CN101284387B - 一种利用电子束进行原木检疫辐照的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农林业产品检疫除害处理技术领域。本发明提供一种利用电子束进行原木检疫辐照的方法和装置，所述方法的步骤如下：摊木机构将原木摊平；齐头机构将摊平的原木对齐；上料机构将摊平、对齐后的原木送入横向进料输送机、输送至纵向输送机构；纵向输送机构将原木传输通过加速器形成的辐照场区，实现电子束辐照处理；抛木机构将辐照处理后的原木抛出，由横向出料机构送出。所述装置包括加速器、传送装置及屏蔽结构，加速器以原木为中心对阵布置。本发明实现了安全与效率兼顾；检疫处理效率高、不受环境温度限制、使用安全、不破坏环境、操作方便。

Description

一种利用电子束进行原木检疫辐照的方法和装置

技术领域

本发明涉及农林业产品检疫除害处理技术领域，具体涉及一种利用电子束进行原木检疫辐照的方法与装置。

背景技术

随着林业产业的高速发展，加强对进口木材及木质包装的检验检疫，防止危险虫害传播已成为一项迫在眉睫的工作。传统的原木检疫处理技术采用溴甲烷熏蒸的方法，这种方法存在着以下缺点：溴甲烷能破坏大气臭氧层，根据1992年蒙特利尔议定书，为了维护大气臭氧层，发达国家在2005年以前，发展中国家在2015年以前逐步禁止使用溴甲烷进行化学熏蒸处理；溴甲烷的使用受环境温度的限制，温度低于5℃就不能使用溴甲烷进行熏蒸处理；溴甲烷是神经毒剂，熏蒸后扩散到大气，严重污染居民的生存环境；溴甲烷熏蒸处理速度慢，完成一次熏蒸处理需要原木密封16小时以上。同时，在某些口岸，尤其是海运口岸，原木进境后直接落地加工，给检疫带来了极大困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种利用电子束进行原木检疫辐照的方法和装置，采用多台电子加速器产生的电子束进行原木检疫辐照处理，可以使原木表面一定深度内的最小剂量达到检疫标准，从而使害虫不育或死亡，达到对原木进行检疫处理的目的。

本发明利用电子束进行原木检疫辐照的方法包括如下步骤：

S1：摊木机构将原木摊平；

S2：齐头机构将摊平的原木对齐；

S3：上料机构将摊平、对齐后的原木送入横向进料输送机、输送至纵向输送机构；

S4：纵向输送机构将原木传输通过由至少2台加速器形成的辐照场区，实现电子束辐照处理；

S5：抛木机构将辐照处理后的原木抛出，由横向出料机构送出。

其中，在步骤S1、S2中，原木的输送方向与原木的轴向垂直；在步骤S3中，原木的输送方向作90°换向，输送方向与原木的轴向一致；在步骤S5中，原木的输送方向再次作90°换向。

本发明的另一方面是提供一种利用电子束进行原木检疫辐照的装置，包括屏蔽结构、加速器和传输装置，其中所述加速器至少有2台，围绕原木中心对称布置。

优选的，加速器前端还安装有扫描盒，所述扫描盒上靠近出口钛窗处安装有偏转磁铁，使从扫描盒引出的电子束垂直照射原木，用以解决同一排不同位置的原木内吸收剂量分布不均匀的问题。

优选的，位于传输装置下方的加速器上方还安装有防护装置，用来防止传输装置上原木掉落的杂物对加速器造成损伤。

所述传输装置包括上料装置、纵向传输装置和下料装置；其中：上料装置负责将成堆原木摊平、对齐后输送至纵向传输装置；纵向传输装置负责将原木传输经过检疫辐照区域；下料装置负责将经过检疫辐照的原木送出传输流程。

其中上料装置包括摊木机构、齐头机构、上料机构和横向进料输送机构；所述纵向传输装置包括纵向输送机构；所述下料装置包括抛木机构和横向出料输送机构；其中纵向输送机构分为两段，中间留有一定空间距离，以保证加速器引出的电子束直接照射到原木，而不照射到输送机构。

