CN102511457A - 利用x射线进行原木检疫辐照的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用X射线进行原木检疫辐照的方法和装置。该方法包括利用装载机构将原木装入载木装置（S1）；载木装置进入辐照通道（S2）；载木装置快速接近在辐照通道的中部的由加速器形成的辐照区（S3）；载木装置以均匀的速度通过辐照区，以利用由加速器产生的X射线对载木装置内的原木进行检疫辐照处理（S4）；载木装置快速远离辐照区（S5）；以及载木装置离开辐照通道前往卸货场（S6）。该装置包括辐照通道（1）、用于沿所述辐照通道（1）输送原木的载木装置（2）、分布在所述辐照通道（1）的中部的用于产生X射线的加速器（3）、用于屏蔽由所述加速器（3）所产生的X射线的屏蔽结构（4）和用于拖动所述载木装置（2）的拖动装置（5）。
Description
本申请是申请号为200710177700.8、申请日为2007年11月20日、发明名称为“利用X射线进行原木检疫辐照的方法和装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及农林业产品检疫辐照处理领域，更具体地涉及利用X射线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以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：溴甲烷会破坏大气臭氧层，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，熏蒸后扩散到大气中，会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将原木密封16小时以上。同时，在某些口岸，尤其是在海运口岸，原木进境后必须在锚地进行熏蒸，这既给检疫带来了极大困难，又占用了大量的泊位以及码头场地。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种利用X射线进行原木检疫辐照的方法和装置，利用该方法和该装置能够在效率高、使用安全、不破坏环境、操作方便的情况下达到对原木进行检疫处理的目的。为此，在该方法和该装置中，利用通过多台加速器产生的电子束打靶所产生的X射线进行原木检疫辐照处理，使原木内的最小吸收剂量达到检疫标准以使害虫不育或死亡。
根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照的方法包括如下步骤：
S1：利用装载机构将原木装入载木装置；
S2：载木装置进入辐照通道；
S3：载木装置快速接近在辐照通道的中部的由加速器形成的辐照区；
S4：载木装置以均匀的速度通过辐照区，以便利用由加速器所产生的X射线对载木装置内的原木进行检疫辐照处理；
S5：载木装置快速远离辐照区；
S6：载木装置离开辐照通道前往卸货场。
优选地，在步骤S4中，载木装置在到达辐照区时减速，并且同时加速器出束，然后载木装置以均匀的速度在辐照区中行进；而载木装置在离开辐照区时加速并且同时加速器停止出束。
优选地，将加速器以四台为一组的形式对称地布置在辐照通道的四周，以使原木内的吸收剂量尽可能均匀分布。
优选地，载木装置通过辐照区的速度根据原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量进行调整，而原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量与原木所携带的害虫种类有关。
在本发明的一个实施方案中，该加速器为电子直线加速器，通过该电子直线加速器所产生的电子束打靶而产生X射线。在其它实施方案中也可以使用其它类型的加速器。
根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照的装置包括辐照通道、分布在辐照通道的中部的用于产生X射线的加速器、用于沿辐照通道输送原木的载木装置、用于屏蔽由加速器产生的X射线的屏蔽结构和用于拖动载木装置的拖动装置。
优选地，所述加速器以四台为一组的形式对称地分布在辐照通道的中部四周，其中所述加速器优选地为电子直线加速器，通过该电子直线加速器所产生的电子束打靶而产生X射线。
