FR2488766A1 - Shielded irradiation electrons accelerator - has protection chamber with partition separating section with vacuum chamber window and scanner in other section - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les techniques d'accélération de particules et a notamment pour objet un accélérateur d'électrons.The present invention relates to particle acceleration techniques and in particular relates to an electron accelerator.
On connait un accélérateur d'électrons (voir le brevet américain publié en 1969 sous le NO 3433947) comportant une chambre à vide enfermée dans un écran et munie d'un dispositif de balayage au moyen d'un faisceau électronique et d'une fenêtre de sortie constituée par une feuille laissant passer le faisceau d'électrons vers l'atmosphère. Devant la fenêtre de sortie se déplace l'objet qu'on veut irradier au moyen du faisceau d'électrons. Pour créer et maintenir le vide requis dans le volume vidé de l'accélérateur, la chambre à vide est reliée à l'aide d'une conduite à une pompe à vide.La conduite communique avec la chambre à vide à travers un orifice réalisé dans la paroi de celle-ci, une plaque de plomb d'un pouce environ 2,54 cm d'épaisseur étant disposée dans la conduite devant ledit orifice pour la création de multiples réflexions en vue de l'affaiblissement du rayonnement X, résultant du freinage des électrons dans l'objet à irradier et passant à l'atmosphère à travers le volume vidé de la chambreàvide la conduite et la pompe à vide. An electron accelerator is known (see the American patent published in 1969 under No. 3433947) comprising a vacuum chamber enclosed in a screen and provided with a scanning device by means of an electron beam and a window. output consisting of a sheet allowing the electron beam to pass to the atmosphere. In front of the exit window moves the object that we want to irradiate by means of the electron beam. To create and maintain the vacuum required in the emptied volume of the accelerator, the vacuum chamber is connected by means of a pipe to a vacuum pump. The pipe communicates with the vacuum chamber through an orifice made in the wall thereof, a lead plate of an inch about 2.54 cm thick being disposed in the pipe in front of said orifice for the creation of multiple reflections for the weakening of X-rays, resulting from braking electrons in the object to be irradiated and passing to the atmosphere through the emptied volume of the chamber to empty the pipe and the vacuum pump.
Du fait de la présence de ladite plaque de plomb, la surface intérieure de la conduite acquiert une configuration coudée, si bien que la longueur de la conduite, et de ce fait sa résistance; augmentent, ce qui provoque une diminution de la vitesse de pompage et un abaissement du niveau de vide limite-admissible dans la chambre à vide. L'altération du vide, à son tour, diminue la fiabilité de l'accélérateur à cause, premièrement, de la diminution de la longévité de la source d'électrons, c'est-à-dire du canon électronique du tube accélérateur, et deuxièmement, de l'apparition d'un courant ionique et d'un rayonnement X supplémentaire de freinage dans le tube accélérateur, ce qui augmente le risque de claquage électrique dans ce dernier. Due to the presence of said lead plate, the inner surface of the pipe acquires a bent configuration, so that the length of the pipe, and therefore its resistance; increase, which causes a decrease in the pumping speed and a lowering of the limit-admissible vacuum level in the vacuum chamber. The alteration of the vacuum, in turn, decreases the reliability of the accelerator due, first, to the decrease in the longevity of the electron source, i.e. the electron gun of the accelerator tube, and second, the appearance of an ion current and additional X-ray braking in the accelerator tube, which increases the risk of electrical breakdown in the latter.
