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Removal of metal-oxide layers formed on stainless and carbon steel surfaces by excimer laser irradiation in various atmospheres

種々の照射雰囲気におけるエキシマレーザー照射を用いたステンレス及び炭素鋼表面酸化皮膜層の除去

亀尾 裕 ; 中島 幹雄; 平林 孝圀*

Kameo, Yutaka; Nakashima, Mikio; Hirabayashi, Takakuni*

放射性核種で汚染された金属廃棄物の除染にレーザーアブレーション法を適用するため、照射雰囲気が鋼材表面に生成した酸化皮膜層のアブレーションに与える影響について検討した。レーザー光の吸収過程がLambert-Beer則に従うとの仮定の基づき、He、O$$_{2}$$、Kr、SF$$_{6}$$雰囲気中において、Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$ 焼結体、ステンレス及び炭素鋼の吸収長及びアブレーションしきい値を測定した。その結果、高温水中でステンレス及び炭素鋼表面に生成した酸化皮膜層の選択的な除去には、SF$$_{6}$$雰囲気が最も効果的であることがわかった。またレーザー照射後の模擬金属廃棄物に対して二次イオン質量分析及びSEM観察を行ったところ、酸化皮膜層が完全に除去されている様子が観察された。

In order to apply laser ablation technique for decontamination of metal wastes contaminated with radioactive nuclides, the effect of irradiation atmospheres on removal of oxide layers on steel surfaces by laser ablation was studied. Based on the assumption that the absorption of laser light follows the Lambert-Beer law, ablation parameters, such as absorption length and threshold fluence for ablation, of sintered Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$ and stainless and carbon steels were measured in He, O$$_{2}$$, Kr or SF$$_{6}$$ atmosphere. The results indicated that SF$$_{6}$$ was the most effective gas of all irradiation atmospheres studied for the exclusive removal of oxide layers formed on stainless and carbon steel samples in high temperature pressurized water. Secondary ion mass spectroscopic measurement and scanning electron microscopic observation confirmed that no oxide layer existed on the steel samples after the exclusive removal with laser irradiation.

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パーセンタイル:40.67

分野:Nuclear Science & Technology

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