DD152043A1 - Elektronenbeschleuniger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Beschleunigungstechnik. Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhoehung der Sicherheit des Elektronenbeschleunigers. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kammer fuer den Radiationsschutz so auszugestalten, dasz die Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbuendels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums keiner Einwirkung chemisch aktiver Stoffe, die sich beim Zusammenwirken der beschleunigten Elektronen mit dem Gasmedium bilden, und starker Roentgenstrahlung ausgesetzt werden. Der Elektronenbeschleuniger enthaelt eine Kammer (10) des Radiationsschutzes, in der eine Trennwand (12) vorhanden ist, die gemeinsam mit der Vakuumkammer (1) die Kammer (10) fuer den Radiationsschutz hermetisch in zwei Abteilungen (14,15) auftrennt. In d. einen Abteilung (14) befindet sich das Austrittsfenster (2) der Vakuumkammer (1) und in der anderen Abteilung (15) eine Einrichtung (8) zur Ablenkung des Elektronenbuendels, Vakuumpumpen (3) und eine Einrichtung (5) zur Messung und Kontrolle des Vakuums. Die Erfindung kann in Radiationsanlagen industrieller Art, z.B. zur radiaktionschemischen Behandlung von Materialien, als auch in Laboranlagen verwendet werden.

Description

Berlin, den 17.9.1980 57 689 7 16

Elektronenbeschleuniger

An}Yendun^3geb.iet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Beschleunigung^technik, und zwar Elektronenbeschleuniger«,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist ein Elektronenbeschleuniger bekannt (s, US-PS 3 433 947, veröffentlicht im Jahr 1969), der eine vollständig abgeschirmte Vakuumkammer mit einer Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels und einem ^Auslaßfenster aus -fr'olie, das das Elektronenbündel in die Atmosphäre durchläßt, enthält« Vor dem Austrittsfensterwird das Material verschoben, das der Bestrahlung mit dem Elektronenbündel unterliegt₀ Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdrucks im Vakuumvolumen des Beschleunigers ist an die Vakuumkammer über eine Rohrleitung eine Vakuumpumpe angeschlossen« Die Rohrleitung steht mit der Vakuumkammer durch eine in ihrer Wandung ausgeführte Öffnung in Verbindung, wobei in der -Rohrleitung vor der angegebenen Öffnung eine 1 Zoll starke Bleiplatte angeordnet ist, die zur Erzeugung einer mehrfachen Abstrahlung und also zur Abschwächung der Röntgenstrahlung dient, die infolge der Abbremsung der Elektronen in dem bestrahlten Material entsteht und über das ^akuuiavolumen der Vakuumkammer„ die Rohrleitung und die Vakuumpumpe in die Atmosphäre austritt»

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Durch die Anordnung der Bleiplatte erhält der Innenteil der Rohrleitung die Form eines Krümmers, so daß die Länge der Rohrleitung und also auch deren V7iderstand vergrößert werden, was zu einer Herabsetzung der'Evakuierungsgeschwindigkeit und des maximal zulässigen Vakuums in der Vakuumkammer führt. Die Verschlechterung des ^vakuums setzt ihrerseits die Sicherheit des Beschleunigers erstens wegen der "Verminderung der Lebensdauer der Elektronenquelle - der Elektronenkanone der Beschleunig-ungsröhre des Beschleunigers - und zweitens infolge der Bildung eines Ionenstroms und der zusätzlichen Bremsröntgenstrahlung in der Beschleunigungsröhre, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Durchschlags der letzteren erhöht·wird, herab.

Die Erfindung geht von einem Elektronenbeschleuniger aus, der im Aufsatz von V, V.Akulov u. a. "Industrielle Beschleuniger der Baureihe 'Elektron¹ für die Radiationschemie", Preprint NIIEFA, Leningrad, 1974, S, 11 beschrieben ist, ^Dieser Beschleuniger enthält eine Metallkammer für den Radiationsschutz, in deren Innern die Vakuumkammer mit dem Austrittsfenster, die Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums im Vakuumvolumen des Beschleunigers angeordnet sind« Da die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums gemeinsam mit der Vakuumkammer in der Kammer des Radiationsschutzes untergebracht sind, ist deren Verbindung mit der letzteren mit Hilfe von geraden (d. h. keine Krümmer aufweisenden) Rohrleitungen ausgeführt, die einen geringeren Widerstand im Vergleich mit dem "iderstand der Rohrleitung mit dem Krümmer haben, die in dem Elektronenbeschleuniger gemäß der oben erwähnten US-PS