Comme prototype de la présente invention, on a retenu l'accélérateuq d'électrons décrit par V.V. Abulov et alt dans l'article "Accélérateurs industriels de la série "ELECTRON" pour la chimie des radiations", preprint NIIEFA
Leningrad, 1974, p. 11. Cet accélérateur comporte une enceinte métallique de protection contre la radiation, à l'intérieur de laquelle sont disposés une chambre à vide munie d'une fenêtre de sortie, un dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, des pompes à vide et un dispositif de mesure et de contrôle de la dépression dans le volume vidé de l'accélérateur.Du fait que les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression se trouvent, comme la chambre à vide à l'intérieur de l'enceinte de protection contre la radiation, iAs sont raccordés à ladite chambre par l'intermédiaire de conduites droites (c'est-à-dire sans coude) offrant une résistance plus faible que celle de la conduite coudée utilisée dans l'accélérateur d'électrons selon le brevet américain précité, de sorte que les pompes à vide peuvent assurer dans la chambre à vide un vide plus poussé, et que les phénomènes indésirables dus à l'altération de la dépression et décrits ci-dessus, n'apparaissent pas dans l'accélérateur considéré comme le prototype de la présente invention.As a prototype of the present invention, the electron accelerator described by VV Abulov and alt was used in the article "Industrial accelerators of the" ELECTRON "series for radiation chemistry", NIIEFA preprint
Leningrad, 1974, p. 11. This accelerator comprises a metal enclosure for protection against radiation, inside which are arranged a vacuum chamber provided with an outlet window, a scanning device by means of the electron beam, vacuum pumps and a device for measuring and controlling the vacuum in the emptied volume of the accelerator. Because the vacuum pumps and the device for measuring and controlling the vacuum are, like the vacuum chamber inside the radiation protection enclosure, iAs are connected to said chamber by means of straight pipes (that is to say without elbow) offering a lower resistance than that of the bent pipe used in the accelerator of electrons according to the aforementioned American patent, so that the vacuum pumps can ensure a higher vacuum in the vacuum chamber, and that the undesirable phenomena due to the alteration of the depression and described above, do not appear in the accelerator considered to be the prototype of the present invention.
Lors du fonctionnement de l'accélérateur, le faisceau d'électrons sortant par la fenêtre de sortie de la chambre à vide, non seulement engendre un rayonnement X de freinage en tombant sur l'objet à irradier et les éléments du transporteur véhiculant l'objet à irradier sous la fenêtre de sortie, mais détériore en outre le milieu gazeux se trouvant dans la zone d'irradiation, c'est-à-dire l'azote, l'oxygène et le gaz carbonique contenus dans l'air, en formant de l'oxyde de carbone, du bioxyde d'azote, des cyanures et d'autres composés chimiquement actifs. Sous l'action du faisceau électronique, il faut se former sur les objets à irradier et les objets environnants des matières toxiques, explosibles et inflammables.Du fait que tous les éléments de l'accélérateur nommés ci-dessus se trouvent dans le même volume que la fenêtre de sortie et la zone d'irradiation, volume délimité par l'enceinte de protection contre la radiation, lesdites matières à activités chimique élevée,en association srvec le pujssantrayonne - ment X qui se forme au voisinage immédiat de la fenêtre de sortie, provoquent la corrosion et la détérioration des éléments de l'accélérateur qui se trouvent dans l'enceinte de protection contre la radiation. De cette façon, la fiabilité de l'accélérateur retenu comme prototype de la pressente invention, tout comme celle de l'accélérateur décrit dans le brevet USA NO 3433947, s'avère être, quoique pour d'autres raisons, insuffisamment élevée.En outre, pour empêcher les rayons X de passer à l'extérieur, les entrées des divers éléments (d'alimentation en électricité, du système de vide préliminaire, etc.) de communication avec les éléments de l'accélérateur nécessitent l'utilisation de joints à labyrinthe complexes dans l'enceinte de protection contre la radiation, ce qui complique l'entretien des éléments de l'accélérateur qui se trouvent à l'intérieur de cette enceinte et, donc, l'entretien de l'ensemble de l'accélérateur. During the operation of the accelerator, the electron beam exiting through the exit window of the vacuum chamber not only generates X-ray braking by falling on the object to be irradiated and the elements of the transporter transporting the object to be irradiated under the exit window, but further deteriorates the gaseous medium in the irradiation zone, i.e. nitrogen, oxygen and carbon dioxide contained in the air, forming carbon monoxide, nitrogen dioxide, cyanides and other chemically active compounds. Under the action of the electron beam, it is necessary to form on the objects to be irradiated and the surrounding objects of toxic, explosive and flammable materials. Because all the elements of the accelerator named above are in the same volume as the exit window and the irradiation zone, volume delimited by the radiation protection enclosure, said materials with high chemical activity, in association with the radiation radiation X which forms in the immediate vicinity of the exit window, cause corrosion and deterioration of the accelerator components in the radiation protection enclosure. In this way, the reliability of the accelerator selected as the prototype of the present invention, like that of the accelerator described in US Patent No. 3433947, turns out to be, although for other reasons, insufficiently high. , to prevent X-rays from passing outside, the entrances to the various elements (power supply, preliminary vacuum system, etc.) communicating with the accelerator elements require the use of complex labyrinth in the radiation protection enclosure, which complicates the maintenance of the accelerator elements which are inside this enclosure and, therefore, the maintenance of the entire accelerator.