优选的，横向进料输送机构为刮板式输送机，连续运转，通过刮板的间距与运行速度的调整保证原木间歇地进入纵向输送机构，并保证两根原木进入纵向输送机构的时间差。

原木在传输过程中，在所述横向进料输送机构、纵向输送机构和横向出料输送机构之间有两次90°换向，同时横向进料输送机构和横向出料输送机构与水平面有一定的角度，以减少射线的泄露。

优选的，为了提高辐照的工作效率以及加速器的利用率，在一套传送装置中可配置多个上料装置、纵向传输机构和下料装置，以达到多条传输线同时运行

所述屏蔽结构包括屏蔽墙、喉板和迷宫，所述喉板设置在靠辐射源最近的上料口与电子束源之间和电子束源与最靠近电子束源的下料口之间。

优选的，在所述屏蔽墙上设置一定数量的垛子以减少散射线在上、下料口的泄露。

优选的，所述加速器沿原木传输方向交错布置，从而避免加速器相对照射造成的设备损伤。另外，所使用的加速器能量选择在10-14MeV。

发明的有益效果：

本发明利用电子束辐照对原木中的害虫产生直接或间接的生物效应，达到使原木害虫不育或不能发育至下一个虫态的检疫处理，同现有技术相比，检疫处理效率高、使用安全、不破坏环境、操作方便等优点。

另外，本发明采用适用于电子束原木检疫辐照系统的一套多条传输线之间互相独立、互不干涉的全自动传输装置输送原木，并利用带垛子的防护墙和喉板及90°原木输送换向的输送结构对系统进行辐射防护，提高了系统的可靠性，便于电子束的辐射屏蔽，并且易于实现、方便维护。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图；

图2是发散电子束和平行电子束对不同位置原木内剂量的影响示意图；

图3是电子束到达各方向距离原木表面同一深度时所穿行距离示意图；

图4是三台加速器分布示意图；

图5是三台加速器辐照时原木内剂量分布；

图6是本发明中传送装置5及屏蔽结构示意图；

图7是传送装置5中摊木机构及上料装置的结构示意图；

图8是传送装置5中下料装置结构示意图；

图9是上料口处防护示意图；

图10是下料口处防护示意图；

图11是喉板截面示意图。

图中：1、屏蔽结构；2、加速器；3、扫描盒；4、原木；5、传送装置；6、偏转磁铁；7、防护装置；8、摊木机构；9、齐头机构；10、上料机构；11、横向进料输送机构；12、纵向输送机构；13、抛木机构；14、横向出料输送机构；15、屏蔽墙；16、垛子；17、喉板；18、迷宫。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

由于X射线的衰减特性导致对于落地加工的非整车原木采用X射线检疫辐照处理的成本太高，因此考虑使用电子束原木检疫辐照处理是一种较为经济、有效的可行方法。本发明采用两台或三台加速器产生电子束辐照场，利用一套多条传输线之间互相独立、互不干涉的全自动传输装置传送原木通过辐照场进行检疫辐照，使原木表面一定深度内的最小剂量达到检疫标准。

图1是本发明的结构原理示意图，如图1所示，本发明的利用电子束进行原木检疫辐照的装置包括屏蔽结构1、加速器2(含扫描盒3、偏转磁铁6)、传送装置5和防护装置7。加速器2、传送装置5和防护装置7设置在屏蔽结构1内，传送装置5上下布置两台加速 器2。传送装置5可以输送单根或多根原木通过加速器2形成的辐照场区。

与X射线不同的是，电子束在物质中存在最大射程。因此采用一台加速器是无法达到很好的检疫效果的，所以本发明采用了前述的上下两台加速器对一排多根原木同时进行辐照的方案。其中，两台加速器对称布置可以采用左右布置，也可以采用上下布置等布局。虽然左右放置较之上下放置要简单一些，但左右布局给一排多根原木的传输设计带来极大困难，因此本实施例中采用上下布局。

