Procedimiento de ablación de una capa superficial de una pared, y dispositivo asociado.

Procedimiento de ablación de una capa superficial (2) de una pared (P) por barrido de dicha capa (2),

quecomprende:

- una etapa (Ecom) de mando direccional por un deflector (5) óptico de una pluralidad de haces láser (7)pulsados;

- una etapa (Eab) de ablación de la capa (2) sobre unas zonas de impactos (ILC) creadas por la pluralidad sehaces láser, estando cada zona de impacto (ILC) definida por un centro (C) y por una dimensión característica(d1, d2, d3), estando las zonas de impacto (ILC) separadas;

caracterizado porque la distancia (DI) entre cada centro (C) de las zonas de impacto (ILC) es igual a por lo menosdiez veces la mayor dimensión característica (d1, d2, d3) de las zonas de impactos.

Procedimiento de ablación de una capa superficial de una pared, y dispositivo asociado.

Campo técnico general

La presente invención se refiere a un procedimiento de ablación láser de una capa superficial de una pared tal como un revestimiento mural de pintura, por ejemplo en una instalación nuclear, y a un dispositivo para la realización de este procedimiento.

Estado de la técnica La descontaminación y el saneamiento de las instalaciones nucleares que han quedado obsoletas o que han alcanzado su límite de edad se han vuelto prioritarios para la industria nuclear.

Se han realizado esfuerzos para limpiar las partes contaminadas de estas instalaciones, evitando producir unos desechos también contaminados y procurando minimizar los efluentes de limpieza.

Para una gran parte de los muros de los locales nucleares, es suficiente una simple extracción de la pintura.

Las técnicas utilizadas hasta el presente son en particular el decapado por medio de una amoladora, de una contorneadora, por arenado o por geles químicos.

Estas técnicas tienen como principal interés su simplicidad de realización tecnológica. Sin embargo, las mismas adolecen de inconvenientes tales como su coste elevado, directamente imputable a la intervención humana en medio irradiado, la liberación importante de polvo en el local y la cantidad de desechos generados.

Otra solución conocida para efectuar la descontaminación de instalaciones nucleares consiste en utilizar la ablación láser.

La ablación láser consiste en retirar una capa de espesor reducido del material contaminante a extraer, por medio de la interacción de una luz coherente y enfocada procedente de un láser pulsado con este material.

El calentamiento rápido de la superficie de esta capa provoca la vaporización y después la expulsión de los primeros estratos del material. Esta técnica de ablación láser es también aplicable a otros campos no nucleares.

Los dispositivos de ablación láser comprenden típicamente una fuente láser prevista para generar un haz láser pulsado y unos medios de transporte de este haz hasta un cabezal de decapado situado aguas abajo de la fuente láser, y que está provista de un sistema óptico para enfocar los disparos sobre la capa a ablacionar.

La tendencia actual del experto en la materia consiste en aumentar no solamente el número de impulsos láser aplicados sucesivamente en un mismo punto, sino también las potencias de los disparos láser utilizados en estos procedimientos de ablación por láser pulsado, con el fin de mejorar la eficacia de la ablación, siendo estas potencias típicamente del orden de algunos centenares de vatios. Resultan de ello unas servidumbres (es decir aprovisionamientos necesarios de electricidad y de aire comprimido, en particular) y unas obligaciones de funcionamiento penalizantes, así como un volumen y un coste de realización relativamente elevados.

Otra consecuencia reside en el diámetro del haz enfocado que ha sido suministrado por dichos láseres que es del orden de algunos milímetros, con el fin de obtener la potencia superficial requerida, ni demasiado grande, ni demasiado pequeña en función del material a tratar. Teniendo en cuenta estos diámetros importantes, la cadencia de disparo elevada y las velocidades de desplazamiento de los haces que se puede realizar, la superposición de los disparos es inevitable. Ahora bien, estos disparos superpuestos adolecen del inconveniente de favorecer los redepósitos de material ablacionado, obligando al operario a efectuar varias pasadas durante el barrido de la superficie a ablacionar para reducir su importancia. El rendimiento de la operación de ablación está penalizado otro tanto.

Para evitar estos inconvenientes, el documento FR 2 887 161 describe un procedimiento de ablación de una capa superficial de una pared por barrido de dicha capa según el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 5.