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verwendet wird, wodurch die Vakuumpumpen einen größeren Vakuumwert in der Vakuumkammer„gewährleisten können, und die oben beschriebenen, mi't der Verschlechterung des Vakuums in Verbindung stehenden unerwünschten Erscheinungen in dem als Ausgang gewählten Beschleuniger nicht entstehen«

Das beim Betriet) des Beschleunigers aus dem Austrittsfenster der Vakuumkammer heraustretende Elektronenbündel ruft nicht nur eine Bremsröntgenstrahlung beim A_uftreffen auf das zu bestrahlende Material und die Elemente des Förderwerks, das das zu bestrahlende Material unter dem Austrittsfenster transportiert, hervor, sondern zerstört auch das Gasmedium in der Bestrahlungszone, d« h_e den in der Luft enthaltenen Stickstoff, Sauerstoff und das Kohlendioxid, indem es Kohlenstoff monoxid,, Stickstoffdioxid, zyanhaltige und andere chemisch aktiven ^erbindungen bildete Unter Einwirkung des Elektronenbündels auf die zu bestrahlenden und umgebenden Materialien ist auch die ^lläLung von toxischen, brand- und explosionsgefährlichen Stoffen möglich« Da sämtliche obengenannten Elemente des Beschleunigers sich in einem mit dem Austrittsfenster und der Bestrahlungszone gemeinsamen Volumen befinden, das durch die Kammer des Kadiationsschutzes begrenzt ist, werden die angegebenen Stoffe mit der hohen chemischen Aktivität gemeinsam mit der starken Röntgen-Strahlung, die sich in unmittelbarer Iiähe des Austrittsfensters bildet, eine Korrosion und Zerstörung der sich in der Kammer für den Radiationsschutz befindenden Elemente des Beschleunigers hervorrufen.· Somit i.st die Sicherheit des als Ausgang gewählten Beschleunigers dergleichen wie die Sicherheit des Beschleunigers gemäß US-PS Ur. 3 433 947 nicht ausreichend hoch, wenn auch aus anderen Gründen. Außerdem erfordern die Einleitungen der verschiedenartigen Verbindungs-

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linien (elektrische Speisung, Vorvakuumlinie usw·) zu den Elementen des Beschleunigers zwecks Verhinderung des Durchdringens der Röntgenstrahlung nach außen eine Verwendung von komplizierten Labyrinthdichtungen in der Kammer für den Radiationsschutz, wodurch die Bedienung der sich in der Kammer für den Radiationsschutz befindenden Elemente des Beschleunigers und des gesaraten Beschleunigers im ganzen verkompliziert wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Erhöhung der Sicherheit des Elektronenbeschleunigers.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenbeschleuniger zu entwickeln, in dem die Kammer für den Radiationsschutz einen solchen Aufbau hat, daß die ü±nrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des V_a]£_Uums keiner Ei_nwiricung von chemisch aktiven "toffen, die sich beim Zusammenwirken der beschleunigten Elektronen mit dem Gasmedium bilden, und der starken Röntgenstrahlung'ausgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Elektronenbeschleuniger mit einer Kammer für den Radiationsschutz, in deren Innern eine Vakuumkammer mit einem Austrittsfenster, eine Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, Vakuumpumpen, die der Vakuumkammer zugeschaltet sind, und eine

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Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums angeordnet sind, erfindungsgemäß die Kammer für den Radiationsschutz eine trennwand hat, die gemeinsam mit der Vakuumkammer die Kammer für den Radiationsschutz hermetisch in ZAvei Abteilungen auftrennt, wobei sich in der einen Abteilung das Austrittsfenster und in der anderen Abteilung die Einrichtung zur,Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums befinden«

