JP2016196020A - Laser beam irradiation device and laser peening method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam irradiation device capable of easily applying processing by laser peening even to a workpiece existing at a narrow portion, and further to provide a laser peening method.SOLUTION: A laser beam irradiation device 1 comprises: an optical fiber 2 guiding pulse laser light; a condenser lens 3 being disposed at one end side of the optical fiber 2 and constituting an optical path of the pulse laser light together with the optical fiber; a guide 4 holding the optical fiber 2; and a movement mechanism 5 for varying a position of the optical fiber 2. The pulse laser light is emitted with the optical path of the pulse laser light guided through the optical fiber 2 where an angle of the optical path with respect to a central axis of the optical fiber 2 is changed to an angle exceeding 0° and falling below 90° by the condenser lens 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、レーザ光照射装置およびレーザピーニング処理方法に関するものである。   Embodiments described herein relate generally to a laser beam irradiation apparatus and a laser peening processing method.

原子力発電設備においては、定期点検時に自動機器を炉内に設置して炉内機器にアクセスし、各種保全処理が実施されている。その中でも溶接部に残留している引張応力に起因したＳＣＣ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）対策として、その発生を効果的に防止できるレーザ加工方法および装置が提案されている。特に、このようなレーザ加工方法の一つとして、レーザピーニングが挙げられる。   In nuclear power generation facilities, automatic maintenance equipment is installed in the furnace during periodic inspections, the equipment inside the furnace is accessed, and various maintenance processes are performed. Among them, as a countermeasure against SCC (Stress Corrosion Cracking) caused by tensile stress remaining in the welded portion, a laser processing method and apparatus capable of effectively preventing the occurrence have been proposed. In particular, one such laser processing method is laser peening.

レーザピーニングは、金属装置などの疲労強度、耐摩耗性、耐腐食性などを向上させるために行われる金属表面処理方法である。この方法は、金属表面にパルスレーザ光を照射し、その際に発生する衝撃波が金属の内部にまで伝播し、その衝撃波による動的応力が金属の降伏応力を超えると塑性変形が生じる。この結果、金属内部に組織変形などが生じ、圧縮残留応力が付与される。   Laser peening is a metal surface treatment method performed to improve fatigue strength, wear resistance, corrosion resistance, and the like of a metal device. In this method, a metal surface is irradiated with a pulse laser beam, and a shock wave generated at that time propagates to the inside of the metal, and plastic deformation occurs when the dynamic stress due to the shock wave exceeds the yield stress of the metal. As a result, tissue deformation or the like occurs inside the metal, and compressive residual stress is applied.

このようなレーザピーニングによる金属表面処理について具体的に説明する。まず、被処理部材として金属部材の表面にパルスレーザ光を照射する。このとき、例えば、パルス幅が数ナノ秒（ｎｓ）程度のレーザビームを用いて、集光レンズによって直径１ｍｍ程度のスポットに集光して金属部材に照射する。この照射により、金属部材の表面がエネルギーを吸収してプラズマ化する。ここで、金属部材の表面がレーザビームの波長に対して透明な液体により覆われていると、発生したプラズマの膨張が液体により妨げられてプラズマの内部圧力が上昇する。この圧力は、例えば数ギガパスカル（ＧＰａ）程度にまで達する。この圧力が部材に衝撃を加え、その際に強力な衝撃波が発生する。この衝撃波が金属部材の内部に伝播して塑性変形を引き起こして圧縮残留応力が付与される。   The metal surface treatment by such laser peening will be specifically described. First, the surface of a metal member as a member to be processed is irradiated with pulsed laser light. At this time, for example, using a laser beam having a pulse width of about several nanoseconds (ns), the light is condensed to a spot having a diameter of about 1 mm by a condenser lens and irradiated onto the metal member. By this irradiation, the surface of the metal member absorbs energy and turns into plasma. Here, when the surface of the metal member is covered with a liquid transparent to the wavelength of the laser beam, the expansion of the generated plasma is hindered by the liquid, and the internal pressure of the plasma increases. This pressure reaches, for example, several gigapascals (GPa). This pressure imposes an impact on the member, generating a powerful shock wave. This shock wave propagates inside the metal member and causes plastic deformation to give compressive residual stress.

レーザピーニングは、ショットピーニングやウォータジェットピーニングなどの他のピーニングに比べて、ピーニング効果が材料強度などの影響を受けにくく、被処理部材の表面から１ｍｍ程度の深さの内部まで及ぶという特徴がある。また、レーザピーニングは、加工時の反力の発生がほとんどなく、加工装置の小型化が容易で狭隘部への加工性に優れているという特徴がある。   Laser peening is characterized in that the peening effect is less affected by material strength and the like, and extends from the surface of the member to be processed to a depth of about 1 mm compared to other peening such as shot peening and water jet peening. . Laser peening is characterized in that there is almost no reaction force during processing, the processing device can be easily miniaturized, and is excellent in workability to narrow portions.

しかしながら、非常に狭い空間しかない被処理部材の内側にレーザピーニングを適用するのは困難な場合がある。例えば、加圧水型原子炉圧力容器の上蓋にはノズルが溶接により結合されており、ノズルの内側にはサーマルスリーブが挿入されている。このようなノズルが溶接箇所にレーザピーニングを適用しようとしても、ノズル内面とサーマルスリーブとの間は、例えば、３ｍｍ程度の隙間しかないため、このような狭隘部に従来のレーザピーニングを用いて施工することは困難であった。   However, it may be difficult to apply laser peening to the inside of a member to be processed that has only a very narrow space. For example, a nozzle is connected to the upper lid of the pressurized water reactor pressure vessel by welding, and a thermal sleeve is inserted inside the nozzle. Even if such a nozzle tries to apply laser peening to the welded part, there is only a gap of about 3 mm between the inner surface of the nozzle and the thermal sleeve, for example, so that the conventional laser peening is applied to such a narrow portion. It was difficult to do.