另外，不同能量的电子在原木中的最大射程不一样，而电子在原木中的最大射程直接关系到检疫的效果。通常能量越高的电子在原木中的最大射程也越长，在其他参数都相同的情况下，检疫的效果也越好。但是如果能量过大又会产生较严重的感生放射性。因此，通过计算确定能量在10～14MeV之间的电子束是比较适合用于原木检疫辐照处理的，因此，本发明一个优选的实施方式是将所使用的加速器能量选择在10～14MeV，以确保产生的感生放射性不会对工作人员及公众造成危害。

值得注意的是，本发明所采用的加速器是一种电器设备，不会对大气等周围环境造成污染；使用时不受季节影响，只要供电满足要求，随时都可以使用。并且加速器只有在工作时才产生电子束，在停机后不再产生电子束，不存在使用放射性同位素源所必须解决的废料处理等问题。

加速器前端还安装有扫描盒3，扫描盒3上靠近出口钛窗处安装有偏转磁铁6，使从扫描盒引出的电子束垂直照射原木，以解决同一排不同位置的原木内吸收剂量分布不均匀的问题。图2为发散电子束和平行电子束对不同位置原木内剂量的影响示意图，如图2所示，电子束101、102为从同一点S发出的电子束，由于其射入原木B、C的角度不同，到达原木B、C内等同位置时所穿行的距离也不同，从 而导致原木B、C内剂量分布不同，从而导致了当原木C内最小剂量达到检疫标准时原木B内的剂量远远超过检疫标准，造成了功率的浪费。而如果使用偏转磁铁将原来有一定角度的发散的电子束改变为如电子束103形式的垂直传输线方向的平行束流，就可以使原木A、B、C内的剂量分布一致，节约成本。

此外，在本发明的一个优选实施例中，为了保护传输装置下放的加速器，本发明还包括防护装置7，安装在下方加速器的扫描盒上方，用于保护下方加速器，防止传输装置上原木掉落的树皮、灰尘等杂物对扫描盒造成伤害。

不管是发散的电子束还是平行的电子束，电子到达同一根原木内不同方向距离表面相同的位置时所穿行的距离也不一样(如图3所示)。因此如果要处理的原木直径比较大，当电子需要穿行较长距离才能到达的部分剂量达到检疫标准时，原木表面部分的剂量将大大超过标准，甚至由于电子在原木有最大射程，原木表皮内可能有一部分根本无法接受辐照。因此对于直径较大的原木4，为了达到比较好的检疫效果，也可以如图4所示在原木周围对称布置3台加速器2对称辐照。此种方案一次只能同时处理一根原木。图5所示为3台加速器辐照同一根原木时原木内的剂量分布示意图，可以直观地看出辐照效果。同样，对于直径更大的原木，还可以继续增加加速器以达到检疫目的。图5中除了三个梭形阴影部分辐照略重外，其余部分辐照均匀。

此外，为了避免加速器之间对射造成的设备损伤，在设置加速器时使加速器沿原木传输方向交错布置。

在原木的传输方面，本实施例采用林业作业中常用的摊木机构、齐头机构、上料机构、横向进料输送机构、纵向输送机构、抛木机构和横向出料输送机构合理组合成一套多条传输线之间互相独立、互不干涉的适用于电子束原木检疫辐照系统的传送装置5，提高了系统的可靠性，便于电子束的辐射屏蔽，且易于实现，方便维护。

图6为传送装置5及屏蔽结构的示意图，传送装置5包括上料装置、纵向传输装置和下料装置。上料装置负责将成堆原木摊平、对齐后输送至纵向传输装置；纵向传输装置负责将原木传输经过检疫辐照区域；下料装置负责将经过检疫辐照的原木送出传输流程。

