【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，属于放射性金属切割。
技术介绍
1、核设施退役是核设施因使用期满，或发生事故损坏，或其他原因停止服役后，为了充分考虑工作人员和公众的健康与安全及环境保护，而采取的行政和技术行动，以使核设施及其场地能够重新使用。
2、在核电机组退役过程中，需要在水下对反应堆受放射性污染结构以及残余核燃料进行拆除、解体和报废。由于切割物质的特殊性，需要安全、优质以及精确的水下切割技术来完成。目前较为成熟的水下切割方法主要有高温电弧等离子切割、高温火焰切割以及激光切割，其中激光切割方法具有较高的金属切割质量和切割效率。
3、但在水下切割过程中，堆内构件表面的污染层会在高温激光作用下熔化升华，随后遇冷形成大量亚微米级放射性气溶胶颗粒，这些放射性气溶胶应在密闭空间内被抑制和去除，以防止它们释放到环境中，造成放射性污染。
4、在现有的专利中，公开号为cn112620837b的专利提供了一种核电站乏燃料组件立式电火花水下切割装置，实现对乏燃料组件的局部切割，但该专利技术并未考虑对切割过程中产生的放射性气溶胶的处理。为了更好对水下放射性结构进行拆除、解体和报废，亟需一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，以实现对反应堆内放射性污染结构精准切割，同时能够高效去除切割过程中产生的放射性气溶胶颗粒，防止放射性物质泄露到环境中，为周围环境以及核电厂操作人员提供安全保障。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述技术问题，进而提
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
3、一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，包括内部注水的主腔体、水下激光切割组件、微纳气泡发生组件及荷电喷淋组件，其中通过水下激光切割组件水下对待切割件进行切割，通过微纳气泡发生组件将主腔体内携带放射性气溶胶的气体吸入其微纳气泡发生器内，并在微纳气泡发生器内与来自主腔体内的水混合，形成微纳米气泡后排入至主腔体内，通过荷电喷淋组件向主腔体内喷淋带有静电的液滴。
4、进一步地，所述水下激光切割组件包括激光器及设置在主腔体水空间内的激光切割头，其中激光切割头内沿激光光路方向依次设置有激光发射头、第一凸透镜、第二凸透镜、凹透镜及平面镜，激光发射头通过激光电缆与激光器连接，激光切割头上靠近待切割件的一端连通设置有激光切割喷嘴，平面镜与激光切割喷嘴之间的空腔为辅助气体腔室，辅助气体通过第一进气管输送至辅助气体腔室内。
5、进一步地，辅助气体腔室通过第一进气管连接空气压缩机。
6、进一步地，主腔体的气空间通过汽水分离器连接至空气压缩机。
7、进一步地，所述微纳气泡发生组件包括第一离心泵、设置在主腔体气空间内的气体收集圆盘及并联设置在主腔体水空间内的多个微纳气泡发生器，所述气体收集圆盘与多个微纳气泡发生器的第二进气孔之间通过第四进气管连接，所述第一离心泵通过管路连接微纳气泡发生器的液相入口与主腔体的水空间。
8、进一步地，所述气体收集圆盘为倒漏斗形结构。
9、进一步地，所述微纳气泡发生器内部采用文丘里管结构，所述文丘里管结构中液相入口收缩角度与出口扩张角度均为30°，进口段内径与出口段内径均为50mm，喉部内径为30mm，喉部长度为10mm。
10、进一步地，所述荷电喷淋组件包括固装在主腔体顶部的雾化喷嘴以及设置在雾化喷嘴下方的感应式静电圆环，其中雾化喷嘴通过管路及第二离心泵与主腔体的水空间连接，通过设置在主腔体外部的静电电源为感应式静电圆环供电。
11、进一步地，第一离心泵与第二离心泵为同一个离心泵。
12、进一步地，感应式静电圆环与雾化喷嘴之间的距离为5cm。
13、本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
14、在水下激光切割过程中引入微纳气泡发生器，利用文丘里管结构的特性，将携带放射性气溶胶颗粒的气体处理为包含气溶胶颗粒的微纳米气泡，并扩散在液相中，在微纳气泡性质的影响下，气溶胶颗粒能够被有效去除；同时液相中微纳气泡的存在，也能够提高气泡周围气溶胶颗粒的富集吸附程度，进而提高气溶胶的池洗去除效率。
15、对于主腔体气空间中未被池洗去除的气溶胶颗粒，通过荷电喷淋组件对其进行喷淋去除。增加荷电液滴与气溶胶颗粒之间的相对运动和碰撞捕集概率，有助于提高气溶胶的喷淋去除效率。
16、通过本专利技术的水下激光切割系统，在进行核电厂退役过程中，能够在水下对反应堆放射性污染结构进行解体、拆除与报废，同时高效去除切割产生的放射性气溶胶颗粒，防止对环境造成放射性污染，确保公众及操作人员安全。
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1.一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：包括内部注水的主腔体(1)、水下激光切割组件、微纳气泡发生组件及荷电喷淋组件，其中通过水下激光切割组件水下对待切割件进行切割，通过微纳气泡发生组件将主腔体(1)内携带放射性气溶胶的气体吸入其微纳气泡发生器(21)内，并在微纳气泡发生器(21)内与来自主腔体(1)内的水混合，形成微纳米气泡后排入至主腔体(1)内，通过荷电喷淋组件向主腔体(1)内喷淋带有静电的液滴。