このような狭隘部にレーザ光を導くため、例えば、光ファイバなどを使用することが考えられるが、光ファイバの先端から照射されるレーザ光は、光ファイバの軸方向に照射されるため、光ファイバから照射されたレーザ光を光ファイバの挿入方向と平行に位置する被処理部材に照射するためには、光路を変更させる必要がある。そこで、このような狭隘部の被処理部材の表面にレーザ光を照射させる方法として、光ファイバ端面に曲面を有するコアレスファイバを接続し、光ファイバから照射されたレーザ光を光ファイバの軸方向に対して直角方向に集光する装置が提案されている。   In order to guide the laser beam to such a narrow part, for example, it is conceivable to use an optical fiber. However, since the laser beam irradiated from the tip of the optical fiber is irradiated in the axial direction of the optical fiber, In order to irradiate the member to be processed positioned parallel to the optical fiber insertion direction with the laser light emitted from the fiber, it is necessary to change the optical path. Therefore, as a method of irradiating the surface of the member to be processed with such a narrow portion, a coreless fiber having a curved surface is connected to the end face of the optical fiber, and the laser light irradiated from the optical fiber is directed in the axial direction of the optical fiber. An apparatus for condensing light in a direction perpendicular to the surface has been proposed.

特開２００４−２５８３８７号公報JP 2004-258387 A 特開２００４−０６１８８７号公報JP 2004-061887 A

しかしながら、狭隘部のように、光ファイバの中心軸と被加工部材との距離が短いため、光ファイバの軸方向に対して直角方向に集光させようとしても、集光するための距離が十分にとれず、発生する衝撃波が小さくなってしまう可能性がある。また、レーザ光の照射により発生する衝撃波のエネルギーは、一般に、光照射された部位の直上部で最大となる。そのため、光ファイバの先端から直角方向にレーザ光が照射されると、光ファイバの先端は大きなエネルギーを有する衝撃波を受けることになるため、光ファイバの先端を損傷する可能性がある。   However, since the distance between the central axis of the optical fiber and the workpiece is short, such as in a narrow part, the distance for condensing is sufficient even if the light is focused in a direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber. Otherwise, the generated shock wave may be reduced. In addition, the energy of the shock wave generated by laser light irradiation is generally maximum immediately above the portion irradiated with light. For this reason, when laser light is irradiated in a direction perpendicular to the tip of the optical fiber, the tip of the optical fiber receives a shock wave having large energy, which may damage the tip of the optical fiber.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、狭隘部に存在する被加工部材に対しても容易にレーザピーニングによる加工を施すことができるレーザ光照射装置およびレーザピーニング処理方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a laser beam irradiation apparatus and a laser peening processing method that can easily perform processing by laser peening on a workpiece to be processed that exists in a narrow portion. .

実施形態によるレーザ光照射装置は、パルスレーザ光を導光させる光ファイバと、前記光ファイバの一端側に配置され前記光ファイバとともに前記パルスレーザ光の光路を構成する集光レンズと、前記光ファイバを保持するガイドと、前記光ファイバの位置を変動させるための移動機構とを具備してなり、前記光ファイバを通じて導光された前記パルスレーザ光の光路が、前記集光レンズにより前記光ファイバの中心軸に対して、０°を超え、９０°未満の角度に変更されて射出されるものである。   The laser beam irradiation apparatus according to the embodiment includes an optical fiber that guides pulsed laser light, a condensing lens that is disposed on one end side of the optical fiber and forms an optical path of the pulsed laser light together with the optical fiber, and the optical fiber And a moving mechanism for changing the position of the optical fiber, and the optical path of the pulsed laser light guided through the optical fiber is adjusted by the condenser lens. The angle is changed to an angle of more than 0 ° and less than 90 ° with respect to the central axis.

また、実施形態によるレーザピーニング処理方法は、前記のレーザ光照射装置を用いて、水中に存在する被処理部材にレーザ光を照射して加工を施す。   Moreover, the laser peening processing method according to the embodiment performs processing by irradiating a target member existing in water with the laser beam using the laser beam irradiation apparatus.

本発明によれば、狭隘部に存在する被加工部材に対しても容易にレーザピーニングによる加工を施すことができる。   According to the present invention, it is possible to easily perform processing by laser peening even on a member to be processed existing in a narrow portion.

第１の実施形態によるレーザ光照射装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the laser beam irradiation apparatus by 1st Embodiment. レーザ光照射装置を原子炉内構造物の加工に適用した場合の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state at the time of applying a laser beam irradiation apparatus to the process of a reactor internal structure. 図２における光照射部分の拡大概念図である。It is an expansion conceptual diagram of the light irradiation part in FIG. 第２の実施形態によるレーザ光照射装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the laser beam irradiation apparatus by 2nd Embodiment. 第３の実施形態によるレーザ光照射装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the laser beam irradiation apparatus by 3rd Embodiment. 第４の実施形態によるレーザ光照射装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the laser beam irradiation apparatus by 4th Embodiment. 他のレーザ光照射装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating another laser beam irradiation apparatus. 第５の実施形態によるレーザ光照射装置における集光レンズを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the condensing lens in the laser beam irradiation apparatus by 5th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

（第１の実施形態）
第１の実施形態によるレーザ光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、図１では、レーザ光照射装置のレーザ発振器から光ファイバの途中までの図は省略し、光ファイバの途中から光照射側の端面までのみを示す。図１は、第１の実施形態によるレーザ光照射装置を示す概略断面図である。図１に示すように、レーザ光照射装置１は、パルスレーザ光（以下、単に、レーザ光ともいう。）を導光させる光ファイバ２と、光ファイバ２の一端側に配置され光ファイバ２とともにレーザ発振器から照射されるパルスレーザ光の光路を構成する集光レンズ３と、光ファイバ２を保持するガイド４と、光ファイバ２の位置を変動させるための移動機構５とを備える。本実施形態においては、集光レンズ３は光ファイバ２の一端側の端面に結合されている。 (First embodiment)
A laser beam irradiation apparatus according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the illustration from the laser oscillator of the laser light irradiation device to the middle of the optical fiber is omitted, and only the middle of the optical fiber to the end surface on the light irradiation side is shown. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a laser beam irradiation apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, a laser beam irradiation apparatus 1 includes an optical fiber 2 that guides pulsed laser light (hereinafter, also simply referred to as laser light), and an optical fiber 2 that is disposed on one end side of the optical fiber 2. A condensing lens 3 constituting an optical path of pulsed laser light emitted from a laser oscillator, a guide 4 for holding the optical fiber 2, and a moving mechanism 5 for changing the position of the optical fiber 2 are provided. In the present embodiment, the condensing lens 3 is coupled to the end face on one end side of the optical fiber 2.