其中上料装置包括摊木机构8、齐头机构9、上料机构10和横向进料输送机构11，纵向传输装置包括纵向输送机构12，下料装置包括抛木机构13和横向出料输送机构14。横向进料输送机构11、纵向输送机构12和横向出料输送机构14之间有两次90°换向，同时横向进料输送机构11和横向出料输送机构14与水平面有一定的角度，以减少射线的泄露。

纵向输送机构12分为两段，中间留有一定空间距离，以保证加速器2引出的电子束直接照射到原木，而不照射到输送机构12。

为了提高辐照的工作效率以及加速器的利用率，在一套传送装置中可配置多个上料装置、纵向传输机构和下料装置，以达到多条传输线同时运行。

其中摊木机构8将待辐照检疫的原木摊平在传输轨道上，再经齐头机构9对齐，由上料机构10逐根将原木送入横向进料输送机构11，此时原木的输送方向与原木的轴向垂直。在原木从横向进料输送机构11输送至纵向输送机构12的过程中，原木的输送方向作90°换向，输送方向与原木的轴向一致，纵向输送机构12输送原木经过加速器2形成的辐照场区，实现电子束辐照处理后，在纵向输送机构12的末端进入抛木机构13，然后输送方向作90°换向由横向出料输送机构14将原木送出传输流程。

上料部分的结构如图7所示，上料机构10保证每次只有一根原木进入横向进料输送机11。横向进料输送机11为刮板式输送机，连续运转，通过刮板的间距与运行速度的调整保证原木间歇地进入纵向输送机构12，并保证两根原木进入纵向输送机构12的时间差。

下料部分的结构如图8所示，抛木机构13安装于纵向输送机构12末端，横向出料输送机构14将抛木机构13抛出的原木输送出传输流程。其中每条纵向输送线可配备多套抛木机构，具体数量可根据实际工作情况增减。

电子束原木检疫辐照时，所需要的电子束的流强大、能量高，这就带来了辐射防护上的困难，特别是没有防护门带来的防护上的困难，由于本发明中原木要实现横行传输(上料部分)到纵向传输(辐照段)再到横向传输(下料部分)的转换，整体传输通道是采用迷宫的形式的，但本发明中的迷宫和传统的迷宫有一定差别，仍然需要采用特定的屏蔽结构来实现电子束原木检疫辐照的辐射防护要求，使得加速器工作时，屏蔽体外的泄露剂量等级达到国际标准中“粒子加速器辐射防护规定”的相关要求，从而保证公众安全。

参见图6，本发明中屏蔽结构1包括屏蔽墙15、喉板17和迷宫18。加速器2位于整个屏蔽结构1的中心位置。屏蔽墙15沿着原木传送装置5的两侧建立。喉板17位于靠加速器2最近的上料口与加速器2之间和位于加速器2与最靠近加速器2的下料口之间，用于减小散射对上料口和下料口处的影响，喉板17的截面如图11所示。

迷宫18布置在加速器2的侧面，作为人员进入辐照场区的通道。迷宫18门上设置安全联锁，以避免加速器工作时工作人员误入造成事故。

在本发明一个优选的实施方式中，辐照通道中屏蔽墙15上还设置一定数量的垛子16，可以减少散射对上料口和下料口的影响。

此外，在本发明的上料部分和下料部分，由于传送装置5的需要，无法设置防护门，参见图9和图10，而是分别设置激光联锁来满足安全需求。

本发明的具体工作流程如下：

S1：摊木机构将运输至辐照检疫地点的原木摊平；

S2：齐头机构将摊平的原木对齐；

S3：上料机构将摊平、对齐后的原木送入横向进料输送机、输送至纵向输送机构；

S4：纵向输送机构将原木传输通过加速器形成的辐照场区，实现电子束辐照处理；

S5：设置在纵向输送机构末端的抛木机构将辐照处理后的原木抛出，由横向出料机构送出检疫辐照传输流程。

虽然本实施例表述的是利用电子束进行原木检疫辐照的方法和装置，但本领域技术人员可以将其应用到其它领域以解决物品的辐照、检疫问题，因此本领域技术人员在本实施例的基础上进行的所有相关的扩展和应用都应落入本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种利用电子束进行原木检疫辐照的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1：摊木机构将原木摊平；

