CN108697816A - 用于伽马射线辐照处理的三级载体和使用三级载体的伽马射线辐照处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于伽马射线辐照处理的三级载体和利用该三级载体的伽马射线辐照处理方法，该三级载体具有装载在其中的产品，通过输送装置输送到辐照室并且利用安装在射线源架上的多个伽马射线源进行伽马射线辐照而对产品进行处理，所述三级载体包括：位于所述三级载体的中央部分的中央容器、形成在所述中央容器上侧的上部容器和形成在所述中央容器下方的下部容器。所述中央容器、所述上部容器和所述下部容器由间隔件隔开，其中所述三级载体的高度大于所述射线源架的高度，并且所述中央容器的高度大于所述下部容器的高度或所述上部容器的高度。根据本发明，可以通过使用所述三级载体而同时地或选择性地将源覆盖物和产品覆盖物应用于伽马射线辐照中，可以同时处理具有不同剂量的各种产品，可以通过均匀灭菌来保证质量稳定，可以提高能源利用效率，进一步可以通过处理过程的简化和快速处理而提高生产率，可通过降低购买射线源的频率来降低成本，并且可以防止产品在处理过程期间发生损坏和故障。

Description

用于伽马射线辐照处理的三级载体和使用三级载体的伽马射 线辐照处理方法

技术领域

本发明涉及伽马辐射技术，更具体为，涉及如下伽马辐射技术：能够使用载体来应用源覆盖物和产品覆盖物，能够通过均匀灭菌、提高能源利用效率、快速处理而提高生产率。

背景技术

一般来说，伽马射线(或伽马辐射)位于电磁辐射光谱中的高能部分附近。伽马射线的能量(或强度)强到足以破坏分子键并使原子电离。然而，伽马射线的能量并不能强到影响原子核的结构。因此，伽马射线改变受辐照的产品的化学、物理或生物特性，但该产品不表现出放射性。

钴-60和铯-137是最适合用于辐射处理的伽马射线源(或伽马辐射源)，这是因为钴-60和铯-137具有高能量和长半衰期(例如，钴-60为5.27年，铯-137为30.1年)。然而，铯-137很难处理(或管理)，这是因为铯-137在室温下具有暴露于空气中并吸收水分而溶解的潮解性。因此，铯-137不用来在食品上进行伽马辐照。几乎所有行业的辐射处理设施都使用钴-60作为伽马射线。

参照图1，在传统的伽马辐照设施中，待辐照的产品通过叉车转移并装载到载体C上，并且载体装载在传送器10上并被送到辐照室20(或辐射室、辐射腔室)。

存储在射线源架R(或辐射源架)中的多个钴-60伽马射线源存储在位于辐照室20下方的存储室30(或屏蔽存储室)中。存储室的设计可以是干式或湿式设计。例如，由于钴-60产生的伽马射线在4.5米深的水中被屏蔽，水箱的深度足以达到6至7米。水箱中的水通过水净化设备循环和净化。

辐照室20被厚度约为2米的混凝土屏蔽墙40(或辐射屏蔽)包围，并且被设计为几何迷宫，以防止辐射泄漏到控制操作台50所在的室外地方。

被屏蔽并被存储在存储室30中的伽马射线源由射线源起吊机构60从存储室30的水箱自动提升。装载在载体C上并通过传送器10移动到辐照室20内部的产品被连续地辐照和消毒，然后由传送器10移动到辐照室20的外部。

此外，伽马辐照设备被设计为互锁系统，以便操作人员在伽马射线源的辐照过程期间不能进入辐照室20。当在辐照过程期间发生泄漏时，自动报警系统启动。

考虑到使伽马射线源的辐照中的能量利用最大化的要求，考虑到辐射源剂量和吸收均匀性的重要性，并且考虑到根据产品需要而不同的辐照，已经开发了几种类型的伽马辐照设备。

例如，如图2和3所示。根据射线源和载体，有两种类型的产品覆盖物和源覆盖物。

参照图2，在产品覆盖物中，载体C在传送器10上形成两层四行并且沿着射线源架R的外围移动。载体C(或装载在载体C中的产品)可以通过升降装置(未示出)在两层之间移动。这里，两层中的载体C的高度和(或总高度)大于射线源架R的高度。因此，在产品覆盖物中，保持吸收均匀性，不浪费从源辐照的伽马射线能量，产品吸收尽可能多的能量，并且能量利用效率高。然而，为了使产品整体上呈现均匀的剂量分布，必须将堆放在上部的产品移动到下部，然后应该进行相同的辐照过程。该过程很麻烦，并且需要两次以上的处理时间。