光ファイバ２は、レーザ光の光路となるファイバコア２−１と、それを被覆するクラッド２−２とから構成されている。ファイバコア２−１を形成する材料としては、石英、多成分ガラスなどが用いられる。クラッド２−２を形成する材料としては、石英、シリコーン、フッ素含有ポリマー、多成分ガラスなどが用いられる。また、ファイバコア２−１またはクラッド２−２の屈折率を調整するため、ファイバコア２−１にゲルマニウムまたはリン、クラッドにホウ素またはフッ素を添加することもできる。また、ファイバコア２−１にポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンなどのポリマー、クラッド２−２にフッ素含有ポリマーを用いたプラスチック製の光ファイバを用いることもできる。なお、本実施形態においては、光ファイバ２は、レーザ光を導光できるものであればその構造は限定されない。   The optical fiber 2 includes a fiber core 2-1 that serves as an optical path for laser light and a clad 2-2 that covers the fiber core 2-1. Quartz, multicomponent glass, or the like is used as a material for forming the fiber core 2-1. As a material for forming the clad 2-2, quartz, silicone, fluorine-containing polymer, multicomponent glass, or the like is used. In order to adjust the refractive index of the fiber core 2-1 or the cladding 2-2, germanium or phosphorus can be added to the fiber core 2-1, and boron or fluorine can be added to the cladding. Alternatively, a plastic optical fiber using a polymer such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, or polystyrene for the fiber core 2-1 and a fluorine-containing polymer for the clad 2-2 may be used. In the present embodiment, the structure of the optical fiber 2 is not limited as long as it can guide laser light.

また、光ファイバ２の太さなどは、特に限定されないが、レーザ光照射装置１を狭隘部の加工に用いるためには、光ファイバ２の直径は小さいことが好ましい。一方、より強いレーザ光を照射するためには光ファイバ２の直径は大きいことが好ましい。そのため、レーザ光照射装置１を狭隘部の加工に用いることおよびより強いレーザ光の照射可能とする観点から、光ファイバ２の直径は、好ましくは１〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは１．２〜３ｍｍである。   The thickness of the optical fiber 2 is not particularly limited, but the diameter of the optical fiber 2 is preferably small in order to use the laser light irradiation device 1 for processing a narrow portion. On the other hand, in order to irradiate a stronger laser beam, it is preferable that the diameter of the optical fiber 2 is large. Therefore, the diameter of the optical fiber 2 is preferably 1 to 5 mm, and more preferably 1.2 to 2, from the viewpoint of using the laser beam irradiation device 1 for processing a narrow portion and enabling irradiation with a stronger laser beam. 3 mm.

集光レンズ３が、光ファイバ２のレーザ光の照射側の端面に接着または融着により結合されている。集光レンズ３は、例えば、光ファイバ２のファイバコア２−１の直径よりも大きい直径を有する光学レンズの一部で構成されたものを用いることができる。集光レンズ３を形成する材料としては、上記の光ファイバ２のファイバコア２−１と同様のものを用いることができる。また、レーザ光の照射時に生じる衝撃波への耐久性を改良するという観点からは、集光レンズ３の材料はサファイアガラス（Ａｌ２Ｏ３）やダイヤモンドなどを用いることが望ましい。 The condenser lens 3 is bonded to the end face of the optical fiber 2 on the laser beam irradiation side by adhesion or fusion. As the condenser lens 3, for example, a lens configured by a part of an optical lens having a diameter larger than the diameter of the fiber core 2-1 of the optical fiber 2 can be used. As a material for forming the condenser lens 3, the same material as the fiber core 2-1 of the optical fiber 2 can be used. Further, from the viewpoint of improving the durability against shock waves generated during laser light irradiation, it is desirable to use sapphire glass (Al 2 O 3 ), diamond, or the like as the material of the condenser lens 3.

また、光ファイバ２の他方の端面（図示せず）には、レーザ光の光源として、レーザ発振器（図示せず）が連結されている。本実施形態では、レーザ光照射装置１をレーザピーニングに利用するため、前記レーザ発振器はパルスレーザ光を射出しているが、レーザ光照射装置１をレーザピーニング以外の用途などに利用する場合には、パルスレーザ光以外のレーザ光を射出させてもよい。   Further, a laser oscillator (not shown) is connected to the other end face (not shown) of the optical fiber 2 as a laser light source. In this embodiment, the laser oscillator emits pulsed laser light in order to use the laser beam irradiation apparatus 1 for laser peening. However, when the laser beam irradiation apparatus 1 is used for purposes other than laser peening, etc. Laser light other than pulsed laser light may be emitted.

レーザ光照射装置１のレーザ光の光路は、主に、光ファイバ２と集光レンズ３とによって制御される。レーザ光は、光ファイバ２のファイバコア２−１内を、クラッド２−２との界面で反射しながら進行する。通常、光ファイバから照射される光は、ファイバコア２−１内で起こる反射のために、拡散しながら照射される。このため、光ファイバ２のレーザ光の照射側の端面には、集光レンズ３が設けられ、光ファイバ２からのレーザ光の光束を平行にするか、または集束させている。このとき、通常は光ファイバ２の中心軸に沿った方向にレーザ光を照射するので、光ファイバ２の軸と、集光レンズ３の光軸とは一致させるのが一般的である。   The optical path of the laser beam of the laser beam irradiation device 1 is mainly controlled by the optical fiber 2 and the condenser lens 3. The laser light travels while reflecting in the fiber core 2-1 of the optical fiber 2 at the interface with the cladding 2-2. Usually, the light irradiated from the optical fiber is irradiated while diffusing due to reflection occurring in the fiber core 2-1. For this reason, a condensing lens 3 is provided on the end surface of the optical fiber 2 on the laser light irradiation side, and the light flux of the laser light from the optical fiber 2 is made parallel or focused. At this time, since the laser beam is usually irradiated in the direction along the central axis of the optical fiber 2, the axis of the optical fiber 2 and the optical axis of the condenser lens 3 are generally matched.