优选地，在加速器的前端还设置有扫描盒，在所述扫描盒的出口附近安装有偏转磁铁，用于使从扫描盒引出的电子束垂直打靶，以便使原木内的吸收剂量分布均匀。
在本发明的一个实施方案中，所述屏蔽结构包括屏蔽墙、辐射源防护室和设备室门，其中该辐射源防护室位于辐照通道的中部，该设备室门提供人员进出辐射源防护室的通道，该屏蔽墙位于辐照通道的两侧及顶部。
优选地，所述屏蔽墙的厚度随着与辐射源、即加速器的距离的增加而递减。
优选地，在辐照通道的出入口以及设备室门上均设置有安全联锁装置，以避免人员误入而造成事故。
在本发明的一个实施方案中，辐照通道、屏蔽墙、辐射源防护室和设备室门构成一个半封闭的区域，在该区域以内是辐射防护区。
优选地，辐照通道为S型通道，该通道本身构成一个简单的迷宫，以便有效地减少射线对通道出入口的影响。
优选地，在辐照通道的弯曲部的靠近出入口一侧，在所述屏蔽墙上增设混凝土垛子，用于减小射线在所述屏蔽墙上的散射对辐照通道外的影响。
优选地，所述载木装置为自带动力装置的路轨两用的输送小车，在辐照通道外可以通过拖动装置的拖拽而移动，而在进入辐照通道后立即进入滑轨，在自带动力装置的推动下在滑轨上移动。
优选地，在所述载木装置的底面不设底板，四周不设车厢壁，以减少对X射线的阻挡，尽最大可能地利用X射线的能量。
在本发明的一个优选实施例中，所述载木装置包括车轮组、底盘和立柱。
优选地，所述立柱位于载木装置的沿长度方向的两侧，每侧各4根。
优选地，所述底盘在其长度方向上被设计成中间凹下，以便避免或减少在装载原木时装载机构与所述底盘接触的可能性。
优选地，所述载木装置还包括变频电机和电机减速器，以便确保载木装置在进入辐照通道后能够以可变的速度在滑轨上移动，以保证载木装置内的原木在辐照时接收的吸收剂量满足原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量的要求。
优选地，所述加速器沿载木装置的行进方向、即在辐照通道的两侧交错分布，以便避免由于加速器之间的对射而造成的设备损伤。另外，所使用的加速器的能量被选择为在10-16MeV之间，以确保所产生的感生放射性不会对工作人员及公众造成危害。
本发明的有益效果：
本发明利用具有强的穿透能力的X射线对原木中的害虫产生直接或间接的生物效应，从而达到使原木中的害虫不育或不能发育至下一个虫态的目的。同现有技术相比，利用本发明装置和本发明方法的检疫处理具有效率高、使用安全、不破坏环境、操作方便等优点。此外，由于检疫处理的效率提高，大大缩短了泊位和港口场地的占用时间，加快了港口货物的周转速度。
另外，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；加速器在使用时不受环境温度影响，只要供电满足要求，就随时都可以被使用；加速器只有在工作时才产生X射线，在停机后不再产生X射线，因此不存在在使用放射性同位素源的情况下所必须解决的废料处理等问题。
附图说明
本发明的其它特征和优点可以从以下结合附图对本发明的实施例的详细描述中得到，其中：
图1是根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照的装置的结构原理示意图；
图2是加速器的布置的示意图；
图3是在经过四台加速器辐照后载木装置中的原木内的吸收剂量分布的等高线示意图；
图4是本发明装置中的屏蔽结构的示意图；
图5是本发明装置中的载木装置的结构示意图；以及
图6是根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下的实施例用于说明本发明，但并不用来限制本发明的范围。
在图1中示出了根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照的装置的结构原理示意图。该利用X射线进行原木检疫辐照的装置包括辐照通道1、用于沿辐照通道1输送原木的载木装置2、分布在辐照通道1的中部的用于产生X射线的加速器3、用于屏蔽由加速器3所产生的X射线的屏蔽结构4和用于拖动载木装置的拖动装置5。
