УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ ВНУТРЕННЕЙ СТЕНКИ ТРУБОПРОВОДА ИЛИ АНАЛОГИЧНОГО УЧАСТКА ПАРОВОГО ГЕНЕРАТОРА ЯДЕРНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G01F9/00 

Настоящее изобретение относится к лазерному рабочему устройству, предназначенному для направления лазерного пучка большой мощности в труднодоступные рабочие точки. Устройство применяется для дезактивации лазерным пучком трубопровода или участка, составляющего часть контура первичной воды парового генератора атомной электростанции с водяным наддувом, или водяного котла этого генератора.

Перенос воздушным путем лазерного пучка в труднодоступные точки трубопровода, в частности изогнутого сложная задача, а лазерные генераторы обычно очень громоздки для введения в трубопроводы. Применение оптических волокон для переноса лазерных пучков трудоемко, поскольку мощность, которая может быть передана с помощью таких волокон, сильно ограничена для некоторых применений, таких как дезактивация лазерным пучком.

Известны устройства для дезактивации трубопроводов или участков паровых генераторов ядерной электростанции, содержащие импульсный лазер с блоком питания, средство переноса лазерного пучка к участку внутренней стенки трубопровода с механизмом сканирования лазерного пучка по участку внутренней стенки трубопровода [1]
Недостаток труднодоступность к рабочим участкам.

На фиг.1 показано устройство для дезактивации, расположенное в изогнутом трубопроводе, разрез по оси трубопровода; на фиг.2 в увеличенном масштабе частичный разрез втулки; на фиг.3 устройство, разрез по А-А; на фиг.4 то же, вид по стрелке Б.

Устройство предназначено для дезактивации внутренней стенки трубопровода 1 относительно большого диаметра, принадлежащего контуру первичной воды парового генератора ядерного реактора с наддувом воды (показан участок изогнутого трубопровода).

Устройство состоит из опорного рельса 2, каретки 3, установленной подвижно на данном рельсе, прибора 4 для получения лазерного пучка большой мощности, содержащего импульсный лазер с блоком питания, средства 5 переноса лазерного пучка воздушным путем по внутренней стенке трубопровода с механизмом сканирования.

Рельс 2 шестиугольного сечения (фиг.3) имеет изогнутую форму, и при работе его продольная ось совпадает с осью трубопровода 1. С одного конца рельс имеет прямолинейный участок 6, снабженный средством 7 крепления на участке трубопровода 8, примыкающего к участку трубопровода 1. Указанное средство 7 может быть расширено с помощью домкрата 9, предусмотренного на конце участка 6. С другого конца рельс 2 удлиняется индексатором 10, который является участком индексирования рельса того же шестиугольного сечения, что и рельс 2, и может поворачиваться вокруг своей оси с шагом на 360^о/n с помощью двигателя (не показан), размещенного в рельсе. Индексатор 10 поворачивается на общем с рельсом 2 валу, который имеет на свободном конце втулку 11 крестовины 12, несущей центровочное кольцо 13. За счет действия домкратов 14, установленных радиально на кольце 13, можно совместить ось рельса 2 с осью изогнутого участка трубопровода 1 достаточно точно.

Каретка 3 представляет собой шестиугольную секцию, идентичную сечению рельса 2, а между ними положены с одной стороны две пары холостых роликов 15, с другой стороны пара двигательных роликов 16, приводимых в движение двигателем 17. Таким образом, каретка может быть перемещена в любую точку вдоль рельса 2.

Прибор 4 для получения лазерного пучка содержит импульсный лазер 18, установленный на неподвижной опоре 19 снаружи обрабатываемого трубопровода, блок питания, блоками управления и охлаждения, усилитель 20 лазерного пучка, закрепленный на каретке 3. Выход лазера 18 соединен с входом оптического волокна, выход которого соединен с входом усилителя 20, обеспечивающего создание на выходе усиленного параллельного пучка. Оптическое волокно позволяет передавать излучение максимальной мощности (20 МВт), лазер 18 вырабатывает мощность указанного порядка, а усилитель 20 имеет необходимый коэффициент усиления, что позволяет получить на выходе усилителя лазерный пучок с максимальной мощностью порядка 100 МВт, необходимой в данном случае.

