本发明涉及激光清洗领域，尤其涉及一种核电乏燃料激光清洗工作站。
背景技术：
随着国家对电力的需求越来越高，核电站机组的建设也迎来了快速的发展，而核电废料的处理则是至关重要的问题，由于其仍带有强烈的辐射特性，这也给处理工作大大增加了难度，放射性污染的处理是急需解决的问题，由于内壁带有乏燃料的弯管的辐射性较高，储存堆放的维护成本较高，将乏燃料从弯管中清除，既可以降低弯管本身材质的辐射度，同时清理出来的乏燃料又可以进行后处理提取大量的可增值材料，经过乏燃料再溶解和后处理技术，回收的铀和钚可在核电厂混合氧化物燃料中再循环使用，以生产更多能量，从而使铀资源得到更充分利用并减少浓缩需求。后处理也通过减少高放废物的体积和去除钚有助于废物的最终处置。
在相关技术中，物理、机械等清洗方式在一定的程度上会对所清洗的产品外观、内部特性有所损伤，例如，机械清洗方法会严重破坏产品的表面特性，更由于机械加工的不确定性，大大增加了产品不良率，对于产品的质量也有一定程度的损伤；化学清洗方法则更甚，由于使用化工原料造成的环境污染是不可协调的，一些高危的化学产品还对工人的人身安全造成一定的威胁，工人的劳动强度也相对较高；同时，传统的机械清理等方式对人力劳动的依赖程度较高，提高了管道放射性垃圾清理的人力成本；此外，由于管道内壁上附着的垃圾具有放射性，人工靠近清理管道内壁垃圾，会对人体造成较大的伤害，严重影响清洁工人的身体健康。
技术实现要素：
本发明实施方式提供的一种核电乏燃料激光清洗工作站，包括基台和设置在所述基台上的结构支架组件，所述基台上固定设置有光路组件和可旋转的转盘组件，所述转盘组件上方设置有清洗头旋转组件，所述光路组件连接所述清洗头旋转组件，
所述结构支架组件上设置有夹具，所述夹具用于夹取待清洗弯管，所述夹具在所述转盘组件上方可多向移动，
所述转盘组件上还设置有集尘结构，所述集尘结构包括尘道，所述尘道设置在所述转盘组件上且和所述待清洗弯管远离所述清洗头旋转组件的管口连接，所述尘道靠近所述待清洗弯管的端口呈向内渐缩的形状。
本发明实施方式中的核电乏燃料激光清洗工作站通过可在多个方向移动的夹具夹取待清洗的弯管，放置在转盘组件上，转盘组件转动，使待清洗的弯管旋转到和清洗头旋转组件对应的位置再开始进行激光清洗。结构简单，成本较低，且能清洁不同尺寸的弯管，清洁效果也较好。同时，集尘结构还能避免工人直接接触一些有放射性的污染物，保证了工人的身体健康。
此外，本发明实施方式中，还可以进行远程操控，遥控清洗头旋转组件对弯管内部的放射性污染物进行清理，保持人体远离清理操作以及污染物，避免操作人员受到放射性垃圾的辐射，进一步增强了对人体的保护。
在某些实施方式中，所述光路组件和所述清洗头旋转组件保持密封且紧密连接。
在某些实施方式中，所述转盘组件包括高负载转盘轴承和高精度航空铝质圆盘，所述高负载转盘轴承带动所述高精度航空铝质圆盘和位于所述高精度航空铝质圆盘上的待清洗弯管转动。
在某些实施方式中，所述清洗头旋转组件包括基座，所述基座上设置有驱动电机，
所述基座的前端设置有安装台，所述安装台上设置有转动部件和输出组件，所述输出组件包括反射镜组和聚焦镜组，所述驱动电机通过所述转动部件驱动所述输出组件转动，
所述基座的后端设置有准直镜头，所述准直镜头连接激光输出装置，激光通过所述基座内开设的通道，经所述反射镜组反射，再经所述聚焦镜组聚焦后射出。
在某些实施方式中，所述输出组件还包括保护镜组，所述保护镜组连接所述聚焦镜组，所述保护镜组和所述待清洗弯管的内壁间隔设置。
在某些实施方式中，所述驱动电机包括输出轴，所述转动部件包括主动轮、从动轮和皮带，所述主动轮设置在所述输出轴上，所述输出组件固定连接所述从动轮，所述皮带连接所述主动轮和所述从动轮。
在某些实施方式中，所述输出组件上设置有吹气清洁结构，所述吹气清洁结构用于向所述保护镜组上吹气以清洁所述保护镜组上的污染物。
在某些实施方式中，所述结构支架组件包括第一支架、第二支架和电动升降机，所述第一支架垂直所述第二支架，所述夹具设置在所述电动升降机上，
所述第二支架在所述第一支架上移动，所述电动升降机在所述第二支架上移动，所述电动升降机带动所述夹具在竖直方向上移动。