La présente invention a donc pour but de réaliser un accélérateur d'électrons dans lequel l'enceinte de protection contre la radiation serait conçue de manière à protéger le dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression contre l'action des matières chimiquement actives résultant de l'interaction des électrons accélérés et du milieu gazeux, et contre l'action du puissant rayonnement X. The object of the present invention is therefore to produce an electron accelerator in which the radiation protection enclosure is designed so as to protect the scanning device by means of the electron beam, the vacuum pumps and the measuring device and for controlling depression against the action of chemically active materials resulting from the interaction of accelerated electrons and the gaseous medium, and against the action of powerful X-rays.
Le problème ainsi posé est résolu du fait que dans un accélérateur d'électrons du type comportant une enceinte de protection contre la radiation, à l'intérieur de laque sont disposés une chambre à vide avec une fenêtre de sortie, un dispositif de balayage au moyen du faisceau d'électrons, ainsi que des pompes à vide et un dispositif de mesure et de contrôle de la dépression reliés à ladite chambre à vide, selon l'invention ladite enceinte de pro tection contre la radiation est munie d'une cloison qui, en association avec la chambre à vide, la divise de façon étanche en deux compartiments dans l'un desquels se trouve la fenêtre de sortie de la chambre à vide, et dans l'autre, le dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression. The problem thus posed is solved by the fact that in an electron accelerator of the type comprising a radiation protection enclosure, inside the lacquer are arranged a vacuum chamber with an outlet window, a scanning device by means of the electron beam, as well as vacuum pumps and a device for measuring and controlling the vacuum connected to said vacuum chamber, according to the invention, said radiation protection enclosure is provided with a partition which, in association with the vacuum chamber, divides it sealingly into two compartments in one of which is the exit window of the vacuum chamber, and in the other, the scanning device by means of the electron beam, the vacuum pumps and the vacuum measurement and control device.
La cloison installée dans l'enceinte de protection contre la radiation affaiblit le rayonnement X de freinage agissant sur le dispositif de balayage du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression, du fait que le comparti- ment où sont disposés les éléments cités est éloigné de la fenêtre de sortie et que la section de la chambre à vide à l'endroit où se trouve la cloison est plus petite qu'à l'endroit où est située la fenêtre de sortie. En outre, la cloison, qui est étanche, ne permet pas l'accès aux éléments précités des matières chimiquement actives résultant de la destruction du milieu gazeux dans la zone d'irradiation par les électrons accélérés. The partition installed in the radiation protection enclosure weakens the X-ray braking radiation acting on the electron beam scanning device, the vacuum pumps and the vacuum measurement and control device, because the compartment ment where the cited elements are arranged is distant from the outlet window and that the section of the vacuum chamber at the place where the partition is smaller than at the place where the outlet window is located. In addition, the partition, which is sealed, does not allow access to the aforementioned elements of chemically active materials resulting from the destruction of the gaseous medium in the irradiation zone by accelerated electrons.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin unique annexé donné uniquement à titred'exenrple representant une vue en coupe longitudinale de l'accélérateur d'électron conforme à l'invention, illustrant un mode de réalisation. The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the single appended drawing given solely as an example representing a view. in longitudinal section of the electron accelerator according to the invention, illustrating an embodiment.
L'accélérateur d'électrons conforme à l'invention comporte une chambre à vide 1 qui est un tube métallique évasé dont la partie élargie se termine par une fenêtre de sortie 2 constituée d'une feuille mince, à travers laquelle le faisceau d'électrons passe à l'atmosphère. The electron accelerator according to the invention comprises a vacuum chamber 1 which is a flared metal tube whose enlarged part ends in an outlet window 2 made of a thin sheet, through which the electron beam goes to the atmosphere.
Dans la région de la partie rétrécie du tube évasé de la chambre à vide 1 sont disposés des pompes à vide 3 reliées à la chambre à vide 1 par l'intermédiaire de conduites 4, et un dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépres sion dans le volume vidé de l'accélérateur, ce dispositif étant raccordé à la chambre à vide 1 par l'intermédiaire de conduites analogues (non représentées). Le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression comporte des appareils de mesure, des vacuomètres par exemple, et des moyens de blocage coupant l'alimentation de l'accélérateur en courant électrique quand la dépression dans la-chambre à vide 1 devient inférieure à la valeur exigée.In the region of the narrowed part of the flared tube of the vacuum chamber 1 are placed vacuum pumps 3 connected to the vacuum chamber 1 by means of lines 4, and a device 5 for measuring and controlling the vacuum sion in the emptied volume of the accelerator, this device being connected to the vacuum chamber 1 via similar pipes (not shown). The device 5 for measuring and controlling the vacuum comprises measuring devices, vacuum gauges for example, and blocking means cutting the power supply to the accelerator when the vacuum in the vacuum chamber 1 becomes lower. at the required value.