本実施形態では、集光レンズ３の光軸が光ファイバ２の中心軸と一致しないように結合して設けている。この結果、集光レンズ３と外部、例えば空気との屈折率の差によって、レーザ光の射出方向が光ファイバ２の中心軸と一致しない。このとき照射されるレーザ光の進行方向と、光ファイバ２の中心軸とのなす角度（傾斜角）をθとすると、本実施形態においては、傾斜角θは０°を超え、９０°未満（０＜θ＜９０°）であり、好ましくは１０＜θ＜８０°である。すなわち、本実施形態においては、光ファイバ２を通じて導光されたパルスレーザ光の光路が集光レンズ３により光ファイバ２の中心軸に対して、０°を超え、９０°未満の角度に変更されて射出される。これに対して、一般的な導光装置では傾斜角θは０°であり、この場合には、レーザ光は光ファイバの中心軸上に射出されるので、狭隘部においては光ファイバの中心軸延長上にない面の加工はできない。傾斜角θが１０°を超えれば、狭隘部の被加工部材に対して有効に照射することができる。また、直角方向に光を照射する装置では傾斜角θは９０°であり、この場合にはレーザ光照射により生じる衝撃波のエネルギーによってレーザ光照射装置が破損する可能性がある。また、光の屈折を利用した場合には、傾斜角θを９０°以上にすることは困難である。傾斜角θが８０°未満であれば、衝撃波のエネルギーによってレーザ光照射装置が破損する可能性を低減することができる。   In this embodiment, the condensing lens 3 is coupled and provided so that the optical axis of the condensing lens 3 does not coincide with the central axis of the optical fiber 2. As a result, the emission direction of the laser beam does not coincide with the central axis of the optical fiber 2 due to a difference in refractive index between the condenser lens 3 and the outside, for example, air. In this embodiment, if the angle (inclination angle) between the traveling direction of the laser light irradiated at this time and the central axis of the optical fiber 2 is θ, the inclination angle θ exceeds 0 ° and less than 90 ° ( 0 <θ <90 °), preferably 10 <θ <80 °. That is, in the present embodiment, the optical path of the pulsed laser light guided through the optical fiber 2 is changed to an angle of more than 0 ° and less than 90 ° with respect to the central axis of the optical fiber 2 by the condenser lens 3. And injected. On the other hand, in a general light guide device, the inclination angle θ is 0 °. In this case, since the laser light is emitted on the central axis of the optical fiber, the central axis of the optical fiber in the narrow portion. Surfaces that are not on the extension cannot be processed. When the inclination angle θ exceeds 10 °, it is possible to effectively irradiate the workpiece in the narrow portion. Further, in an apparatus that irradiates light in a perpendicular direction, the inclination angle θ is 90 °. In this case, the laser light irradiation apparatus may be damaged by the energy of a shock wave generated by the laser light irradiation. In addition, when light refraction is used, it is difficult to make the inclination angle θ 90 ° or more. If the inclination angle θ is less than 80 °, it is possible to reduce the possibility that the laser beam irradiation apparatus is damaged by the energy of the shock wave.

照射されるレーザ光の傾斜角θ及び焦点距離は、集光レンズ３の出射面の曲率や、集光レンズ３の光軸と光ファイバ２の中心軸のズレを最適化することにより調整することができる。なお、傾斜角θをより大きくするためには、ファイバコア２−１、集光レンズ３、光照射する環境（一般的には空気）の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、およびｎ３とすると、ｎ１≧ｎ２＞ｎ３またはｎ１＞ｎ２≧ｎ３を満たすように、光ファイバコア２−１および集光レンズ３の材料を選択することが好ましい。   The tilt angle θ and the focal length of the irradiated laser light are adjusted by optimizing the curvature of the exit surface of the condenser lens 3 and the deviation between the optical axis of the condenser lens 3 and the central axis of the optical fiber 2. Can do. In order to increase the inclination angle θ, assuming that the refractive indexes of the fiber core 2-1, the condensing lens 3, and the light irradiation environment (generally air) are n1, n2, and n3, respectively, n1 It is preferable to select materials for the optical fiber core 2-1 and the condenser lens 3 so as to satisfy ≧ n2> n3 or n1> n2 ≧ n3.

また、本実施形態においては、レーザ光照射装置１は、狭隘部におけるレーザピーニングによる加工を可能とするために、レーザ光照射装置１の光照射部分が移動する際に、光ファイバ２の破損などを防止するため、ガイド４および移動機構５を備えている。   Further, in the present embodiment, the laser beam irradiation apparatus 1 is capable of processing by laser peening in a narrow portion, so that the optical fiber 2 is damaged when the light irradiation part of the laser beam irradiation apparatus 1 moves. In order to prevent this, a guide 4 and a moving mechanism 5 are provided.

ガイド４を形成する材料は、目的に応じて任意に選択することができるが、光ファイバ２に剛性を持たせるために、比較的硬度の高い材料、例えば金属、合金、硬質プラスチックなどを用いることができる。また、狭隘部の奥深くまで光ファイバ２を挿入する必要がある場合には、柔軟性のある軟質プラスチックなどでガイド４を形成することが好ましい。   The material forming the guide 4 can be arbitrarily selected according to the purpose, but in order to give the optical fiber 2 rigidity, a material having a relatively high hardness, such as a metal, an alloy, or a hard plastic, is used. Can do. Further, when it is necessary to insert the optical fiber 2 deeply into the narrow portion, it is preferable to form the guide 4 with flexible soft plastic or the like.

移動機構５は、光ファイバ２を被処理部材の近傍まで移動させるためのものである。移動機構５は、光ファイバ２を移動できるものであれば、その構成は特に限定されるものではなく、例えば動力と駆動輪を搭載していて狭隘部内を自力で移動できるものなどを用いることができる。このとき、移動機構５は、被処理部材にレーザ光が照射される位置を上下方向または左右方向に移動させることができる。また、移動機構５自体が駆動輪などを搭載していない場合であっても、ガイド４に剛性がある場合には、光ファイバ２の光照射側とは反対側の末端を制御して光ファイバ２の先端の位置を制御することができる。このとき、移動機構５は、レーザ光照射装置１と狭隘部内面との摩擦を低減するような低摩擦材料からなる部材で形成されていることが好ましい。また、ガイド４を低摩擦材料で形成して、ガイド４が移動機構５の機能を併せ持つようにしてもよい。   The moving mechanism 5 is for moving the optical fiber 2 to the vicinity of the member to be processed. The structure of the moving mechanism 5 is not particularly limited as long as it can move the optical fiber 2. For example, a mechanism that is equipped with power and driving wheels and can move within the narrow portion by itself is used. it can. At this time, the moving mechanism 5 can move the position where the processing target member is irradiated with the laser light in the vertical direction or the horizontal direction. Even if the moving mechanism 5 itself does not have a drive wheel or the like, if the guide 4 is rigid, the end of the optical fiber 2 opposite to the light irradiation side is controlled to control the optical fiber. The position of the tip of 2 can be controlled. At this time, the moving mechanism 5 is preferably formed of a member made of a low friction material that reduces friction between the laser light irradiation device 1 and the inner surface of the narrow portion. Alternatively, the guide 4 may be formed of a low friction material so that the guide 4 has the function of the moving mechanism 5.