S2：齐头机构将摊平的原木对齐；

S3：上料机构将摊平、对齐后的原木送入横向进料输送机、输送至纵向输送机构；

S4：纵向输送机构将原木传输通过由至少2台加速器形成的辐照场区，实现电子束辐照处理；

S5：抛木机构将辐照处理后的原木抛出，由横向出料机构送出。

2.如权利要求1所述的利用电子束进行原木检疫辐照的方法，其特征在于在步骤S1、S2中，原木的输送方向与原木的轴向垂直；在步骤S3中，原木的输送方向作90°换向，输送方向与原木的轴向一致；在步骤S5中，原木的输送方向再次作90°换向。

3.一种利用电子束进行原木检疫辐照的装置，包括屏蔽结构(1)、加速器(2)和传输装置(5)，其特征在于所述加速器至少有2台，围绕原木中心对称布置。

4.如权利要求3所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：

所述加速器前端还安装有扫描盒(3)，所述扫描盒(3)上靠近出口钛窗处安装有偏转磁铁(6)，使从扫描盒引出的电子束垂直照射原木，以解决同一排不同位置的原木内吸收剂量分布不均匀的问题。

5.如权利要求3所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于位于传输装置(5)下方的加速器(2)上方还安装有防护装置(7)，用来防止传输装置(5)上的原木掉落的杂物对加速器造成损伤。

6.如权利要求3～5之一所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：所述传输装置(5)包括上料装置、纵向传输装置和下料装置；其中：上料装置负责将成堆原木摊平、对齐后输送至纵向传输装置；纵向传输装置负责将原木传输经过检疫辐照区域；下料装置负责将经过检疫辐照的原木送出传输流程。

7.如权利要求6所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：所述上料装置包括摊木机构(8)、齐头机构(9)、上料机构(10)和横向进料输送机构(11)；所述纵向传输装置包括纵向输送机构(12)；所述下料装置包括抛木机构(13)和横向出料输送机构(14)；

其中纵向输送机构(12)分为两段，中间留有一定空间距离，以保证加速器(2)引出的电子束直接照射到原木，而不照射到输送机构(12)。

8.如权利要求7所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于所述横向进料输送机构(11)为刮板式输送机，连续运转，通过刮板的间距与运行速度的调整保证原木间歇地进入纵向输送机构(12)，并保证两根原木进入纵向输送机构的时间差。

9.如权利要求7所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：原木在传输过程中，在所述横向进料输送机构(11)、纵向输送机构(12)和横向出料输送机构(14)之间有两次90°换向，同时横向进料输送机构(11)和横向出料输送机构(14)与水平面有一定的角度，以减少射线的泄露。

10.如权利要求6所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：为了提高辐照的工作效率以及加速器的利用率，在一套传送装置中配置多个上料装置、纵向传输装置和下料装置，以达到多条传输线同时运行。 

11.如权利要求3～5之一所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于所述屏蔽结构(1)包括：屏蔽墙(15)、喉板(17)和工作人员出入的迷宫(18)，所述喉板(17)设置在靠辐射源最近的上料口与电子束源之间和电子束源与最靠近电子束源的下料口之间。

12.如权利要求11所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于在所述屏蔽墙(15)上设置一定数量的垛子(16)以减少散射线在上、下料口的泄露。

13.如权利要求3～5之一所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于所述加速器(2)沿原木传输方向交错布置，从而避免加速器相对照射造成的设备损伤。

14.如权利要求13所述的利用电子束进行原木检疫辐照的装置，其特征在于所使用的加速器能量选择在10～14MeV。

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