Development on laser cutting technique to suppress spatter particles aiming at disposal of radio-active waste

放射性廃棄物の処分を目的としたスパッタ飛散を低減するためのレーザー切断技術開発

直江 崇   ; 勅使河原 誠   ; 二川 正敏  ; 水谷 春樹; 村松 壽晴; 山田 知典; 牛塚 悠司*; 田中 伸厚*; 山崎 和彦*

Naoe, Takashi; Teshigawara, Makoto; Futakawa, Masatoshi; Mizutani, Haruki; Muramatsu, Toshiharu; Yamada, Tomonori; Ushitsuka, Yuji*; Tanaka, Nobuatsu*; Yamasaki, Kazuhiko*

レーザー切断は、J-PARC核破砕中性子源標的容器等の放射性廃棄物の減容処分方法の1つである。レーザーによる切断は、非接触で実施されるため従来の機械切断方法等と比較して遠隔操作による切断作業に適している。しかしながらレーザーは、切断時に生じる放射性物質を含むスパッタやヒュームの飛散が、周囲に汚染を広げるデメリットがある。近年、レーザー溶接において、ビームプロファイルの制御によるスパッタ飛散の低減技術が開発された。レーザー切断に本技術を適用する手始めとして、レーザー切断時における溶融部の挙動について物理モデルを構築するために、高速度ビデオカメラを用いて溶融部を可視化した。その結果、ヒュームとスパッタの発生は、時間的に独立していることを確認した。

Laser cutting is one of the options in the disposal of radio-active waste, such as spallation neutron target vessel in J-PARC, etc. Due to unique characteristic of laser, such as non-contact system, it is more easily to provide remote-controlled system in comparison with conventional one, such as mechanical cutting machine, etc. However, a demerit of laser cutting is the sputter and fume caused by laser cutting, resulting in contamination with radio-active materials its surroundings. Recently it was developed that the spatter suppression technique by controlling laser beam profile in laser welding process. In order to apply this suppression technique to laser cutting, first of all, we attempted to observe the phenomenon at melting area during laser cutting using a high-speed video camera in order to make the physical model. The result showed that the appearance of fume and sputter were independently confirmed in the time evolution.