図２は、本実施形態によるレーザ光照射装置を原子炉内構造物の加工に適用した場合の状態を示す説明図である。図２に示すように、原子炉の上蓋６のノズル７にサーマルスリーブ８が挿入されている。上蓋６とノズル７とは、溶接によって接合されている。原子炉においては、全体的な温度変化によって、例えば、上蓋６とノズル７との接合部分に歪みが発生しやすい。そして、原子炉の定期点検においては、そのような歪みを解消するための処理を施す必要がある。しかし、ノズル７にはサーマルスリーブ８が挿入されており、ノズル７とサーマルスリーブ８との間には、例えば３ｍｍ程度の非常に狭い隙間しかない。そのため、上蓋６の外側からの加工方法が検討されているが、十分な効果は得にくい。また、サーマルスリーブ８を取り外すことも考えられるが、その処理には手間と時間がかかる。レーザ光照射装置１は、光ファイバ２の先端をノズル７とサーマルスリーブ８との間のように、狭隘部に挿入することができるため、サーマルスリーブ８を取り付けたままレーザピーニングによる加工を施すことができる。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the laser beam irradiation apparatus according to the present embodiment is applied to the processing of the reactor internal structure. As shown in FIG. 2, a thermal sleeve 8 is inserted into the nozzle 7 of the upper cover 6 of the nuclear reactor. The upper lid 6 and the nozzle 7 are joined by welding. In the nuclear reactor, for example, distortion is likely to occur at a joint portion between the upper lid 6 and the nozzle 7 due to an overall temperature change. In periodic inspections of the reactor, it is necessary to perform a process for eliminating such distortion. However, a thermal sleeve 8 is inserted into the nozzle 7, and there is only a very narrow gap of about 3 mm between the nozzle 7 and the thermal sleeve 8, for example. Therefore, a processing method from the outside of the upper lid 6 has been studied, but it is difficult to obtain a sufficient effect. Although it is conceivable to remove the thermal sleeve 8, the process takes time and effort. The laser beam irradiation apparatus 1 can insert the tip of the optical fiber 2 into a narrow part as between the nozzle 7 and the thermal sleeve 8, and therefore performs processing by laser peening while the thermal sleeve 8 is attached. Can do.

図３は、図２における光照射部分の拡大概念図である。ノズル７とサーマルスリーブ８との間に挿入されたレーザ光照射装置１は、移動機構５によって位置を調整し、被処理部分９にレーザ光を照射できる。レーザ光は光ファイバ２内を通じて照射されるが、集光レンズ３によって集光され、レーザ光の照射角度が調整される。   FIG. 3 is an enlarged conceptual diagram of a light irradiation portion in FIG. The laser beam irradiation apparatus 1 inserted between the nozzle 7 and the thermal sleeve 8 can adjust the position by the moving mechanism 5 and irradiate the processing target portion 9 with the laser beam. The laser light is irradiated through the optical fiber 2, but is condensed by the condensing lens 3, and the irradiation angle of the laser light is adjusted.

よって、本実施形態によれば、レーザ光照射装置１は、狭隘部に挿入させて、レーザ光の照射角度を調整することができるため、サーマルスリーブ８を取り付けたままレーザピーニングによる加工を施すことができる。   Therefore, according to the present embodiment, the laser beam irradiation apparatus 1 can be inserted into the narrow part and the irradiation angle of the laser beam can be adjusted, so that the processing by laser peening is performed with the thermal sleeve 8 attached. Can do.

（第２の実施形態）
第２の実施形態によるレーザ光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図４は、第２の実施形態によるレーザ光照射装置を示す概略断面図である。図４に示すように、本実施形態においては、光ファイバ２の光射出端部と集光レンズ３との間に光ファイバレンズ１０が設けられている。 (Second Embodiment)
A laser beam irradiation apparatus according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a laser beam irradiation apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, in this embodiment, an optical fiber lens 10 is provided between the light exit end of the optical fiber 2 and the condenser lens 3.

光ファイバレンズ１０を形成する材料は特に限定されない。光ファイバレンズ１０は、光ファイバ２の中心軸から外周部に向かって屈折率が高くなるように屈折率の分布が制御されるように構成されている。   The material forming the optical fiber lens 10 is not particularly limited. The optical fiber lens 10 is configured such that the refractive index distribution is controlled so that the refractive index increases from the central axis of the optical fiber 2 toward the outer periphery.

光ファイバ２から出射されるレーザ光は、光ファイバ２のファイバコア２−１内を導光され、所定の拡がり角を有して、光ファイバ２の光射出端部から出射される。本実施形態では、光ファイバレンズ１０は、光ファイバ２の光射出端部と集光レンズ３との間に設けられることにより、光ファイバ２から射出される光を平行光にするか、または集光したレーザ光を集光レンズ３に導光させることができる。   Laser light emitted from the optical fiber 2 is guided through the fiber core 2-1 of the optical fiber 2, and emitted from the light exit end of the optical fiber 2 with a predetermined divergence angle. In the present embodiment, the optical fiber lens 10 is provided between the light emitting end portion of the optical fiber 2 and the condensing lens 3 so that the light emitted from the optical fiber 2 is converted into parallel light or collected. The emitted laser light can be guided to the condenser lens 3.