2.根据权利要求1所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述水下激光切割组件包括激光器(2)及设置在主腔体(1)水空间内的激光切割头(5)，其中激光切割头(5)内沿激光光路方向依次设置有激光发射头(4)、第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、凹透镜(8)及平面镜(9)，激光发射头(4)通过激光电缆(3)与激光器(2)连接，激光切割头(5)上靠近待切割件的一端连通设置有激光切割喷嘴(10)，平面镜(9)与激光切割喷嘴(10)之间的空腔为辅助气体腔室(11)，辅助气体通过第一进气管(13)输送至辅助气体腔室(11)内。
3.
4.根据权利要求3所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：主腔体(1)的气空间通过汽水分离器(16)连接至空气压缩机(14)。
5.根据权利要求1所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述微纳气泡发生组件包括第一离心泵(19)、设置在主腔体(1)气空间内的气体收集圆盘(24)及并联设置在主腔体(1)水空间内的多个微纳气泡发生器(21)，所述气体收集圆盘(24)与多个微纳气泡发生器(21)的第二进气孔(22)之间通过第四进气管(23)连接，所述第一离心泵(19)通过管路连接微纳气泡发生器(21)的液相入口与主腔体(1)的水空间。
6.根据权利要求5所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述气体收集圆盘(24)为倒漏斗形结构。
7.根据权利要求5所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述微纳气泡发生器(21)内部采用文丘里管结构，所述文丘里管结构中液相入口收缩角度与出口扩张角度均为30°，进口段内径与出口段内径均为50mm，喉部内径为30mm，喉部长度为10mm。
8.根据权利要求5所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述荷电喷淋组件包括固装在主腔体(1)顶部的雾化喷嘴(26)以及设置在雾化喷嘴(26)下方的感应式静电圆环(27)，其中雾化喷嘴(26)通过管路及第二离心泵与主腔体(1)的水空间连接，通过设置在主腔体(1)外部的静电电源(29)为感应式静电圆环(27)供电。
9.根据权利要求8所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：第一离心泵(19)与第二离心泵为同一个离心泵。
10.根据权利要求8所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：感应式静电圆环(27)与雾化喷嘴(26)之间的距离为5cm。
...【技术特征摘要】
1.一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：包括内部注水的主腔体(1)、水下激光切割组件、微纳气泡发生组件及荷电喷淋组件，其中通过水下激光切割组件水下对待切割件进行切割，通过微纳气泡发生组件将主腔体(1)内携带放射性气溶胶的气体吸入其微纳气泡发生器(21)内，并在微纳气泡发生器(21)内与来自主腔体(1)内的水混合，形成微纳米气泡后排入至主腔体(1)内，通过荷电喷淋组件向主腔体(1)内喷淋带有静电的液滴。
2.根据权利要求1所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述水下激光切割组件包括激光器(2)及设置在主腔体(1)水空间内的激光切割头(5)，其中激光切割头(5)内沿激光光路方向依次设置有激光发射头(4)、第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、凹透镜(8)及平面镜(9)，激光发射头(4)通过激光电缆(3)与激光器(2)连接，激光切割头(5)上靠近待切割件的一端连通设置有激光切割喷嘴(10)，平面镜(9)与激光切割喷嘴(10)之间的空腔为辅助气体腔室(11)，辅助气体通过第一进气管(13)输送至辅助气体腔室(11)内。
3.根据权利要求2所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：辅助气体腔室(11)通过第一进气管(13)连接空气压缩机(14)。
4.根据权利要求3所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：主腔体(1)的气空间通过汽水分离器(16)连接至空气压缩机(14)。
5.根据权利要求1所述的一种能够高效去除气溶胶的水下激光切割系统，其特征在于：所述微...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁辉，陈宇奇，马钎朝，王坤俊，王岩松，侯宇轩，谷海峰，孙中宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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