Las figuras 1a y 1b muestran que el procedimiento de este documento está caracterizado porque las zonas de impacto de cada haz sobre la capa están yuxtapuestas, o bien por dos (véanse las zonas 6a y 6b de la figura 1a) o por cuatro, yuxtapuestas según las líneas 6a, 6b y con eventualmente un ligero cabalgamiento según las columnas 6b, 6d (véase figura 1b) . La disposición de cuatro impactos (véase la figura 1b) permite evidentemente duplicar la velocidad de ablación con respecto a una disposición con dos impactos (véase la figura 1a) .

Así, gracias al multiplexado de varios pequeños láseres, la eficacia del procedimiento aumenta de forma proporcional al número de láser a utilizar.

Sin embargo, dichas disposiciones adolecen de inconvenientes.

En primer lugar, para poder yuxtaponer las zonas de impacto como en las figuras 1a y 1b, es necesario concebir una cadena óptica compleja y costosa en el dispositivo de ablación. En efecto, en el caso representado, la disposición de las zonas de impactos debe ser precisa.

Además, un dispositivo de ablación de este tipo está previsto para ser utilizado en unas obras, y la cadena óptica citada es muy sensible a las vibraciones exteriores.

Por último, el dispositivo necesita una sincronización temporal extremadamente precisa de las pulsaciones láser (del orden del nanosegundo) , con el fin de evitar los redepósitos de material en el momento de los diferentes impactos.

Presentación de la invención La presente invención permite liberarse de la concepción difícil de la cadena óptica y de la sincronización temporal, permitiendo al mismo tiempo utilizar unos haces láser de pequeña potencia. El dispositivo según la invención es menos sensible a los desajustes debidos en particular a las vibraciones.

Así, según un primer aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de ablación de una capa superficial de una pared según la reivindicación 1.

Teniendo unas zonas de impacto así separadas, se evita la dificultad de concepción y de ajuste de la cadena óptica, y de la sincronización temporal, evitando al mismo tiempo los redepósitos de material ablacionado. En efecto, debido a la distancia entre las zonas de impacto, en cada impacto, el polvo de materiales separados son ciertamente proyectados a uno y otro lado de la zona de impacto, pero no influye nada en otro haz láser.

Y según un segundo aspecto, la invención se refiere a un dispositivo de ablación según la reivindicación 5 para la realización del procedimiento según el primer aspecto de la invención.

El dispositivo según la invención comprende: una pluralidad de fuentes láser adaptadas para generar unos haces láser pulsados; un deflector óptico aguas abajo de los cabezales láser para desviar unos haces sobre una capa superficial de una pared; y un dispositivo de guiado adaptado para guiar los haces generados hacia una pupila de entrada del deflector óptico, siendo la pupila de entrada del orden de magnitud de los haces láser.

El dispositivo según la invención es de una complejidad menor con respecto a los dispositivos conocidos, puesto que no necesita ningún dispositivo de alineación en la cadena óptica, ni la sincronización temporal de los disparos. Por otra parte, el dispositivo de la invención es poco sensible a las vibraciones exteriores, puesto que la obligación de alineación está suprimida.

Presentación de las figuras Otras características y ventajas de la invención resaltarán también de la descripción siguiente, la cual es puramente ilustrativa y no limitativa, y debe ser leída con respecto a las figuras adjuntas en las que, además de las figuras 1a 1b ya comentadas:

- la figura 2 ilustra una vista esquemática lateral de un dispositivo según la invención;

- las figuras 3a, 3b y 3c ilustran diferentes zonas de impactos de haces láser disparados en el curso del procedimiento según la invención;

- la figura 4 ilustra unas etapas del procedimiento según la invención;

- la figura 5 ilustra una vista de perfil de dos haces láser que impactan sobre la superficie a ablacionar;

- la figura 6 ilustra una pasada de barrido en el curso de la cual se mandan dos haces según el procedimiento de la invención:

- la figura 7 ilustra una pasada de barrido en el curso de la cual se mandan cuatro haces según el procedimiento de la invención;

- las figuras 8a, 8b, 8c y 8d ilustran unas configuraciones de un dispositivo de guiado de haz hacia un deflector óptico del dispositivo según la invención.