よって、本実施形態によれば、光ファイバ２の光射出端部から射出されるレーザ光を、単一の集光レンズで集光する前に光ファイバレンズ１０においてさらに集光させることができるため、レーザ光の拡がり角が大きい場合や焦点距離を短くする必要がある場合でも、有効に光ファイバ２から射出されるレーザ光を集光させることができ、レーザピーニングによる処理効率を向上させることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the laser light emitted from the light emitting end of the optical fiber 2 can be further condensed in the optical fiber lens 10 before being condensed by the single condenser lens. Even when the divergence angle of the laser beam is large or the focal length needs to be shortened, the laser beam emitted from the optical fiber 2 can be effectively collected, and the processing efficiency by laser peening can be improved. it can.

（第３の実施形態）
第３の実施形態によるレーザ光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図５は、第３の実施形態によるレーザ光照射装置を示す概略断面図である。図５に示すように、本実施形態においては、光ファイバ２の端面を斜めにカットして、このカットされた傾斜端面に集光レンズ３を接合させている。このような構造とすることにより、光ファイバに対する光射出角度θを大きくし、光ファイバ端面から集光させる位置までの光が通る距離を短くすることにより、より大きなエネルギーを有するレーザ光を被加工部９に照射させることができる。 (Third embodiment)
A laser beam irradiation apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a laser beam irradiation apparatus according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the end face of the optical fiber 2 is cut obliquely, and the condenser lens 3 is joined to the cut inclined end face. By adopting such a structure, the light emission angle θ with respect to the optical fiber is increased, and the distance that the light passes from the end face of the optical fiber to the position where it is condensed is shortened, so that laser light having greater energy can be processed. The part 9 can be irradiated.

このような構造を構成するための材料は、屈折率を考慮しながら適宜選択されることが好ましい。具体的には、光ファイバコア２−１、集光レンズ３、および光が射出される環境の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、およびｎ３とした場合、ｎ１＞ｎ２≧ｎ３を満たすように構成されることが好ましい。このように屈折率を制御することにより、光ファイバ２の光照射端面と集光レンズ３との境界を通過するレーザ光は、それぞれの材料の屈折率差によって大きく屈折し、レーザ光の射出角度θを大きくさせることができる。   It is preferable that the material for constituting such a structure is appropriately selected in consideration of the refractive index. Specifically, when the refractive indexes of the optical fiber core 2-1, the condensing lens 3, and the environment in which the light is emitted are n1, n2, and n3, respectively, it is configured to satisfy n1> n2 ≧ n3. It is preferable. By controlling the refractive index in this way, the laser light passing through the boundary between the light irradiation end face of the optical fiber 2 and the condensing lens 3 is largely refracted by the difference in refractive index between the respective materials, and the emission angle of the laser light θ can be increased.

よって、本実施形態によれば、光ファイバ２の傾斜端面に集光レンズ３を接合させることにより、光ファイバ２に対する光射出角度θを大きくすることにより、光ファイバ２から射出されるレーザ光の集光性能を向上させることができると共に、光ファイバ２から射出されるレーザ光の傾斜角度を大きくすることができるため、レーザピーニングによる処理効率をさらに向上させることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the converging lens 3 is joined to the inclined end surface of the optical fiber 2 to increase the light emission angle θ with respect to the optical fiber 2, so that the laser light emitted from the optical fiber 2 can be increased. Condensing performance can be improved, and the inclination angle of the laser light emitted from the optical fiber 2 can be increased, so that the processing efficiency by laser peening can be further improved.

なお、本実施形態においては、光ファイバ２と集光レンズ３の境界における屈折現象を用いたが、第２の実施形態に第３の実施形態を組み合わせることもできる。すなわち、第２の実施形態における光ファイバレンズ１０と集光レンズ３の境界部分において、光ファイバレンズ１０の端面に傾斜をつけるように研磨してから集光レンズ３を結合させることができる。このような組み合わせによりさらに優れた効果を得ることができる。   In the present embodiment, the refraction phenomenon at the boundary between the optical fiber 2 and the condenser lens 3 is used. However, the third embodiment can be combined with the second embodiment. That is, the condensing lens 3 can be coupled after the end surface of the optical fiber lens 10 is polished at the boundary portion between the optical fiber lens 10 and the condensing lens 3 in the second embodiment. By such a combination, a further excellent effect can be obtained.

（第４の実施形態）
第４の実施形態によるレーザ光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図６は、第４の実施形態によるレーザ光照射装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態においては、光ファイバ２の端面を球面状に切削して形成された凹部形状に合うように加工された集光レンズ３を組み合わせて接合させている。 (Fourth embodiment)
A laser beam irradiation apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the laser beam irradiation apparatus according to the fourth embodiment. In the present embodiment, the condensing lens 3 processed so as to conform to the concave shape formed by cutting the end surface of the optical fiber 2 into a spherical shape is combined and joined.

このような構造としても、光ファイバに対する光射出角度θを大きくし、光ファイバ端面から集光させる位置までの光が通る距離を短くすることができるため、より大きなエネルギーを有するレーザ光を被加工部９に照射させることができる。   Even with such a structure, the light emission angle θ with respect to the optical fiber can be increased, and the distance through which the light is collected from the end face of the optical fiber can be shortened, so that laser light having a larger energy can be processed. The part 9 can be irradiated.

また、これらの構造を有する光ファイバ２および集光レンズ３の接合方法としては、例えば、光ファイバ２の端面を加工し、その形状に合わせた集光レンズを接着させるか、加工された光ファイバ２の端面に、集光レンズ３の原料となる樹脂などを溶融状態で融着させ、その後、表面を集光レンズ３の形状となるように切削および研磨などして形成してもよい。   As a method for joining the optical fiber 2 and the condensing lens 3 having these structures, for example, the end face of the optical fiber 2 is processed and a condensing lens matched to the shape is bonded, or the processed optical fiber is processed. The resin used as the raw material of the condensing lens 3 may be melted and fused to the end surface of the condensing lens 3, and then the surface may be cut and polished so as to have the shape of the condensing lens 3.