如图1中所示，在本发明装置中加速器3被布置在辐照通道1的中部四周，在该加速器工作时形成辐照区。在本发明的一个优选实施例中，使一组4台加速器对称地分布在辐照通道1的中部四周，如图2中所示。此外使加速器3及靶16如图1中所示那样在辐照通道1的两侧交错分布，以便避免由于加速器之间的对射而造成的设备损伤。在该实施例中，该加速器3为电子直线加速器，通过该电子直线加速器所产生的电子束打靶而产生X射线。当然，在其它实施方案中也可以使用其它类型的加速器。在图2中所示的实施例中，通过使从设置在加速器前端的扫描盒15引出的由加速器所产生的电子束在通过扫描盒15的出口附近的偏转磁铁17被偏转后垂直打靶16，产生X射线，以便使原木内的吸收剂量尽可能均匀分布。合理地，可根据检疫处理量的要求而设置多组加速器3。
在图1中所示的实施例中，辐照通道1被设置为S型结构，辐照通道1本身构成一个简单的迷宫，以便有效地减小射线对通道出入口的影响。在辐照通道1的出入口处设置有安全联锁装置，以便避免人员误入而造成事故。屏蔽结构4是具有X射线防护功能的辐照区。载木装置2是自带动力装置的路轨两用的输送小车，可在普通路面和专用滑轨上移动。
高能X射线具有很强的穿透能力，非常适合用来对大批量原木进行辐照。但X射线在物质中是按指数规律衰减的，同时在电子直线加速器中通过电子束打靶而产生的X射线在空间各方向上的分布是极不均匀的，因此必须对加速器的数量和布置以及载木装置的尺寸进行适当的优化，以便合理地利用能量，从而提高经济效益。经过大量的计算，同时考虑到可操作性，在如图2所示的实施例中选择了截面为正方形的载木装置，使一组4台加速器3分布在该载木装置的四周，可以达到较好的辐照处理效果。
图3为在经过四台加速器辐照后载木装置中的原木内的吸收剂量分布的等高线示意图。从图3中可以看出，采用图2中所示的四台加速器的这种布置来进行辐照处理，可以使载木装置中的原木内的吸收剂量基本上均匀分布，从而能够达到较好的辐照处理效果和电子束功率的利用率。
值得注意的是，在本发明中所采用的加速器是一种电器设备，其在使用时不受环境温度影响，只要供电满足要求，就随时都可以被使用；并且加速器只有在工作时才产生X射线，在停机后不再产生X射线，因此不存在在使用放射性同位素源的情况下所必须解决的废料处理等问题。
此外，高能X射线在照射物质时会与物质中的元素发生光核反应，从而生成一些放射性同位素。同时，X射线还可能与物质反应而产生中子活化。这些反应都会产生感生放射性，能量越高，感生放射性的影响就越大。另一方面，选择能量过低的加速器则会影响系统的处理效率。因此，为了保证社会安全、工作人员与公众的人身安全、设备安全，同时又兼顾处理效率，应对不同能量的X射线的感生放射性影响进行较为精确的估算。优选地选择能量在10-16MeV之间的加速器。在本发明的一个优选实施方案中将所使用的加速器的能量选择为10MeV，以确保所产生的感生放射性不会对工作人员及公众造成危害。
在图4中示出了本发明装置中的屏蔽结构的示意图。该屏蔽结构4包括屏蔽墙6、辐射源防护室7和设备室门8。辐射源防护室7位于辐照通道1的中部，其中辐射源、即加速器3位于该辐射源防护室7内。设备室门8提供维护人员进出辐射源防护室7的通道。在设备室门8上设置有安全联锁装置，用于避免人员误入辐射源防护室7。屏蔽墙6被设置在辐照通道1的两侧及顶部，其中该屏蔽墙6的厚度随着与辐射源的距离的增加而递减。
在本发明的改进的实施方案中，在辐照通道1的弯曲部的靠近出入口一侧，在屏蔽墙6上增设混凝土垛子9，用于减小射线在屏蔽墙6上的散射对辐照通道1外的影响，如图4中所示。
在本发明的实施例中，辐照通道1、屏蔽墙6、辐射源防护室7和设备室门8组成一个半封闭的区域，在该区域内是辐射防护区。
由于本发明涉及对大批量原木的直接辐照，因此需要截面很大的辐照通道让载木装置进出。然而传统的迷宫结构就辐照通道而言是不适用的。因此在本发明中采用具有带垛的S型通道屏蔽墙的屏蔽结构来满足通道出入口处的防护要求，使得在加速器工作时辐照通道外的泄露剂量等级能够达到国际“粒子加速器辐射防护规定”的相关要求，从而保证公众安全。
在图5中示出了本发明装置中的载木装置2的结构示意图。该载木装置2包括车轮组10、立柱11和底盘12，其中立柱11位于载木装置2的沿长度方向的两侧，每侧各4根，以防止原木滚落；底盘12在其长度方向上被设计成中间凹下，以避免或减少在装载原木时装载机构与底盘12接触的可能性。