Die in der Kammer für den Radiationsschutz angeordnete Trennwand schwächt die auf die Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums einwirkende ^remsröntgenstrahl ung infolge der Entlegenheit der Abteilung, in der die angegebenen Elemente untergebracht sind, vom Austrittsfenster sowie dadurch, daß der Querschnitt der Vakuumkammer an der Anordnungsstelle der Trennwand geringer ist als der Querschnitt der Vakuumkammer an der Anordnungsstelle des ^ustrittsfensters, ab_e Außerdem ist diese Trennwand hermetisch und schließt das Durchdringen der Stoffe mit hoher chemischer Aktivität, die sich infolge der Zersetzung des Gasmediums in der -"estrahlungszone durch die beschleunigten Elektronen bilden, zu den oben bezeichneten Elementen des Beschleunigers aus» <

Ausführungsbeispiel

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert» - ·

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In der Zeichnung ist der erfindungsgemäßen Elektronenbeschleuniger im Längsschnitt dargestellt«

Der erfindungsgemäße Elektronenbeschleuniger enthält eine Vakuumkammer 1, die einen Metalltrichter darstellt, dessen sich aufweitender Teil mit einem Austrittsfenster aus Folie abgeschlossen wird, das zur Herausleitung des Elektronenbündels in die Atmosphäre bestimmt ist« Im Bereich des Engteils des Trichters der Vakuumkammer 1 sind Vakuumpumpen 3, die mit der Kammer.1 durch eine Rohrleitung 4 verbunden sind, und eine Einrichtung 5 zur Messung und Kontrolle des Vakuums im Vakuumvolumen des -Beschleunigers, die zur Vakuumkammer mit Hilfe gleicher (nicht dargestellter) Rohrleitungen zugeschaltet ist, angeordnet» Die Einrichtung 5 zur Messung und Kontrolle des Vakuums beinhaltet Meßgeräte, z. B«, Vakuumeter, und Verriegelungsgeräte, die die elektrische Speisung vom beschleuniger abschalten, wenn die Vakuumtiefe in der Vakuumkammer 1 geringer als der geforderte ^ert wird.

Zur Vakuumkammer 1 ist auch die Rohrleitung β der (nicht dargestellten) Vorvakuumpumpe zugeschaltet. Die elektrische· Speisung v/ird dem Beschleuniger über Kabel 7 zugeleitet.

Am Halsstück der Vakuumkammer 1 ist eine Einrichtung 8 zur Ablenkung des i^lektronenbündels angebracht, die eine periodische Verschiebung des Elektronenbündels über aas ^Aus~ trivcsfenster 2 gewährleistet« Das Halsstück der Vakuumkammer 1 ist mit dem Auggang der Beschleunigungsrohre der Elektronenbündelquelle 9 verbunden, wobei diese Röhre mit der Vakuumkammer 1 ein einheitliches Vakuumvolumen bildet«

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Die Vakuumkararner 1, die Einrichtung 8 zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen 3 und die Einrichtung 5 zur Messung und"Kontrolle des Vakuums sind in einer« Kammer 10 für den Radiationsschutz untergebracht, die aus einem die Röntgenstrahlung absorbierenden Metall, z. B„ aus mehreren Lagen Blei und Stahl ausgeführt ist und eine solche Stärke der Wandungen hat, daß der Pegel der durch die < Wände der Kammer 10 durchtretenden Röntgenstrahlung den zulässigen Wert nicht überschreitet· Der Unterteil der Kammer 10 für den Radiationsschutz ist zerlegbar ausgeführt zur Gewährleistung des Zutritts sum (nicht dargestellten) Förderwerk, das ein der Bestrahlung mit den beschleunigten Elektronen unterliegendes Material 11 unter dem Austrittsfenster 2 transportiert.

Erfindungsgemäß ist in der Kammer 10 des Radiationsschutzes eine aus demselben Material wie die Kammer 10 selbst ausgeführte Trennwand 12 vorhanden, wobei die Stärke der Trennwand 12 praktisch der Stärke der Wandungen der Kammer in ihrem Unterteil gleich ist« An der Trennwand 12 ist über einen Abdichter 13 die Vakuumkammer 1 befestigt. Die Trennwand 12 unterteilt gemeinsam mit der Vakuumkammer 1 die Kammer 10 des Radiationsschutzes hermetisch in zwei Abteilungen: eine untere Abteilung 14 und eine obere Abteilung 15· In der unteren Abteilung 14 ist das Austrittsfenster 2 der Vakuumkammer 1 angeordnet« In der oberen Abteilung 15 befinden sich die Vakuumpumpen 3» die Einrichtung 5 zur Messung und Kontrolle des Vakuums, die Einrichtung 8 zur Ablenkung des Elektronenbündels sowie teilweise die Rohr-