このような構造を構成するための材料についても、屈折率を考慮しながら適宜選択されることが好ましい。光ファイバ２、凹部に挿入される部分を含む集光レンズ３、光が射出される環境の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、およびｎ３とした場合、ｎ１＞ｎ２≧ｎ３を満たすよう構成されることが好ましい。このように屈折率を制御することにより、光ファイバ２の光照射端面と集光レンズ３との境界を通過するレーザ光を、それぞれの材料の屈折率差によって大きく屈折させ、レーザ光の射出角度θを大きくさせることができる。   It is preferable that the material for constituting such a structure is appropriately selected in consideration of the refractive index. When the refractive index of the optical fiber 2, the condensing lens 3 including the portion inserted into the concave portion, and the environment in which the light is emitted is n1, n2, and n3, n1> n2 ≧ n3 is satisfied. Is preferred. By controlling the refractive index in this way, the laser light passing through the boundary between the light irradiation end face of the optical fiber 2 and the condensing lens 3 is largely refracted by the refractive index difference between the respective materials, and the emission angle of the laser light θ can be increased.

よって、本実施形態においても、上記のように形成された光ファイバ２および集光レンズ３を用いることにより、光ファイバ２に対する光射出角度θを大きくすることができる。このため、本実施形態によれば、レーザ光が所定の拡がり角を有して光ファイバ２の光射出端部から出射されても、光ファイバ２から射出されるレーザ光の集光性能を向上させることができると共に、光ファイバ２から射出されるレーザ光の傾斜角度を大きくすることができるため、レーザピーニングによる処理効率をさらに向上させることができる。   Therefore, also in this embodiment, the light emission angle θ with respect to the optical fiber 2 can be increased by using the optical fiber 2 and the condenser lens 3 formed as described above. For this reason, according to the present embodiment, even if the laser light has a predetermined divergence angle and is emitted from the light emitting end of the optical fiber 2, the condensing performance of the laser light emitted from the optical fiber 2 is improved. Since the inclination angle of the laser beam emitted from the optical fiber 2 can be increased, the processing efficiency by laser peening can be further improved.

なお、本実施形態においては、光ファイバ２の端面を球面状に切削する場合について説明したが、集光効果を得ることができる形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように端面が円錐形状に形成されてもよいし、非球面レンズの形状に形成されてもよい。   In the present embodiment, the case where the end face of the optical fiber 2 is cut into a spherical shape has been described. However, the shape is not particularly limited as long as the light collecting effect can be obtained. For example, FIG. As shown, the end surface may be formed in a conical shape, or may be formed in the shape of an aspheric lens.

（第５の実施形態）
第５の実施形態によるレーザ光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図８は、本実施形態によるレーザ光照射装置における集光レンズ３を説明するための概念図である。図８に示すように、本実施形態において、集光レンズ３は、シリンドリカルレンズ１１（破線で示す）から切り出された形状とし、集光レンズ３の光出射面の形状をシリンドリカルレンズ状としている。シリンドリカルレンズ１１は、Ａ−Ａ’方向には集光効果を有するが、Ｂ−Ｂ’方向には集光効果を有していない。このようなシリンドリカルレンズ１１を用いることにより、レーザ光の光束を、Ｂ−Ｂ’方向に長い、つまりアスペクト比が１ではない楕円形とすることができる。レーザ光が、このようなシリンドリカルレンズ１１のＡ’側の被加工部に照射されると、横方向に長い光束が縦方向に長く照射されることになる。すなわち、レーザ光の進行方向に垂直な面でレーザ光のスポットは横長である場合、レーザ光の進行方向に対して垂直ではない面においてはそのアスペクト比が１に近づけることができる。 (Fifth embodiment)
A laser beam irradiation apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the condenser lens 3 in the laser light irradiation apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the condenser lens 3 has a shape cut out from the cylindrical lens 11 (shown by a broken line), and the light exit surface of the condenser lens 3 has a cylindrical lens shape. The cylindrical lens 11 has a light collecting effect in the AA ′ direction, but does not have a light collecting effect in the BB ′ direction. By using such a cylindrical lens 11, the laser light beam can be formed into an elliptical shape that is long in the BB ′ direction, that is, the aspect ratio is not 1. When the laser light is irradiated on the workpiece portion on the A ′ side of the cylindrical lens 11, a long light beam in the horizontal direction is irradiated for a long time in the vertical direction. That is, when the spot of the laser beam is horizontally long on the surface perpendicular to the traveling direction of the laser beam, the aspect ratio can approach 1 on the surface that is not perpendicular to the traveling direction of the laser beam.

よって、本実施形態によれば、被加工部９に照射させるレーザスポットの形状を真円に近づけ、照射されるエネルギー密度を高くすることができる。すなわち、光ファイバ２から照射されたレーザ光が集光レンズ３で９０°に傾斜されないため、被加工部９においては焦点が結ばれない場合には、レーザスポットの形状が楕円となる可能性がある。レーザスポットの形状が楕円となることで、照射面積が拡がるため、被加工部９におけるレーザのパワー密度が低下して、レーザピーニングによる応力改善効果が十分得られない可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、集光レンズ３の光出射面の形状をシリンドリカルレンズ状として、被加工部９に照射させるレーザスポットの形状を改善して、レーザスポットの形状を真円に近づけることができるため、照射されるエネルギー密度を高くすることができる。   Therefore, according to this embodiment, the shape of the laser spot irradiated to the to-be-processed part 9 can be approximated to a perfect circle, and the energy density irradiated can be made high. In other words, since the laser light emitted from the optical fiber 2 is not inclined at 90 ° by the condenser lens 3, there is a possibility that the shape of the laser spot becomes an ellipse when the focal point is not formed in the processed portion 9. is there. Since the irradiation area is expanded by making the shape of the laser spot an ellipse, there is a possibility that the laser power density in the processed portion 9 is lowered, and the stress improvement effect by laser peening cannot be obtained sufficiently. On the other hand, according to the present embodiment, the shape of the light exit surface of the condenser lens 3 is a cylindrical lens shape, the shape of the laser spot irradiated to the workpiece 9 is improved, and the shape of the laser spot is a perfect circle. Therefore, the irradiated energy density can be increased.

なお、本実施形態に対して、上記の他の実施形態による構成を組み合わせることもできる。例えば、第２の実施形態による光ファイバレンズ１０を組み合わせたり、第３の実施形態に示されるような端部を斜めに加工した傾斜端面を有する光ファイバを組み合わせたり、第４の実施形態に示されるように端部が凹状に形成された光ファイバを組み合わせることもできる。これらの態様を組み合わせることにより、さらにレーザ光の集光性能を高めることができる。   In addition, the structure by said other embodiment can also be combined with this embodiment. For example, the optical fiber lens 10 according to the second embodiment is combined, or an optical fiber having an inclined end surface obtained by obliquely processing the end as shown in the third embodiment is combined, or is shown in the fourth embodiment. It is also possible to combine optical fibers whose ends are formed in a concave shape. By combining these aspects, the laser beam condensing performance can be further enhanced.

本実施形態によるレーザ光照射装置は、レーザピーニングによる加工を行う場合には、光ファイバ２のレーザ光出射面から被加工部９までの光路が液体中にあることが好ましい。一般的には、被加工部およびレーザ光射出面が水中に埋没した状態、つまり冠水した状態が望ましい。このような場合、集光レンズ３の材料は屈折率が水（屈折率が約１．３３）よりも高い材料を用いることが好ましい。   When the laser beam irradiation apparatus according to the present embodiment performs processing by laser peening, it is preferable that the optical path from the laser beam emission surface of the optical fiber 2 to the workpiece 9 is in the liquid. In general, it is desirable that the part to be processed and the laser light emission surface are buried in water, that is, a submerged state. In such a case, the material of the condensing lens 3 is preferably a material having a refractive index higher than that of water (refractive index is about 1.33).

上記各実施形態によるレーザ光照射装置は、前記した通り、原子炉の上蓋６のノズル７とサーマルスリーブ８との隙間のような狭隘部にレーザピーニングにより加工を行う場合に有用である。このため、光ファイバ２とその先端に設けられる集光レンズ３などは小さなサイズであることが好ましい。具体的には、光ファイバ２の中心軸方向からみた断面の最大寸法（以下、単に長径という）が５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることが最も好ましい。光ファイバ２の中心軸方向からみた断面の最小寸法（以下、単に短径という）は、光ファイバ２の直径よりも小さく、例えば１〜５ｍｍとする。上記各実施形態によるレーザ光照射装置は、光ファイバ２とその先端に設けられる集光レンズ３などがこのような小さなサイズとすることができるため、例えば原子炉における、ノズルとサーマルスリーブとの間にある狭隘部などにおけるレーザピーニングによる加工に有効に用いることができる。   As described above, the laser beam irradiation apparatus according to each of the above embodiments is useful when processing is performed by laser peening in a narrow portion such as a gap between the nozzle 7 of the upper cover 6 of the nuclear reactor and the thermal sleeve 8. For this reason, it is preferable that the optical fiber 2 and the condensing lens 3 provided at the tip thereof have a small size. Specifically, the maximum dimension of the cross section viewed from the central axis direction of the optical fiber 2 (hereinafter simply referred to as the major axis) is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and most preferably 2 mm or less. preferable. The minimum cross-sectional dimension of the optical fiber 2 as viewed from the central axis direction (hereinafter simply referred to as the short diameter) is smaller than the diameter of the optical fiber 2, for example, 1 to 5 mm. In the laser beam irradiation apparatus according to each of the above embodiments, the optical fiber 2 and the condensing lens 3 provided at the tip of the optical fiber 2 can have such a small size, so that, for example, between a nozzle and a thermal sleeve in a nuclear reactor. It can be effectively used for processing by laser peening in a narrow portion in the above.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１ レーザ光照射装置
２ 光ファイバ
２−１ 光ファイバコア
２−２ クラッド
３ 集光レンズ
４ ガイド
５ 移動機構
６ 原子炉上蓋
７ ノズル
８ サーマルスリーブ
９ 被加工部
１０ 光ファイバレンズ
１１ シリンドリカルレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser beam irradiation apparatus 2 Optical fiber 2-1 Optical fiber core 2-2 Cladding 3 Condensing lens 4 Guide 5 Moving mechanism 6 Reactor top cover 7 Nozzle 8 Thermal sleeve 9 Processed part 10 Optical fiber lens 11 Cylindrical lens

Claims (7)

パルスレーザ光を導光させる光ファイバと、前記光ファイバの一端側に配置され前記光ファイバとともに前記パルスレーザ光の光路を構成する集光レンズと、前記光ファイバを保持するガイドと、前記光ファイバの位置を変動させるための移動機構とを具備してなり、
前記光ファイバを通じて導光された前記パルスレーザ光の光路が、前記集光レンズにより前記光ファイバの中心軸に対して、０°を超え、９０°未満の角度に変更されて射出されることを特徴とする、レーザ光照射装置。 An optical fiber for guiding pulsed laser light; a condensing lens that is disposed on one end of the optical fiber and forms an optical path of the pulsed laser light together with the optical fiber; a guide for holding the optical fiber; and the optical fiber A moving mechanism for changing the position of
The optical path of the pulsed laser light guided through the optical fiber is emitted by being changed to an angle of more than 0 ° and less than 90 ° with respect to the central axis of the optical fiber by the condenser lens. A laser light irradiation apparatus characterized by the above. 前記集光レンズが、前記光ファイバのコアの直径よりも大きな直径を有する光学レンズの一部であり、
前記光ファイバの中心軸と、前記光学レンズの光軸とが一致していない、請求項１に記載の装置。 The condenser lens is a part of an optical lens having a diameter larger than a diameter of a core of the optical fiber;
The apparatus according to claim 1, wherein a central axis of the optical fiber and an optical axis of the optical lens do not coincide with each other. 前記光ファイバの前記集光レンズ側の端面が、前記光ファイバの中心軸に対して斜めに切削されている、請求項１または２に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein an end face of the optical fiber on the condenser lens side is cut obliquely with respect to a central axis of the optical fiber. 前記光ファイバと前記集光レンズとが、光ファイバレンズを介して結合されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the optical fiber and the condenser lens are coupled via an optical fiber lens. 前記光ファイバの前記集光レンズ側の端面が、凹状に切削されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein an end surface of the optical fiber on the condenser lens side is cut into a concave shape. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ光照射装置を用いて、水中に存在する被処理部材に前記パルスレーザ光を照射して加工を施すことを特徴とする、レーザピーニング処理方法。   A laser peening processing method, wherein the laser beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 5 is used to perform processing by irradiating the target member existing in water with the pulsed laser beam. . 前記被処理部材が、原子炉を構成する部材である、請求項６に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the member to be processed is a member constituting a nuclear reactor.
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