在本实施例中，载木装置2为路轨两用的输送小车，在辐照通道1外可以通过拖动装置5的拖拽而移动，而在进入辐照通道1后可以通过自带动力装置在滑轨上移动。在本实施例中，载木装置2此外还包括变频电机13和电机减速器14，以便确保载木装置2在进入辐照通道1后能够以可变的速度在滑轨上移动，以保证载木装置内的原木在辐照时接收的吸收剂量满足原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量的要求。
根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照的方法的流程如图6中所示，该方法包括以下步骤：
S1：利用装载机构将原木装入载木装置；
S2：载木装置进入辐照通道；
S3：载木装置快速接近在辐照通道的中部的由加速器形成的辐照区；
S4：载木装置以均匀的速度通过辐照区，以便利用由加速器所产生的X射线对载木装置内的原木进行检疫辐照处理；
S5：载木装置快速远离辐照区；
S6：载木装置离开辐照通道前往卸货场。
在步骤S4中，载木装置在到达辐照区时减速，并且同时加速器出束，然后载木装置以均匀的速度在辐照区中行进；而载木装置在离开辐照区时加速并且同时加速器停止出束。
在该方法中，所述速度能够根据原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量进行调整，所需的最小吸收剂量较大，载木装置通过辐照区的速度就较慢，反之，所需的最小吸收剂量较小，载木装置通过辐照区的速度就较快。此外，如本领域技术人员能够理解的，原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量与原木所携带的害虫种类有关。
虽然借助具体实施例描述了根据本发明的利用X射线进行原木检疫辐照处理的方法和装置，但本领域技术人员可以将该方法和该装置应用到其它领域中以解决物品的辐照、检疫问题，因此本领域技术人员在于此所给出的本发明的实施例的基础上所进行的所有相应的修改、改进、扩展和应用都应落入如所附的权利要求所限定的本发明的范围内。
Claims (18)
1. 一种利用X射线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：利用装载机构将原木装入载木装置；
S2：载木装置进入辐照通道；
S3：载木装置快速接近在辐照通道的中部的由多组加速器形成的辐照区；
S4：载木装置以均匀的速度通过辐照区，以便利用由加速器所产生的X射线对载木装置内的原木进行检疫辐照处理；
S5：载木装置快速远离辐照区；
S6：载木装置离开辐照通道前往卸货场，
其中所述速度能够根据原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量进行调整，所需的最小吸收剂量较大，所述速度就较慢，反之，所需的最小吸收剂量较小，所述速度就较快。
2. 如权利要求1所述的利用X射线进行原木检疫辐照的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述载木装置在到达所述辐照区时减速，并且同时所述加速器出束，然后载木装置以均匀的速度在辐照区中行进；而所述载木装置在离开所述辐照区时加速并且同时所述加速器停止出束。
3. 如权利要求1所述的利用X射线进行原木检疫辐照的方法，其特征在于，将所述加速器以4台为一组的形式对称地布置在辐照通道的中部四周。
4. 如权利要求1所述的利用X射线进行原木检疫辐照的方法，其特征在于，所述加速器的能量被选择为在10-16MeV之间。
5. 如上述权利要求之一所述的利用X射线进行原木检疫辐照的方法，其特征在于，所述加速器为电子直线加速器，通过该电子直线加速器所产生的电子束打靶而产生X射线。
6. 一种利用X射线进行原木检疫辐照的装置，包括辐照通道（1）、用于沿所述辐照通道（1）输送原木的载木装置（2）、分布在所述辐照通道（1）的中部的用于产生X射线的多组加速器（3）、用于屏蔽由所述加速器（3）所产生的X射线的屏蔽结构（4）和用于拖动所述载木装置（2）的拖动装置（5），其中所述载木装置能够以可变的速度在滑轨上移动，所述速度能够根据原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量进行调整，所需的最小吸收剂量较大，所述速度就较慢，反之，所需的最小吸收剂量较小，所述速度就较快。
