CN101752020B - 自屏蔽辐射源的高能电子束辐照加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自屏蔽辐射源的高能电子束辐照加工系统(200)，其包括辐照设备和土建建筑，所述辐照设备包括加速器(1)、安装在所述加速器(1)的四周及顶部的屏蔽体(22)、加速器功率源与辅助系统(5)、功率输送装置(4)、扫描盒(3)、电子束漂移管(2)、束下物品传送系统(7)、以及控制系统(6)，所述土建建筑包括安装有所述扫描盒(3)的辐照室(12)、物品传送通道迷宫(13)、安装有所述控制系统(6)的控制室(20)、以及安装有所述加速器(1)的加速器室(21)。所述辐照加工系统(200)使加速器(1)具有自屏蔽功能，从而大量节省了土建防护成本，并且便于安装和维护。
Description
技术领域
本发明涉及电子束辐照加工技术，尤其涉及一种高能电子束辐照加工系统。
背景技术
电子束辐照加工技术是利用电子加速器产生的电子束或电子束转化为X射线与物质相互作用所产生的物理效应、化学效应和生物效应，对被加工物品进行处理，以达到预期的目标。该技术的应用涉及工业、农业、医疗健康、环境保护和公众安全等领域。电子束辐照加工技术具有工艺简单、束流功率大、容易控制、安全性好、能耗低、效率高、无污染、无残留、技术附加值高、效益好等优点。该技术在辐照化工、食品与卫生用品的辐照消毒灭菌等领域已经有非常成熟的应用，例如使多相高分子聚合物经射线辐照引发聚合而生产性能更好的化工产品。
现有的典型高能电子束辐照加工系统100通常按上下两层布置，如图1所示。下层主要为辐照室12和物品传送通道迷宫13，其墙体为钢筋混凝土结构11，由于对高能电子束和X射线屏蔽的需要，墙体厚度通常为1m～3m。辐照室12中安装有扫描盒3，物品传送通道迷宫13中安装有束下物品传送系统7。在上层中，加速器室14与加速器室迷宫15的墙体为钢筋混凝土结构11，由于对高能电子束和X射线屏蔽的需要，墙体厚度通常为1m～3m，并且加速器室迷宫口处需要安装厚重的屏蔽门19。设备室16与控制室17无辐射防护要求，可以为普通砖石结构18。加速器1安装在加速器室14内，加速器功率源与辅助系统5安装在设备室16内，控制系统6安装在控制室17内。加速器1和加速器功率源与辅助系统5之间通过穿过屏蔽墙体的功率输送装置4连接，加速器1和扫描盒3之间通过穿过上下层之间的屏蔽墙体的电子束漂移管2连接。
在上述现有的高能电子束辐照加工系统100中，由于加速器1本身不具有辐射屏蔽功能，所以整个加速器室14需要2m～3m厚的混凝土进行屏蔽。因为加速器1的安装和维护需要，还要设计至少具有两个弯道的迷宫15，迷宫15的墙体厚度也在1m左右，同时迷宫口还需要非常厚重的屏蔽门19进行防护，通常重量在10吨以上。以上这些都极大地增加了建筑成本，同时占用了较大的空间。另外，由于加速器室14具有非常强的辐射射线，所以加速器功率源与辅助系统5安装在屏蔽墙体外的设备室16，并且连接加速器1和加速器功率源与辅助系统5的功率输送装置4需要穿越很厚的混凝土屏蔽墙，其长度越长，功率衰减越大，降低了整个系统的功率效率，削弱了系统的辐照加工处理能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种克服了上述缺陷的高能电子束辐照加工系统。
为此，本发明提供一种辐射源自屏蔽的高能电子束辐照加工系统，其包括辐照设备和土建建筑。所述辐照设备包括加速器、加速器功率源与辅助系统、连接所述加速器和所述加速器功率源与辅助系统的功率输送装置、扫描盒、连接所述加速器和所述扫描盒的电子束漂移管、束下物品传送系统、以及控制所述加速器和所述束下物品传送系统的工作的控制系统。所述土建建筑包括安装有所述加速器的加速器室、由钢筋混凝土结构构成的安装有所述扫描盒的辐照室、由钢筋混凝土结构构成的物品传送通道迷宫、以及由普通砖石结构构成的安装有所述控制系统的控制室。所述束下物品传送系统通过所述物品传送通道迷宫出/入所述辐照室，并且从所述扫描盒的下方穿过。所述辐照设备还包括安装在所述加速器的四周及顶部的屏蔽体，所述屏蔽体由重金属材料制成，具有辐射防护功能，能够屏蔽所述加速器所产生的侧向及顶向辐射射线，从而使所述屏蔽体的外部达到符合国家辐射防护安全标准的水平，并且所述加速器室由普通砖石结构构成。