参照图3，在源覆盖物中，载体C在传送器10上形成一层多行并沿源架R的外围移动。载体C的高度大于产品覆盖物中的载体的高度，但小于射线源架R的高度。因此，在源覆盖物中，在射线源的中心处发射强伽马射线，并以最大剂量进行辐照，从而缩短了产品的辐照处理时间，并且吸收均匀性与产品覆盖物的吸收均匀性相似。然而，除了辐照在产品上的伽马射线外，其余伽马射线都被辐射到空气中使得能量利用效率较低。

然而，商业上使用的传统伽马射线辐照设备以产品覆盖物类型或源覆盖物类型中的任一种来设计和建造，并且在伽马辐照期间不可能在一个设备中同时使用产品覆盖物和源覆盖物。

发明内容

技术课题

本发明为了解决上述问题而提出，目的在于，提供可以通过使用三级载体而同时地或选择性地将源覆盖物和产品覆盖物应用于伽马射线辐照中，可以同时处理具有不同剂量的各种产品，可以通过均匀灭菌来保证质量稳定，可以提高能源利用效率的用于伽马辐照的三级载体和使用该三级载体的伽马辐照方法。

另外，其目的还在于，通过处理过程的简化和快速处理而提高生产率，可通过降低购买射线源的频率来降低成本，并且可以防止产品在处理过程期间发生损坏和故障。

课题解决手段

根据一个示例实施方式，所述三级载体通过输送装置输送到辐照室并且利用安装在射线源架上的伽马射线源进行辐照而对装载在所述三级载体中的产品进行处理。所述三级载体包括：位于所述三级载体的中央的中央容器、形成在所述中央容器上的上部容器和形成在所述中央容器下方的下部容器。这里，所述中央容器、所述上部容器和所述下部容器可以由隔膜隔开，所述三级载体的高度可以大于所述射线源架的高度，并且所述中央容器的高度可以大于所述下部容器的高度或所述上部容器的高度。

在示例实施方式中，可以在每个所述容器中设置有抽屉或网格托盘。

在示例实施方式中，所述三级载体可以进一步包括：通过铰链联接至所述三级载体的两个前侧的双侧开闭式门；以及联接至所述三级载体的上端的托架。这里，移动轮连接至所述托架，从而使得所述三级载体由设置在所述三级载体的下侧的下部导轨引导，并且能够沿着设置在所述三级载体的上侧的上部导轨移动。

根据示例实施方式，提供了一种使用三级载体的伽马辐照方法，所述三级载体通过输送装置输送到辐照室并且利用安装在射线源架上的伽马射线源进行辐照而对装载在所述三级载体中的产品进行处理，所述伽马辐照方法包括：移动高度大于射线源架的高度的所述三级载体；以及用伽马射线照射所述产品。这里，装载在所述中央容器中的产品可以具有源覆盖物的伽马射线照射效果，并且装载在所述上部容器和所述下部容器中的产品可以具有产品覆盖物的伽马射线照射效果。

在示例实施方式中，可以将需要高剂量照射的产品装载在所述中央容器中，并且可以将需要保持灭菌效果均匀性的产品装载在所述上部容器和下部容器中。这里，当所述三级载体被输送到所述辐照室并且利用伽马射线源来照射时，对所述中央容器进行高剂量辐照，而对所述上部容器和所述下部容器进行低剂量辐照。可以同时对具有不同剂量要求的若干类型产品进行辐照。

在示例实施方式中，可以将装载在所述上部容器中的产品的高度降低以便以均匀剂量进行辐照。

发明效果

因此，根据本发明的三级载体和伽马射线辐照方法可以同时地或选择性地应用源覆盖物和产品覆盖物，可以同时处理具有不同剂量的各种产品，可以通过均匀灭菌来保证质量稳定，可以提高能源利用效率。

另外，可以通过处理过程的简化和快速处理而提高生产率，可通过降低购买射线源的频率来降低成本，并且可以防止产品在处理过程期间发生损坏和故障。

附图说明

图1是示出了伽马辐照设备的图。

图2是示出了产品覆盖物的辐照类型的图。

图3是示出了源覆盖物的辐照类型的图。

图4是示出了钴-60的柱和铅笔的图。

图5是示出了钴-60源架的建立的图。

图6是示出了钴-60放射性核素的衰变过程的图。

图7是示出了根据示例实施方式的三级载体的立体图。

图8是示出了装载产品的三级载体的图。

图9是示出了三级载体的源覆盖物和产品覆盖物的图。

图10是示出了伽马射线源的位置的剂量和三级载体的位置的剂量分布的图。

图11是示出了三级载体受到不同剂量的辐照的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细并以实施例为中心解释用于实施本发明的三级载体和使用该三级载体的伽马辐照方法的具体内容。