7. 如权利要求6所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，所述加速器以4台为一组的形式对称地分布在所述辐照通道（1）的中部四周。
8. 如权利要求6或7所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，所述加速器为电子直线加速器，通过该电子直线加速器所产生的电子束打靶（16）而产生X射线。
9. 如权利要求6所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：
所述屏蔽结构（4）包括屏蔽墙（6）、辐射源防护室（7）和设备室门（8）；
其中所述辐射源防护室（7）位于所述辐照通道（1）的中部，其中所述加速器位于所述辐射源防护室（7）内；
所述设备室门（8）提供维护人员进出所述辐射源防护室（7）的通道；
所述屏蔽墙（6）位于所述辐照通道（1）的两侧以及顶部，其中所述屏蔽墙的厚度随着与所述加速器的距离的增加而递减。
10. 如权利要求9所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，在所述辐照通道（1）的出入口以及所述设备室门（8）上设置有安全联锁装置。
11. 如权利要求6所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，所述辐照通道（1）为S型通道，本身构成一个简单的迷宫，用于减少射线对通道出入口的影响。
12. 如权利要求9所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，所述辐照通道（1）、所述屏蔽墙（6）、所述辐射源防护室（7）和所述设备室门（8）构成一个半封闭的区域，在该区域以内是辐射防护区。
13. 如权利要求9所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，在所述辐照通道（1）的弯曲部的靠近出入口一侧，在所述屏蔽墙（6）上增设混凝土垛子（9），用于减小射线在所述屏蔽墙（4）上的散射对辐照通道（1）外的影响。
14. 如权利要求6所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：
所述载木装置（2）为自带动力装置的路轨两用的输送小车，在所述辐照通道（1）外能够通过所述拖动装置（5）的拖拽来移动，而在进入所述辐照通道（1）后立即进入滑轨，在自带动力装置的推动下在滑轨上移动。
15. 如权利要求14所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：
在所述载木装置（2）的底面不设底板，四周不设车厢壁，以减少对X射线的阻挡；
所述载木装置（2）包括车轮组（10）、立柱（11）、底盘（12）；
其中所述立柱（11）位于载木装置（2）的沿长度方向的两侧，每侧各4根，用于防止原木滚落；
所述底盘（12）在其长度方向上被设计成中间凹下，以避免或减少在装载原木时装载机构与所述底盘接触的可能性。
16. 如权利要求15所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：所述载木装置此外包括变频电机（13）和电机减速器（14），用于确保所述载木装置能够以可变的速度在滑轨上移动，以保证载木装置内的原木在辐照时接收的吸收剂量满足原木检疫辐照处理所需的最小吸收剂量的要求。
17. 如权利要求6所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于：在所述加速器（3）的前端还设置有扫描盒（15），在所述扫描盒（15）的出口附近安装有偏转磁铁（17），以使从扫描盒引出的电子束垂直打靶。
18. 如权利要求6所述的利用X射线进行原木检疫辐照的装置，其特征在于，所述加速器的能量被选择为在10-16MeV之间。
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