在某些实施方式中，所述集尘结构还包括吸气部件，所述吸气部件设置在所述尘道后方，用于将所述待清洗弯管内清洗下来的污染物吸取到集尘结构中。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的核电乏燃料激光清洗工作站的立体结构示意图；
图2是本发明实施方式的核电乏燃料激光清洗工作站的清洗头旋转组件的立体结构示意图；
图3是本发明实施方式的核电乏燃料激光清洗工作站的集尘结构的平面结构示意图；
图4是本发明实施方式的核电乏燃料激光清洗工作站的集尘结构的另一平面结构示意图；
图5是本发明实施方式的核电乏燃料激光清洗工作站的另一立体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1-图5，本发明实施方式提供的一种核电乏燃料激光清洗工作站100，包括基台10和设置在基台10上的结构支架组件20，基台10上固定设置有光路组件12和可旋转的转盘组件14，转盘组件14上方设置有清洗头旋转组件16，光路组件12连接清洗头旋转组件16。结构支架组件20上设置有夹具22，夹具22用于夹取待清洗弯管，夹具22在转盘组件14上方可多向移动。转盘组件14上还设置有集尘结构30，集尘结构30包括尘道32，尘道32设置在转盘组件14上且和待清洗弯管远离清洗头旋转组件16的管口连接，尘道32靠近待清洗弯管的端口呈向内渐缩的形状。
本发明实施方式中的核电乏燃料激光清洗工作站100通过可在多个方向移动的夹具22夹取待清洗的弯管，放置在转盘组件14上，转盘组件14转动，使待清洗的弯管旋转到和清洗头旋转组件16对应的位置再开始进行激光清洗。结构简单，成本较低，且能清洁不同尺寸的弯管，清洁效果也较好。同时，集尘结构30还能避免工人直接接触一些有放射性的污染物，保证了工人的身体健康。
此外，本发明实施方式中，还可以进行远程操控，遥控清洗头旋转组件对弯管内部的放射性污染物进行清理，保持人体远离清理操作以及污染物，避免操作人员受到放射性垃圾的辐射，进一步增强了对人体的保护。
具体地，本实施方式中的基台10由焊接钢结构组成，经过热处理，保持稳定的形状和尺寸后，再经高精度表面铣加工，作为转盘组件14的安装基准面。
进一步地，本实施方式中的核电乏燃料激光清洗工作站100外部还能设置隔离箱体200，将工作站100与外围环境隔离。隔离箱体200由铝型材和钣金件组成，并留有特殊隔离玻璃作为观察窗口。隔离箱体200保护了工作站100不受外界环境的影响，也保证了工作站100操作使用安全高效。
具体地，工作站100中还设置有包括激光器控制箱及水冷机组件激光器控制柜。
在某些实施方式中，光路组件12和清洗头旋转组件16保持密封且紧密连接。
本实施方式中的光路组件12包括精加工三脚架和弯臂，作为激光光路结构的底座，内部搭配一系列的光路元件，对外接口密封，保持光路的洁净度，不受污染。光路组件12的位置可以进行调整，以满足不同半径的弯管的清洁工作。
在某些实施方式中，转盘组件14包括高负载转盘轴承和高精度航空铝质圆盘，高负载转盘轴承带动高精度航空铝质圆盘和位于高精度航空铝质圆盘上的待清洗弯管转动。
具体地，本实施方式中的转盘轴承作为负载的承载和转动结构件，具有高承载力和高运动稳定性。
在某些实施方式中，清洗头旋转组件16包括基座162，基座162上设置有驱动电机164，
基座162的前端设置有安装台166，安装台166上设置有转动部件168和输出组件，输出组件包括反射镜组161和聚焦镜组163，驱动电机164通过转动部件168驱动输出组件转动，
基座162的后端设置有准直镜头165，准直镜头165连接激光输出装置，激光通过基座162内开设的通道，经反射镜组161反射，再经聚焦镜组163聚焦后射出。
在某些实施方式中，输出组件还包括保护镜组167，保护镜组167连接聚焦镜组163，保护镜组167和待清洗弯管的内壁间隔设置。
在某些实施方式中，驱动电机164包括输出轴，转动部件168包括主动轮、从动轮和皮带，主动轮设置在输出轴上，输出组件固定连接从动轮，皮带连接主动轮和从动轮。