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leitung 8 der Vorvakuumlinie und die Kabel 7 zur elektrischen Speisung»

Es ist einleuchtend, daß zwecks eines wirkungsvollen Schutzes der sich in der oberen Abteilung 15 der Kammer 10 befindenden Elemente des Beschleunigers die Trennwand möglichst nahe dem Halsstück der Vakuumkammer 1 angeordnet werden muß_e Es ist desgleichen einleuchtend, daß die Stärke der Wandungen der Kammer 10 für den Radiationsschutz in der oberen Abteilung 15 bedeutend geringer als in der unteren Abteilung 14 sein kann» Zur Gewährleistung eines Zutritts zu den in der oberen Abteilung 15 untergebrachten Elementen sind neben dem Beschleuniger eine Treppe 16 und ein Podest 17 für das Bedienungspersonal angeordnet, und in der oberen Abteilung 15 sind ^xüren 18 vorhanden*

Beim Betrieb des Beschleunigers treffen die aus dem Austrittsfenster 2 heraustretenden beschleunigten Elektronen auf das zu bestrahlende Material 11 auf, und infolge deren Bremsung im Material 11 entsteht eine starke Röntgenstrahlung« Außerdem wirken die beschleunigten Elektronen mit der Luft in der Anordnungszone des zu bestrahlenden Materials 11 zusammen, wobei sie chemisch aktive stoffe bilden« Diese Stoffe konzentrieren sich in der unteren Abteilung 14 der Kammer 10 für den Radiationsschutz und dringen durch die hermetische Trennwand 12 in die obere Abteilung 15 nicht hindurch».

Was die Röntgenstrahlung anbetrifft, so tritt sie auch durch , die Trennwand 12 nicht durch, sondern dringt in die obere Abteilung 15 nur über das Vakuumvolumen der Vakuumkammer 1 ein, und da die Trennwand 12 in der Hähe des Halsstücks der

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Vakuumkammer 1 liegt, wo die Querschnittsfläche der letzteren relativ» gering ist, wird auch die Intensität der in die obere •Abteilung 15 eindringenden Röntgenstrahlung bedeutend vermindert sein_e

Auf diese V/eise lokalisiert die Trennwand 12 im Innern der Kammer 10 für den Radiationsschtz die Zone mit dem ehemisch aggressiven Gasmedium und den gespannteren Radiations-Verhältnissen,, schützt dadurch die Vakuumpumpen 3, die Einrichtung 8 zur Ablenkung des KLektronenbündels und die Einrichtung 5 zur Messung und Kontrolle des Vakuums vor der Einwirkung der chemisch aktiven ^stoffe und setzt wesentlich die üdnwirkung der Röntgenstrahlung auf diese Baugruppen herab,

-Die Erfindung kann weitgehend in Radiationsanlagen verschiedener Arfen, sowohl industriellen, die z_e B, zur radiationschemischen Behandlung von Materialien benutzt werden, als auch in Laboranlagen, die für wissenschaftliche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der radiationschemischen Technologie bestimmt sind, verwendet werden. Der erfindungsgemäße Aufbau der Kammer des Radiationsschutzes erleichtert die Bedienung des Beschleunigers und erhöht dessen Sicherheit»

Claims (1)

1. 9 83 ~'\°-.... , 1.7.9.1980

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   Elektronenbeschleuniger mit einer Kammer des Radiationsschutzes, in deren Innern eine Vakuumkammer mit einem Austrittsfenster, eine Einrichtmig zur Ablenkung des Elektronenbündels, Vakuumpumpen, die der Vakuumkammer zugeschaltet sind und eine Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Kammer (10·) für den Radiationsschutz eine Trennwand (12) hat, die gemeinsam mit der Vakuumkammer (1) die Kammer (10) für den Radiationsschutz hermetisch in zwei Abteilungen (14, 15) auftrennt, wobei sich in der einen Abteilung (14) das Austrittsfenster (2) der Vakuumkammer (1) und in der anderen Abteilung (15) die Einrichtung (8) zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen (3) und die Einrichtung (5) zur Messung und Kontrolle des Vakuums befinden_e

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