钴-60是一种放射性核素，在工业和医疗应用中被用作最常见的伽马射线源。放射性钴的生产源自天然钴金属，天然钴金属富含在稳定的同位素钴-59中。

制造具有小圆柱形的99.9％的纯钴烧结粉末，并且焊接在锆合金胶囊中的柱(或钴柱)可在反应器中停留约18至24个月。在反应器内期间，钴-59原子吸收中子，从而钴-59原子转化为钴-60原子。在钴柱中，一些原子转化为钴-60原子。比放射性(或比活度)仅限于约120Ci/g的钴。如图4所示，含有钴柱的胶囊进一步被封装在不锈钢中，作为最终的源铅笔，在该源铅笔中可以发射伽马射线。参照图5，通过将所述源铅笔装载到源模块内的预定位置来制造所需的伽马射线源。源模块分布在工业照射装置(或辐射器)的射线源架R上。

参照图6，钴-60主要发射一个负的β粒子(例如，最大能量为0.313MeV)，并且塌缩成半衰期为5.27年的稳定的镍同位素。然后，镍(例如，镍-60)处于上升状态(up-state)，并发射能量为1.17至1.33MeV的两个光子，以立即达到稳定状态。每次钴-60原子塌陷时，钴源的强度或放射性水平在5.27年内降低到50％。钴-60源铅笔被周期性地添加到射线源架以维持照射设备所需的容量。当钴-60源铅笔达到其大约20年的使用寿命时，将钴-60源铅笔从辐照装置中移除。

用于伽马辐照的三级载体1可以装载产品T，该三级载体1可以通过输送装置输送到辐照室，并且可以用上述伽马射线源通过伽马射线辐照来处理产品T。结果，可以同时或有选择地施加源覆盖物和产品覆盖物，并且可以实现均匀灭菌，并且由于快速处理而可以提高能源利用效率和生产率。

参照图7和图8，该三级载体1可以包括位于其中心部分的中央容器100、形成(或定位)在中央容器100的上侧(或形成在中央容器100上或上方)的上部容器200以及形成在中央容器100的下侧(或形成在中央容器100之下或下方)的下部容器300。这里，中央容器100、上部容器200和下部容器300可由隔膜S分割(或分成部分)。

该三级载体1可以形成为比射线源架R更高(或更大)。因此，当高度比射线源架R的高度高的三级载体1在其中装载有产品T的同时沿着传送装置被转移到辐照室时，以及当三级载体1围绕射线源架R移动时，产品T可以同时用源覆盖物和产物覆盖物进行辐照。

中央容器100的高度可以形成为大于上部容器200的高度或下部容器300的高度。这里，产品可以进行大规模加工，单位时间的吞吐量可以大大提高，并且生产率也可以提高。

参照图8，三级载体1的每个容器100、200和300可以设置有(或可以包括)装载产品的抽屉或托盘P，以便于容易地装载产品T。优选地，托盘可以是采取网格网形式的网格托盘，以便可以容易地传输伽马射线。

在示例性实施方式中，侧门400可以铰接地联接(或连接)到三级载体1的前侧的两侧，多个托架500可以联接到三级载体1的上端，并且移动轮600可以连接到托架500。移动轮600可以可旋转地联接到安装在天花板上的上部导轨U，并且三级载体1可以沿着上部轨道U可移动地安装。另外，下部导轨D可以设置在三级载体1下方以引导三级载体1的运动。

本发明提供了一种使用三级载体方法的伽马辐照方法。如上所述，产品T可以被装载到中央容器100、上部容器200和下部容器300中，并且该三级载体可以通过输送装置输送到辐照室，并且产品T可以用伽马射线源进行伽马射线辐照而进行处理。

参照图9，高度大于射线源架R的高度的三级载体1可以绕射线源架R移动，并且产品T可以用伽马射线进行辐射。这里，源覆盖物的伽马射线辐照效应可以出现在被装载在中央容器100上并受辐照的产品上，而产品覆盖物的伽马射线辐照效应可以出现在被装载在上部容器200上以及下部容器300上并受辐照的产品上。也就是说，该方法可以同时具有源覆盖物和产品覆盖物的优点，并且该方法可以同时或选择性地采用(或使用、执行)源覆盖物和产品覆盖物。因此，要求(或进行)产品辐照的公司可以选择产品覆盖物和源覆盖物中的至少一个。此外，该公司还可以通过保证灭菌产品的质量和缩短交货时间来提高经济效益。

参照图10，由于射线的直线性，伽马射线可以在源中心处显示出最高剂量。在剂量分布中，中央容器100可以表现出具有高剂量的相对均匀剂量分布，而上部容器200和下部容器300可以表现出具有相对较低剂量的相对均匀剂量分布。