上述的辐射源，自屏蔽的高能电子束辐照加工系统，使加速器具有自屏蔽功能，从而加速器室无需厚实的钢筋混凝土屏蔽结构，也无需加速器室迷宫和屏蔽门，从而大量节省了建筑成本，并且便于安装和维护。
作为本发明的一种优选方案，所述加速器室还安装有所述功率输送装置和所述加速器功率源与辅助系统。这样，功率输送装置长度短，衰减小，有利于提高系统的功率效率，提高系统的辐照加工处理能力。
附图说明
通过结合附图来阅读后面的具体实施方式，可以更好地理解本发明的特征和优点，其中在附图中用相同的附图标记表示相同或相似的元件。在附图中：
图1是现有的典型高能电子束辐照加工系统的示意图；以及
图2是根据本发明一个实施例的辐射自屏蔽的高能电子束辐照加工系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例。
参考图2，其中示出根据本发明一个实施例的辐射自屏蔽的高能电子束辐照加工系统200。所述高能电子束辐照加工系统200按上下两层进行布置。
上层包括加速器室21和控制室20，它们由普通砖石结构18建成。加速器室21的门23为不带辐射防护功能的普通轻便门，而不是如现有技术中所需的非常厚重的屏蔽门。加速器室21内部安装有加速器1。加速器1的外侧，包括四周及顶部，安装有屏蔽体22。屏蔽体22由钢、铅或钨等重金属材料制成，具有辐射防护功能，能够屏蔽加速器1所产生的侧向及顶向辐射射线，从而使屏蔽体22的外部达到符合国家辐射防护安全标准的水平。加速器1可以是行波直线加速器，或者可以是驻波直线加速器。相对而言，驻波直线加速器具有更小的尺寸和体积，更有利于屏蔽体22的设计，并且减小屏蔽体22的体积和重量。加速器功率源与辅助系统5也安装在加速器室21内。功率输送装置4一端连接加速器功率源与辅助系统5，另一端穿过屏蔽体22连接到加速器1。控制室20是整个系统的操作运行场所，内部安装有控制系统6。
下层包括辐照室12和物品传送通道迷宫13，它们由厚实的钢筋混凝土结构11构成。所述钢筋混凝土结构11具有非常好的辐射防护屏蔽功能，特别是顶部也有较大的厚度，从而使钢筋混凝土结构11外部(包括四周和顶部)达到符合国家安全标准的水平。物品传送通道迷宫13以不少于三个弯道的曲折路径从辐照室12通到钢筋混凝土结构11外部。辐照室12内安装有扫描盒3，扫描盒3与加速器1直接通过穿越钢筋混凝土结构11的电子束漂移管2连接。电子束漂移管2的直径通常为φ30mm～φ60mm，长度较长，通常为1m～3m。在扫描盒3的正下方安装有束下物品传送系统7。束下物品传送系统7从钢筋混凝土结构11外部进入物品传送通道迷宫13口，沿着所述迷宫13到达辐照室12，从扫描盒3的下方穿过，再沿着所述迷宫13出来到达钢筋混凝土结构11外部。束下物品传送系统7出/入辐照室12的迷宫通道可以相同，也可以不同。
所述辐射源自屏蔽的高能电子束辐照加工系统200的工作过程如下。加速器功率源与辅助系统5首先产生高强度微波功率。所述微波功率通过功率输送装置4进入加速器1并在其内部建立起微波电场。所述微波电场加速电子，从而形成电子束流。所述电子束流在加速器1中被加速到很高的能量之后通过电子束漂移管2进入扫描盒3，最后经扫描盒3引出并进行辐照加工。需要辐照加工的物品由束下物品传送系统7承载从物品传送通道迷宫13进入辐照室12，在扫描盒3下方受到电子束的辐照，再由束下物品传送系统7经物品传送通道迷宫13将完成辐照加工的物品运出。加速器1产生电子束流的工作过程和束下物品传送系统7的工作过程均由控制系统6控制实现。
加速器1在工作过程中除产生大量的高能电子束经电子束漂移管2进入扫描盒3外，也产生一定的X射线辐射。这些X射线辐射被屏蔽体22吸收和屏蔽掉，以便保障加速器1的屏蔽体22以外区域的安全。扫描盒3引出的电子束绝大部分都用于物品的辐照加工，极少量会在空气中形成散射电子射线，同时辐照加工过程中会产生一定量的X射线。这些散射电子射线和X射线都被辐照室12和物品传送通道迷宫13的钢筋混凝土墙体吸收和屏蔽，以便保障钢筋混凝土结构11外部区域是安全的。