La conduite 6 d'une pompe à vide primaire (non représentée) est également raccordée à la chambre à vide 1. The line 6 of a primary vacuum pump (not shown) is also connected to the vacuum chamber 1.
L'alimentation électrique de l'accélérateur s'effectue à l'aide de câbles 7.The accelerator is powered by cables 7.
Sur le col de la chambre à vide 1 est monté un dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique, qui assure un déplacement périodique du faisceau sur la fenêtre de sortie 2. Le col de la chambre à vide 1 communique avec la sortie du tube accélérateur d'une source 9 de faisceau d'électrons, tube qui forme avec la chambre à vide I un volume vidé unique. On the neck of the vacuum chamber 1 is mounted a device 8 for scanning by means of the electronic beam, which ensures a periodic displacement of the beam on the outlet window 2. The neck of the vacuum chamber 1 communicates with the outlet of the tube accelerator of a source 9 of electron beam, tube which forms with the vacuum chamber I a single emptied volume.
La chambre à vide 1, le dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide 3 et le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression sont disposés dans une enceinte 10 de protection contre la radiation, fabriquée en métal absorbant les rayons X, par exemple en plusieurs couches de plomb et d'acier, et dont les parois ont une épaisseur telle que le niveau du rayonnement X, passant à travers les parois de l'enceinte 10 ne dépasse pas la valeur admissible. La partie inférieure de l'enceinte 10 de protection contre la radiation est réalisée démontable afin d'assurer l'accès au transporteur (non représenté) véhiculant sous la fenêtre de sortie 2 l'obJet Il à irradier au moyen des électrons accélérés. The vacuum chamber 1, the device 8 for scanning by means of the electronic beam, the vacuum pumps 3 and the device 5 for measuring and controlling the vacuum are placed in a chamber 10 for protection against radiation, made of absorbent metal. X-rays, for example in several layers of lead and steel, and the walls of which have a thickness such that the level of X-ray radiation passing through the walls of the enclosure 10 does not exceed the admissible value. The lower part of the enclosure 10 for protection against radiation is made removable in order to ensure access to the transporter (not shown) carrying under the exit window 2 the object II to be irradiated by means of accelerated electrons.
Selon l'invention, l'enceinte 10 de protection contre la radiation est munie d'une cloison 12 réalisée en le même matériau que l'enceinte 10, l'épaisseur de la cloison 12 étant pratiquement égale à celle des parois de l'enceinte 10 à sa partie basse. La chambre à vide I est fixée par l'intermédiaire d'une garniture d'étanchéité 13 à la cloi son-12. La cloison 12 en association avec la chambre à vide 1 divise de façon étanche l'enceinte 10 de protection contre la radiation en deux compartiments : Un compartiment inférieur 14 et un compartiment supérieur 15.Dans le compartiment inférieur 14 se situe la fenêtre de sortie 2 de la chambre à vide 1, tandis que dans le compartiment supérieur 15 se trouvent les pompes à vide 3, le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression, le dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique, ainsi qu'une partie de la conduite 6 du système de vide préliminaire et des câbles 7 d'alimentation électrique. According to the invention, the enclosure 10 for protection against radiation is provided with a partition 12 made of the same material as the enclosure 10, the thickness of the partition 12 being practically equal to that of the walls of the enclosure. 10 at its lower part. The vacuum chamber I is fixed by means of a seal 13 to the wall son-12. The partition 12 in association with the vacuum chamber 1 sealingly divides the enclosure 10 for protection against radiation into two compartments: A lower compartment 14 and an upper compartment 15. In the lower compartment 14 is located the outlet window 2 of the vacuum chamber 1, while in the upper compartment 15 are the vacuum pumps 3, the device 5 for measuring and controlling the vacuum, the device 8 for scanning by means of the electron beam, as well as a part line 6 of the preliminary vacuum system and cables 7 for power supply.
il est évident que pour protéger de façon efficace les éléments de l'accélérateur qui se trouvent dans le compartiment supérieur 15 de l'enceinte 10, il faut que la cloison 12 soit installée le plus près possible du col de la chambre à vide 1. il est également évident que l'épais- seur des parois de l'enceinte 10 de protection contre la radiation dans le compartiment supérieur 15 peut être sensiblement plus faible que dans le compartiment inférieur 14. it is obvious that to effectively protect the elements of the accelerator which are in the upper compartment 15 of the enclosure 10, the partition 12 must be installed as close as possible to the neck of the vacuum chamber 1. it is also obvious that the thickness of the walls of the radiation protection enclosure 10 in the upper compartment 15 may be substantially less than in the lower compartment 14.