此外，中央容器100中的辐照量可以比传统辐照中的辐照量高50％，这是因为中央容器100形成得比其它容器(即上部容器200和下部容器300)大，而且伽马射线是笔直的。装载在传统载体的上部或下部中的产品通过升降装置竖直地交换以进行均匀辐照。然而，在本发明中，不需要在上部和下部处执行上述产品替换操作。因为在辐照过程期间没有使用升降装置，因此可以防止在辐照过程中发生产品损坏和故障。此外，可以在中央容器100中利用高剂量和均匀剂量在短时间中快速执行产品灭菌辐照。

在示例性实施方式中，可以将需要高剂量辐照的产品装载在中央容器100中，而将需要低剂量辐照并保持灭菌效果均匀性的产品装载在上部容器200和/或下部容器300中。此后，可以将三级载体1转移到辐照室，并且可以通过伽马射线源用伽马射线辐照而对产品进行处理。这里，可以用高剂量辐照中央容器100，并且可以用低剂量对上部容器200和下部容器300进行均匀辐照。也就是说，可以同时处理具有不同剂量的各种产品。

当将装在上部容器200中的产品的高度降低时，可以辐照均匀剂量。也就是说，在产品覆盖物的辐照类型中，产品的装载量(或堆叠量)越小，伽马射线的渗透效应就可以越大。因此，可以改善(或增加)内部和外部的剂量均匀性。可以将剂量均匀性处理(或调整)到期望规格。

表1示出了根据本发明的伽马辐照方法的处理时间和日生产量与产品覆盖物和源覆盖物的传统方法的处理时间和日产量的比较。

表1：

如能够在表1中看到的，根据本发明的伽马射线辐照方法可以使用三级载体1同时地或选择性地应用源覆盖物和产品覆盖物。此外，根据本发明的伽马射线照射方法可以同时处理具有不同剂量的各种产品。此外，根据本发明的伽马射线辐照方法可以通过均匀灭菌来确保质量稳定，并且可以根据处理过程的简化和快速处理来提高生产率。

上述是示例实施方式的举例说明，不应解释为对发明加以限制。具有与本发明的权利要求范围内所记载的技术思想实质相同的结构且得到相同作用效果的任何方案均包括在本发明的技术范围之内。

Claims (6)

1.一种用于伽马射线辐照处理的三级载体，该三级载体通过输送装置被输送到辐照室并且利用安装在射线源架上的伽马射线源进行辐照，从而对装载在所述三级载体中的产品进行处理，所述三级载体包括：

位于所述三级载体的中央的中央容器、形成在所述中央容器上的上部容器和形成在所述中央容器下方的下部容器，其中所述中央容器、所述上部容器和所述下部容器由隔膜隔开；

其中，所述三级载体的高度大于所述射线源架的高度；并且

其中，所述中央容器的高度大于所述下部容器的高度或所述上部容器的高度。

2.如权利要求1所述的用于伽马射线辐照处理的三级载体，其中，在每个所述容器中容纳有抽屉或网格托盘。

3.如权利要求1所述的用于伽马射线辐照处理的三级载体，该三级载体进一步包括：

通过铰链联接至所述三级载体的两个前侧的双侧开闭式门；以及

联接至所述三级载体的上端的托架；

其中，移动轮连接至所述托架，使得所述三级载体由设置在所述三级载体的下侧的下部导轨引导并且能够沿着设置在所述三级载体的上侧的上部导轨移动。

4.一种使用权利要求1至5中的任意一项所述的三级载体的伽马辐照方法，在所述三级载体所具备的中央容器、上部容器和下部容器的内部装载产品，所述三级载体通过输送装置被输送到辐照室并且利用安装在射线源架上的伽马射线源进行辐照，从而对装载在所述三级载体中的产品进行处理，所述伽马辐照方法包括：

移动所述三级载体，该三级载体的高度大于射线源架的高度；以及

用伽马射线照射所述产品；

其中装载在所述中央容器中的产品具有源覆盖物的伽马射线照射效果；并且

其中装载在所述上部容器和所述下部容器中的产品具有产品覆盖物的伽马射线照射效果。

5.如权利要求4所述的使用三级载体的伽马辐照方法，其中，将需要高剂量照射的产品装载在所述中央容器中；

其中将需要保持灭菌效果均匀性的产品装载在所述上部容器和下部容器中；

其中，当所述三级载体被输送到所述辐照室并且被利用伽马射线源照射时，对所述中央容器进行高剂量辐照，而对所述上部容器和所述下部容器进行低剂量辐照；以及

对具有不同剂量要求的若干类型产品同时进行辐照。

6.如权利要求4所述的使用三级载体的伽马辐照方法，其中，将装载在所述上部容器中的产品的高度降低以便以均匀剂量进行辐照。