水下激光加工技術在核電維修領域的應用現狀及發展

王偉 王澤明 魏連峰 張恒泉 侯藹麟 王世忠

摘要：核能是一種安全、清潔、高效的能源，發展核電將成為未來世界電力發展的主要趨勢。核電站關鍵設備及堆內構件在長期運行于高放射性高溫環境后，需進行檢修及退役處理，為降低檢測和維修人員受輻照的風險，相關檢修工作需要在水下進行。水下激光加工由于具有熱輸入低、作用位置精確、可遠程傳輸的特點，在核電領域具有廣闊的應用前景。概述了水下激光焊接、沖擊強化、切割等水下激光加工技術的原理及國內外研究現狀，重點介紹了激光加工技術在核電水下維修領域的應用現狀，同時對該技術的發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：水下激光焊接;水下激光沖擊強化;水下激光切割;核電維修

中圖分類號：TG456.5 文獻標志碼：C 文章編號：1001-2303（2020）07-0074-06

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.07.11

0 前言

核反應堆堆內構件及燃料組件由于結構及材料種類復雜[1]，且長期服役于高溫、高振動、高放射性環境，不可避免地會出現諸如磨損、腐蝕、疲勞開裂等損傷效應[2]。為了在安全運行的前提下延長核反應堆的使用壽命，對難以更換的老化設備及構件進行在役維修是行之有效的方法。然而，由于高放射性及狹窄水下空間等環境因素的限制，采用傳統的人工修復方法不僅成本高、操作難度大，而且作業效率也越來越難以滿足行業的發展需求[3-4]。

水下激光加工技術在核電站特別是反應堆設備修復領域具有廣闊的應用前景，這得益于激光可通過光纖遠距離傳輸，具有較好的狹窄空間適應性，且相比于火焰、電弧等傳統熱源，激光束能量密度高、熱輸入小，不僅作用位置精確[5]，還可集成多種加工工藝于一體，易于與機器人等自動化設備配合實現遠程操作。……