在某些实施方式中，输出组件上设置有吹气清洁结构，吹气清洁结构用于向保护镜组167上吹气以清洁保护镜组167上的污染物。
在某些实施方式中，结构支架组件20包括第一支架24、第二支架26和电动升降机28，第一支架24垂直第二支架26，夹具22设置在电动升降机28上。第二支架26在第一支架24上移动，电动升降机28在第二支架26上移动，电动升降机28带动夹具22在竖直方向上移动。
具体地，第二支架26上还设置有输送承载直线轴承，稳定连接电动升降机28和第二支架26，同时引导电动升降机28在第二支架26上移动的方向。
进一步地，第一支架24和第二支架26连接的位置设置有电机推杆，驱动第二支架26在第一支架24上移动以及变向。
本实施方式中的夹具22一般可夹取直径200-400毫米的弯管。
在某些实施方式中，还包括集尘结构30，集尘结构30和待清洗弯管远离清洗头旋转组件16的管口连接。
在某些实施方式中，集尘结构30包括吸气部件，吸气部件设置在尘道32后方，用于将待清洗弯管内清洗下来的污染物吸取到集尘结构30中。
进一步地，本实施方式还包括控制面板和水冷机，其中水冷机与激光器连接，用以做光纤激光器的冷却装置；集尘机放置于清洗设备附近，用以吸除清洗过程中造成的尘屑、防止二次污染。光路组件12中的弯臂连接有高压气体，以吹除清洗表面的尘屑，防止尘屑对于光学系统造成损坏。控制面板用以修改加工参数，完成加工。
本实施方式中的工作站100还包括用于产生激光的激光发生器、与激光发生器的激光输出口相连接的激光传导装置及电气控制装置，激光发生器与控制装置电连接并由电气控制装置控制工作，激光传导装置包括激光发生器延伸出的光纤，光纤连接至探头、探头部分包括：同步带旋转结构和光学配件完成对产品的加工动作，并同时提供正压气体保护，光学配件包括准直镜头165、反射镜组161、以及聚焦镜组163，通过光路的延伸，将激光传递至探头的激光出射位置。清洗头旋转组件16可旋转，圆盘可完成正反转动作，以完成加工以及复位等动作。
与吹气部件相连的还有气路结构，气路结构作用是进行气源处理，实现对压缩空气的杂质、水汽、油雾的过滤，保证光路部分的用气洁净。采用电磁阀控制光学部分用气的通断。与激光发生器相连的还有水冷装置，水冷装置含有水的净化过滤系统，通过水的循环对激光发生器进行物理降温，以放至激光发生器在较长时间的使用之后产生较多的热量。集尘结构30将清洗过后的乏燃料经过集尘口到达集尘机，集尘机负责收集并过滤加工后产生的粉尘及颗粒。
在有些实施方式中，激光操作电控系统以可编程自动控制器(pac)为控制核心，利用步进控制系统通过两级减速实现对转台的控制；利用步进控制系统通过一级减速实现对清洗头旋转组件16的旋转控制；通过pac的串行通信口实现对激光器的操作控制；利用以太网实现了远程/现场的可切换操作。
综上，本实施方式中的工作站100的工作流程大致如下：
启动系统，手动操控电动系统通过本地或者远程操作第一支架24和第二支架26平移弯管，再通过电动升降机28在竖直方向上移动弯管；
通过控制面板参数设置激光发生器的功率；
启动集尘机以便激光将管道内壁清洗之后掉落的污垢及时地进行集中收集；
启动冷水机、冷水机带动激光器产生的热量进行循环，以便激光器散热，不会出现过热的问题；
在电控系统的控制下夹具22夹取弯管移动至清洗头旋转组件16所在的位置；
打开激光开关，按下出光按钮，激光头出光，开始进行清洗操作，同时在转动部件168的作用下，清洗头会绕从动轮中心做圆周运动，对内壁进行螺旋式清洗操作，随着激光轴头清洗和转头的旋转，转盘组件14也在驱动系统的作用下带动弯管做缓慢的圆周运动实现渐进式清洗操作，待弯管内壁被清洗结束，转盘组件14带动弯管逆时针旋出清洗头旋转组件16的位置，运动至下料所需位置，操控夹具22对弯管进行抓取操作，操作完毕放回置物处，同时，集尘机对激光清洗下来的粉尘以及污物进行收集处理，弯管的清洗过程结束。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。