Descripción detallada Se ha ilustrado en la figura 2 un dispositivo de ablación para separar una capa 2 de pintura mural de una pared... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de ablación de una capa superficial (2) de una pared (P) por barrido de dicha capa (2) , que comprende:

- una etapa (Ecom) de mando direccional por un deflector (5) óptico de una pluralidad de haces láser (7) pulsados;

- una etapa (Eab) de ablación de la capa (2) sobre unas zonas de impactos (ILC) creadas por la pluralidad se haces láser, estando cada zona de impacto (ILC) definida por un centro (C) y por una dimensión característica (d1, d2, d3) , estando las zonas de impacto (ILC) separadas;

caracterizado porque la distancia (DI) entre cada centro (C) de las zonas de impacto (ILC) es igual a por lo menos diez veces la mayor dimensión característica (d1, d2, d3) de las zonas de impactos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las zonas de impacto (ILC) sobre la capa están confinadas en una superficie (MLC) del orden de 1 cm2.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende antes de la etapa (EC) de mando:

- una etapa (Egen) de generación de una pluralidad de haces láser pulsados por medio de una pluralidad de fuentes (4) láser;

- una etapa (Egui) de guiado de los haces generados por medio de un dispositivo (DG) de guiado de los haces, hacia una pupila (5b) de entrada del deflector (5) óptico.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la distancia (DI) entre cada centro (C) de las zonas de impacto (ILC) está comprendida entre cincuenta veces y cien veces la mayor dimensión característica (d1, d2, d3) de las zonas de impactos.

5. Dispositivo de ablación (1) para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho dispositivo:

- una pluralidad de fuentes láser (4) adaptadas para generar (Egen) unos haces láseres pulsados (7) ;

- un deflector (5) óptico aguas abajo de las fuentes (4) láser para desviar los haces (7) sobre una capa superficial (2) de una pared (P) ; y

- un dispositivo de guiado (DG) adaptado para guiar los haces (7) generados hacia una pupila (5b) de entrada del deflector (5) óptico, siendo la pupila de entrada del orden de magnitud de cada haz (7) láser;

estando el dispositivo adaptado para que las zonas de impactos (ILC) estén separadas, caracterizado porque el dispositivo está adaptado asimismo para que la distancia (DI) entre cada centro (C) de las zonas de impacto (ILC) sea igual a por lo menos diez veces la mayor dimensión característica (d1, d2, d3) de las zonas de impactos.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de guiado comprende dos espejos (M1, M2) de reenvío montados en configuración de bayoneta y porque las fuentes (4) láser están montadas de manera que todos los haces procedentes de estas fuentes sean reflejados por un primer espejo (M1) hacia un segundo espejo (M2) que refleja los haces hacia la pupila de entrada (5b) del deflector (5) óptico.

7. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las fuentes (4) láser están montadas en estrella alrededor de un prisma (20) central de reenvío que comprende un número de caras igual al número de fuentes (4) , presentando así el dispositivo:

- un primer eje óptico de (BB’) entre cada fuente (4) y el prisma (20) central de reenvío, y

- un segundo eje óptico (AA’) entre el prisma (20) central y la pupila de entrada (5b) del deflector (5) óptico,

siendo cada primer eje óptico (AA’) y el segundo eje óptico (BB’) perpendiculares entre sí.

8. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las fuentes (4) láser están montadas en estrella alrededor de un prisma (20) central de reenvío que comprende un número de caras igual al número de fuentes (4) , y porque el dispositivo (DG) de guiado comprende un pentaprisma (22) asociado a cada fuente (4) , siendo cada pentaprisma (22) apto para reenviar los haces procedentes de cada fuente a la que está asociado hacia el prisma (20) central de reenvío, presentado así el dispositivo:

-un primer eje óptico (CC’) entre cada fuente y cada pentaprisma (22) ;

-un segundo eje óptico (BB’) entre cada pentaprisma (22) y el prisma (20) central de reenvío;

-un tercer eje (AA’) óptico entre el prisma (20) central y la pupila de entrada (5b) del deflector (5) óptico;

siendo cada primer eje (CC’) óptico perpendicular a cada segundo eje (BB’) óptico y siendo paralelo al tercer eje (AA’) óptico.