Pour assurer l'accès aux éléments disposés dans le compartiment supérieur 15, une échelle 16 et une passerelle 17 pour le personnel d'entretien sont placées à côté de l'accélérateur, alors que le compartiment supérieur 15 est muni de portes 18. To ensure access to the elements arranged in the upper compartment 15, a ladder 16 and a gangway 17 for maintenance personnel are placed next to the accelerator, while the upper compartment 15 is provided with doors 18.
Au cours du fonctionnement de l'accélérateur, les électrons accélérés sortant par la fenêtre de sortie 2 atteignent l'objet à irradier Il et, par suite de leur freinage dans l'objet 11, créent un rayonnement X puissant. During the operation of the accelerator, the accelerated electrons exiting through the exit window 2 reach the object to be irradiated II and, as a result of their braking in the object 11, create a powerful X-ray.
De plus, les électrons accélérés agissent sur l'air se trouvant dans la zone de l'objet à irradier 11, en formant des matières chimiquement actives. Ces matières se trouvent concentrées dans le compartiment inférieur 14 de l'enceinte 10 de protection contre la radiation, et ne pénètrent pas dans le compartiment supérieur 15 à travers la cloison étanche 12.In addition, the accelerated electrons act on the air in the area of the object to be irradiated 11, forming chemically active materials. These materials are concentrated in the lower compartment 14 of the radiation protection enclosure 10, and do not penetrate into the upper compartment 15 through the watertight partition 12.
En ce qui concerne le rayonnement X, ilne passe pas non plus à travers la cloison 12, mais pénètre dans le compartiment supérieur 15 seulement à travers 1 volume vidé de la chambre à vide 1, et étant donné que la cloison 12 est située au voisinage du col de la chambre à vide 1, où l'aire de section transversale de celle-ci est relativement petite, l'intensité du rayonnement X, pénétrant dans le compartiment supérieur 15 est considérablement affaiblie. With regard to X-rays, it also does not pass through the partition 12, but enters the upper compartment 15 only through 1 volume emptied from the vacuum chamber 1, and since the partition 12 is located in the vicinity from the neck of the vacuum chamber 1, where the cross-sectional area of the latter is relatively small, the intensity of the X-rays entering the upper compartment 15 is considerably weakened.
Ainsi, la cloison 12, en localisant à l'intérieur de l'enceinte 10 de protection contre la radiation la zone des gaz chimiquement agressifs et d'intensité accrue de la radiation, plus sévère, protège les pompes à vide 3, le dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique et le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression contre l'action des matières chimiquement actives et affaiblit considérablement l'action du rayonnement X sur ces éléments. Thus, the partition 12, by locating inside the enclosure 10 for protection against radiation the zone of chemically aggressive gases and of increased intensity of radiation, more severe, protects the vacuum pumps 3, the device 8 scanning by means of the electron beam and the device 5 for measuring and controlling the depression against the action of chemically active materials and considerably weakens the action of X-ray on these elements.
L'invention peut être largement utilisée en particulier dans les installations d'irradiation de type divers, aussi bien celles industrielles utilisées par exemple pour le traitement chimique de matériaux par irradiation que celles utilisées en laboratoire pour les travaux de recherches dans le domaine de la chimie des radiations. La construction proposée de l'enceinte de protection contre la radiation facilite l'entretien de l'accélérateur et augmente sa fiabilité. The invention can be widely used in particular in various types of irradiation installations, both those used in industry for example for the chemical treatment of materials by irradiation and those used in the laboratory for research work in the field of chemistry. radiation. The proposed construction of the radiation protection enclosure facilitates maintenance of the accelerator and increases its reliability.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, Si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described, as well as their combinations, if these are executed according to its spirit and implemented in the context of protection as claimed.
Claims (1)
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Publications (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |