除染におけるアブレーション過程のシュミレーション"レーザー研究. 26. 172-175 (1998)

Hiroyuki Furukawa、Kazuo Imazaki 等人：“激光去污中的烧蚀过程模拟”激光研究 26. 172-175 (1998)。

今崎一夫: "レーザーによる除染"OPTRONICS. 18. 135-138 (1999)

今崎一夫：“激光去污”OPTRONICS，18. 135-138 (1999)。

古河裕之,内田成明: "金属のフェムト秒レーザーアブレーションに関するシミュレーション"レーザー学会第280回研究会報告書. 46-49 (2000)

Hiroyuki Furukawa、Shigeaki Uchida：“金属飞秒激光烧蚀模拟”日本激光学会第 280 届会议报告 46-49 (2000)。

古河裕之: "レーザーアブレーション除染に関する研究"レーザー学会第270回研究会報告書. 31-34 (1999)

Hiroyuki Koga：《激光消融去污研究》日本激光学会第270次会议报告31-34（1999）。

古河裕之、今崎一夫、他: "酸化皮膜の膜厚が数十ミクロンの場合のレーザー除染効率等の評価" 日本原子力学会1999年春の年会要旨集. 628-628 (1999)

Hiroyuki Furukawa，Kazuo Imazaki，等：“氧化膜厚度为几十微米时激光去污效率的评估”日本原子能学会1999年春季年会摘要628-628（1999）。