本发明的辐射源自屏蔽的高能电子束辐照加工系统，除了可以如图2所示那样按上下两层的结构布置外，也可以在同一层面上进行水平布置。
以上参考附图示出并描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改、变型和替换而不脱离本发明的精神范围。因此，只要本发明的这些修改、变型和替换属于本发明的权利要求书及其等同技术方案的范围之内，则本发明也意图包含这些修改、变型和替换。
Claims (10)
1.一种辐射源自屏蔽的高能电子束辐照加工系统(200)，包括辐照设备和土建建筑，其中：
所述辐照设备包括：加速器(1)、加速器功率源与辅助系统(5)、连接所述加速器(1)和所述加速器功率源与辅助系统(5)的功率输送装置(4)、扫描盒(3)、连接所述加速器(1)和所述扫描盒(3)的电子束漂移管(2)、束下物品传送系统(7)、以及控制所述加速器(1)和所述束下物品传送系统(7)的工作的控制系统(6)，
所述土建建筑包括：安装有所述加速器(1)的加速器室(21)、由钢筋混凝土结构构成的安装有所述扫描盒(3)的辐照室(12)、由钢筋混凝土结构构成的物品传送通道迷宫(13)、以及由普通砖石结构(18)构成的安装有所述控制系统(6)的控制室(20)，
其中所述束下物品传送系统(7)通过所述物品传送通道迷宫(13)出/入所述辐照室(12)，并且从所述扫描盒(3)的下方穿过，
其特征在于：所述辐照设备还包括安装在所述加速器(1)的四周及顶部的屏蔽体(22)，所述屏蔽体(22)由重金属材料制成，具有辐射防护功能，能够屏蔽所述加速器(1)所产生的侧向及顶向辐射射线，从而使所述屏蔽体(22)的外部达到符合国家辐射防护安全标准的水平，并且所述加速器室(21)由普通砖石结构构成。
2.根据权利要求1所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述加速器室(21)内还安装有所述功率输送装置(4)和所述加速器功率源与辅助系统(5)。
3.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述加速器室(21)具有不带辐射防护功能的普通轻便门(23)。
4.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述重金属材料是钢、铅或钨。
5.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述加速器(1)是行波直线加速器或驻波直线加速器。
6.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述高能电子束辐照加工系统(200)按上下两层进行布置。
7.根据权利要求6所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述上层包括所述加速器室(21)和所述控制室(20)，所述下层包括所述辐照室(12)和所述物品传送通道迷宫(13)，所述屏蔽体(22)安装在所述加速器(1)的四周和顶部，所述辐照室(12)顶部的钢筋混凝土结构的厚度足以使所述钢筋混凝土结构外部的辐射达到符合国家安全标准的水平。
8.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述电子束漂移管(2)的直径为φ30mm～φ60mm。
9.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述电子束漂移管(2)的长度为1m～3m。
10.根据权利要求1或2所述的高能电子束辐照加工系统(200)，其特征在于：所述高能电子束辐照加工系统(200)在同一层面进行水平布置。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant |