現在，德國有越來越多的核電站正在接近最大使用年限，或是已經淘汰退役。近日，Laser Zentrum Hannover eV（LZH）的科學家開發并驗證了一種基于激光的切割工藝，該技術旨在減少拆卸過程中由水過濾產生的額外影響。通過這種方法，當核反應堆容器內部構件被激光切割時，排放到水中的放射性污染二次廢物最多可減少95%。

利用激光切割方法，可以實現在冷卻水中對核反應堆組件的就地拆卸。LZH的水下技術小組利用了激光切割的特性，切割時的接頭處熔體會附著在板材上。在傳統工藝中，例如水射流切割或使用鋸片切割，接頭處的材料根據不同的處理方式，切割過程中生成的磨料可能會擴散至冷卻水中，后續需要以高昂的代價去除水中的這些二次廢物。

在漢諾威水下技術中心，科學家們在四米的水深成功切割不銹鋼板（來源：LZH）

LZH的研究人員通過調整激光功率、氣壓和切割速度等參數，將切割不銹鋼板時的重量損失減少了95%，最大程度控制了進入冷卻水的二次廢物總量。經過實踐證明，該工藝方法對切割鋯合金有效。鋯合金是核反應堆組件的一種常見材料。

在萊布尼茨大學漢諾威水下技術中心，研究小組運用激光技術在4米水深對3mm-15mm不銹鋼板進行了切割實驗。為此，他們開發了針對水下切割作業的激光元件。研究人員使用的是LZH孵化公司LASER on Demand的移動盤式激光器進行了實驗。作為可靠性驗證的一部分，LZH水下技術小組與其合作伙伴Orano將該工藝從實驗室規模提升到接近工業條件，對應于的技術準備水平等級為6級。

LASER on demand公司成立于2007年8月，該公司可以提供焊接、切割和表面處理的工藝開發以及二手激光器的檢修和銷售。經過多年發展，公司基于各種激光應用，將主營業務轉向了現場大型部件的移動激光加工以及單件原型加工。

水下手動切割在海事工業中具有廣泛的應用領域，其范圍從傳統的水利工程應用如碼頭或船閘中的板樁燃燒、船舶修理，到管道建設以及海上風電場領域。LASER on demand公司的LuWaPro項目通過使用自動激光切割顯著提高了水下切割效率。

水下切割

水下激光切割的原理本質上與空氣中激光切割相同。由于水下的特殊環境，使得水下激光切割在切割工藝和切割設備方面都與空氣中激光切割有相當大的不同，并影響最終的切割效果。由于水會吸收部分激光能量，并具有良好的冷卻效果，切割過程中能量吸收和冷卻作用都會削弱激光切割材料的能力，同時水環境要求激光切割頭具有良好的防水功能等。

在激光切割過程中，熔融金屬仍然附著在板材上（來源：LZH）

除水下激光切割外，目前常用的水下切割技術還有電弧—氧切割和熔化極電弧切割等，設備簡單、效率高，但切面質量難以保證。水下磨料射流切割則屬于“冷切割”，在切割過程中幾乎不產生熱效應，無煙、無毒、無火花，可以應用到易燃、易爆和有毒等場合，但噴嘴易磨損、切割速度低，切割質量不如激光切割。

激光器是實施激光切割的最主要設備。激光器波長的選擇對于成功實施激光切割至關重要。要想實現水下激光切就需要滿足以下兩個條件，一是水對此激光器輸出能量的吸收損耗小，以盡可能減小激光水下傳輸損耗的能量；二是激光器成熟度高，工作穩定可靠。

由于水對可見光波段電磁輻射吸收較小，對紫外和中遠紅外波段電磁輻射吸收較強。因此，用于水下切割激光器的波長需要選在可見光波段和近紅外波段。