Механизм сканирования лазерного пучка включает направляющую трубку 21, в основании которой (фиг.2) имеется отверстие 22 для входа усиленного лазерного пучка, расположенное напротив выхода усилителя 20. Отражатель 23 установлен под углом 45^о и закреплен в направляющей трубке напротив отверстия 22. Соединение направляющая трубка зеркало может быть приведено в попеременное угловое движение с помощью двигателя 24, установленного на каретке 3.

Всасывающий патрубок 25 установлен с возможностью скольжения на свободном конце направляющей трубки 21 и прижат к внутренней стенке трубопровода пружиной 26. Прижатие патрубка 25 к трубопроводу осуществляется посредством подвижного трубчатого наконечника 27, снабженного опорными роликами. Гибкий трубопровод 28 соединяет патрубок 25 с насосом (не показан). Если всасываемые продукты могут быть выброшены в трубопровод, то насос закрепляют на каретке 3. В противном случае насос устанавливают на определенном месте снаружи обрабатываемого трубопровода.

Устройство работает следующим образом. При каждом положении каретки 3 вдоль рельса 2 двигатель 24 приводит в возвратно-поступательное движение направляющую трубку 21 таким образом, что наконечник 27 перемещается по внутренней стенке участка трубопровода 1 по дуге окружности больше 60^о, а прибор 4 получения лазерного пучка приводится в действие. Усиленный лазерный пучок падает на стенку после отражения на отражателе 23 и обеспечивает дезактивацию в точке падения и по всей развертываемой (сканируемой) дуге окружности. После каждого хода вперед-назад направляющей трубки каретка продвигается по рельсу 2 на шаг, соответствующий фокусному пятну лазерного пучка, таким образом проводится дезактивация сектора более чем в 60^о.

Затем каретка перемещается на индексатор 10, который поворачивается на 60^о, что позволяет установить каретку в новом угловом положении, и проводится, как описано выше, дезактивация следующего сектора участка трубопровода 1 с перекрытием предшествующего участка.

Данное устройство может быть использовано при любой форме и конфигурации обрабатываемого трубопровода. Кроме того, благодаря использованию параллельного лазерного пучка, расстояние между отражателем 23 и стенкой трубопровода необязательно выверять с большой точностью.

Использование: дезактивация трубопроводов или паровых генераторов ядерной электростанции. Сущность изобретения: устройство включает лазерный генератор, оптическое волокно, вход которого соединен с выходом лазерного генератора, усилитель лазерного пучка, вход которого соединен с выходом оптического волокна, средства переноса воздушным путем к рабочей точке лазерного пучка, излучаемого усилителем. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ ВНУТРЕННЕЙ СТЕНКИ ТРУБОПРОВОДА ИЛИ АНАЛОГИЧНОГО УЧАСТКА ПАРОВОГО ГЕНЕРАТОРА ЯДЕРНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащее импульсный лазер с блоком питания, средство переноса лазерного пучка к участку внутренней стенки трубопровода с механизмом сканирования лазерного пучка по участку внутренней стенки трубопровода, отличающееся тем, что средство переноса лазерного пучка к участку внутренней стенки трубопровода содержит оптическое волокно, вход которого оптически соединен с выходом лазера, опорный рельс, снабженный средством для его крепления по оси трубопровода, каретку с усилителем лазерного пучка, вход которого оптически соединен с выходом оптического волокна, при этом каретка установлена подвижно на указанном рельсе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм сканирования лазерного пучка по участку внутренней стенки трубопровода выполнен в виде направляющей трубки для прохождения через нее лазерного пучка с отражателем, расположенным на одном конце в основании трубки и всасывающего патрубка, эластично соединенного с внутренней стенкой трубопровода, установленного на другом конце направляющей трубки. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в сечении рельс выполнен в виде многоугольника с n количеством сторон. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что опорный рельс дополнительно содержит участок индексирования, выполненный с возможностью поворота вокруг оси рельса. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что участок индексирования выполнен с возможностью поворота вокруг оси рельса с шагом 360/n^o.