去污和拆除是核设施退役的关键环节, 需要使用先进的技术及装备, 以实现安全、高效和退役废物最小化的目标。本文介绍了包括激光去污、激光剥离及激光切割在内的一系列激光技术在核设施退役中的应用研究情况, 分析了各技术的特点和适用范围, 并就未来核设施退役中激光技术的发展趋势和值得深入探讨的问题进行了展望。

为实现夜间可靠跟踪恒星并测量整层大气透过率,采用直驱力矩电机和圆光栅绝对编码器作为伺服部件,研制一套二维直驱跟星转台。该转台具有定位精度高、环境适应性好及野外长期运行免维护的优点,能够实现夜间长期跟踪目标恒星并自动换星功能。结合搭载其上的由望远镜、CCD相机和滤轮等组成的图像采集系统,搭建了测量实验平台。搭建的测量实验平台采用主-从式控制方式,上位工控机对图像采集系统进行相应控制,同时向下位机反馈转台方位偏差;下位机跟星转台控制系统采用装载Linux系统的ARM7数字处理器为控制核心,并内置自研的星图。通过上、下位机协同软件开发实现整层大气透过率测量的完整功能。开展了转台功能验证实验,整层大气透过率测量和激光雷达的对比实验。结果表明,二维直驱跟星转台能够实现夜晚长期跟踪目标恒星并自动换星测量,转台搭载的望远镜系统根据恒星的图像数据能够可靠地反演出夜间整层大气透过率,满足测量实验的功能要求。

研制了一款具有太阳跟踪和全天空扫描功能、基于直流无刷力矩电机的两维伺服转台, 该转台能在水平360°、俯仰180°两个自由度上达到10′′ 的定位精度,可满足全自动跟星观测 的跟踪精度要求。转台使用适用于低温环境的力矩电机及其他相应低温器件,可在－40～50?°C环境下正常工作,以满 足野外应用的需求。紧凑和轻量化设计使转台具有便携性。转台的控制系统采用基于ARM9架构的宽温开发板,板内移植了Linux 内核,内核支持多种功能模块的添加,有利于转台后期的功能完善和改进。转台既能在上位机软件控制下运转,也能在自身内部程 序引导下单独工作,搭载微型光纤光谱仪探测组件可用于天光背景辐射的光谱扫描测量。

为了实现大气水平能见度的快速测量,设计了基于电荷耦合器件(CCD)的大气水 平能见度测量系统,并对该系统采用的局部加权回归算法进行了研究。通过实验对比了局部 加权回归和普通线性回归算法的拟合直线,并与商用NQ-1能见度仪进行了同步对比测量。 结果表明:使用局部加权回归替换普通线性回归算法的CCD测量系统可以提高与能见度仪测 量数据的相关性,相关系数从85%提高到96%;与能见度仪测量数据的实时对比表明,系统测 量的误差值从3 km减小到0.8 km左右。可见采用局部加权回归算法的CCD测量系统基本满足 大气水平能见度测量的要求。

分析了夜间利用恒星测量整层大气透过率的原理, 研制了用于夜间整层大气透过率测量的设备, 该设备能够对高度角大于15° 的任意天区内的0~5等恒星在400~750 nm分波段弱辐射大气透过率测量, 测量带宽为30 nm。采用自动控制CCD曝光时间的方法获取分波段恒星的弱辐射信号, 利用图像反馈模式纠正望远镜追星的误差, 实现无人值守自动连续整夜观测。设备定标采用Langley-plot定标方法与多目标星定标方法相结合。测量结果分别与CART和Modtran理论计算值进行了比较, 比较结果证明了测量方法的可行性和设备的可靠性。

大气中气溶胶光学厚度和可降水量情况为天文选址提供必不可少的评价依据,为天文观测提供重要参考。利用DTF型太阳辐射计对青海德令哈进行 观测,获得2013年9月至2015年1月晴天无云条件下的观测结果,进而得到该地区观测期间气溶胶光学厚度、ngstrm指数和大气可降水量的 日变化与季节变化特征。该地区的气溶胶光学厚度和可降水量日变化类型较多,可分为六种,有一定的季节性特征。不同季节中,秋季气溶胶光学 厚度最小,其他季节相当,而可降水量在夏季最大,明显高于其他季节。ngstrm指数春季最小,夏季和秋季次之,冬季最大。总体来说青海德令哈 的气溶胶光学厚度和可降水量都较小,大气较干净稳定,适合天文观测。

为了使简便易携的DTF-6太阳辐射计适应野外复杂多变的恶劣环境,并能够实现户外全自动无人看守测量,研 制了基于DTF-6的全天候太阳辐射计自动防护系统。从系统的总体控制方案出发介绍了系统的机械设计、单片 机自动控制系统设计、上位机软件设计等部分内容。在自动防护模式下DTF-6的视日运动跟踪模拟实验、 系统的防雨自动控制模拟实验结果表明自动防护系统可以实现太阳辐射计的全天候自动测量及防护功 能,具有一定的合理性和可靠性。

最大探测距离是表征光子雷达性能的重要参数，本文利用盖革模式雪崩光电二极管阵列对直接探测脉冲光子雷达的最大探测距离进行了研究。从激光雷达方程出发，根据盖革模式雪崩光电二极管阵列探测像元中回波激发初始电子数的泊松统计模型和系统最小可接受探测概率条件，建立了光子雷达的最大探测距离理论模型。利用光子雷达系统设计参数，研究了对最大探测距离产生影响的五个主要因素。研究结果表明发射激光脉冲能量越高，噪声越小，回波位置在距离门中越靠前，大气传输系数越大，目标反射率越高，获得的最大探测距离越大；使用脉宽为 5 ns，脉冲能量为 50 μJ的激光脉冲，最小可接受探测概率为 0.9时，可获得大于 1 km的最大探测距离；同时，选择合适的系统最小可接受探测概率对系统探测性能的改善十分重要。

为快速获取天空背景辐亮度，提出了一种基于DTL-1型天空辐亮度仪的宽谱段测量方案。分析了天空可见到近红外波段（400~1000 nm）积分辐亮度的测量原理，确定了宽光谱测量的响应系数和光视效率，并对测量结果进行了误差分析。利用光谱仪对仪器进行了线性度检验与测量数据对比，结果表明两者相对误差在10%之内，验证了仪器测量的可靠性，数据精度可以满足工程应用的要求。利用DTL-1型天空亮度仪分别在我国西南地区和合肥地区开展了全天空辐亮度的扫描测量，并对两地的实测数据进行了简要分析。

使用太阳光度计测量了华南山区秋冬季节白天的大气透过率,分析结果表明:在10~12月中,测量地点的透过 率具有明显的日变化、月变化特征。一般每日最大透过率出现在12:00左右,除去水汽波段936 nm,其余波段 表现出10月的透过率较其余两月大, 936 nm波段则相反;对于340~1020 nm的垂直透过率, 除936 nm外,其余波段12月的垂直透过率明显低于其余两个月的测量值。10:00前的垂直透过率变化起伏 较大, 12:00后的垂直透过率变化较为平稳;不同月份的大气透过率或垂直透过率在10:00后相差不大,午后 的大气透过率或垂直透过率一般要好于午前的结果。测量结果可为该地区的有关光学工程应用提供参考。