一台215MeV电子辐照加速器系统的屏蔽
企业案例-高能电子辐照加速器束下传输系统防护项目
高能电子辐照加速器束下传输系统防护项目一、前言辐照加工技术也称为辐射加工技术，是利用X射线、γ射线、高能电子等电离辐射透过物质时，与辐照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（如材料改性、消毒灭菌、生物变异等）预定的目标。
辐照加工技术由于其应用面广、能耗低、无污染、技术附加值高等优点，深受众多行业的青睐，被人们誉为“绿色加工产业”。
然而由于辐射具有杀伤力，任何一起事故发生，都会给辐照行业留下污点。
因此，为保证辐照加工的安全进行，把相关的安全工作看做是一项系统工程是很有必要的。
发生在辐照装置上的事故教训表明，所有事故可归纳为两个原因：一是硬件上的问题（包括信号和显示的错误）；二是人员的过失。
建立对高风险度实践审查制度，强调决不允许把安全目标寄托在今后的管理上。
这是对很多事故教训总结的一条重要经验。
为此，辐照装置的设计必须遵守“故障安全，安全设计原则”，按照这一原则完成的设计可以保证当某一部件或系统发生任何故障时均能建立起一种安全状态。
就安全防护角度而言，高能电子辐照加速器是依靠其所发出电子束的能量来进行辐照生产的，在运行时不会产生任何放射性废物，仅在运行过程中会产生一定量的电离辐射和臭氧，这些都可以通过迷宫设计和束下传输系统的设计和控制等采取相应的屏蔽和防护措施加以解决，不会对操作人员、公众以及环境产生危害。
作为辐照加工技术的重要组成部分，辐照加速器束下传输系统是连接辐照装置下高放射区和非放射区的纽带，由于它的使用而使工作人员与辐射源彻底安全隔离，是最重要的安全措施；同时，辐照加速器束下传输系统的合理设计、控制和运行是保证高能电子束具有较高的能量利用率，实现大批量连续加工，提高生产效率的关键。
二、束下传输系统总体结构设计在安全运行方面的考虑2.1 束下传输系统结构设计结合某辐照加工企业的辐照加工车间（迷宫）实际，根据辐照室的结构形式，束下传输系统的总体设计结构方案示意图如图1所示：图1 高能大功率辐照加速器束下传输系统示意图依受照品在辐照束下的传输方向，传输系统的总体结构由上料段1、束前传输段（2、3、4）、束下传输段5、束后传输段（6、7、8）、下料段9、直通装置10、翻转装置11和出料段12等组成，其中束下段5是整个传输系统结构和控制的核心。
15MV医用电子加速器机房放射防护设计研究
15MV医用电子加速器机房放射防护设计研究魏澜波;潘润铎;陈大伟;侯林平;贺强【摘要】目的探讨某15 MV医用电子加速器机房放射防护设计的科学性,提出具体的防护建议和改进措施,从而保障放射治疗职业人员和公众的辐射安全.方法依据国内外相关技术规范和标准,对机房屏蔽及排风设计进行复核、计算,将计算结果与设计内容进行比较分析.结果机房墙体的屏蔽计算厚度(混凝土)为:西墙1300 mm、北主墙2400 mm、北副墙1200 mm、迷路口后东墙1200 mm、迷路墙后东墙1300 mm、南主墙2700 mm、南副墙1400 mm、机房顶2900 mm、机房副顶1600 mm;南、北主防护墙和主防护顶计算宽度分别为3500 mm、3700 mm;机房通风次数为0.06 次/h.结论机房北主墙、北副墙、东墙的屏蔽厚度和主墙的屏蔽宽度符合标准要求,机房南主墙、南副墙、西墙、机房顶、机房副顶的屏蔽厚度和通风换气次数达不到标准要求.%Objective To explore the scientificalness of the radiation protection design of the 15MV medical electron accelerator room to guarantee the radiation safety of the medical staff and the publicin radiotherapy, and provide specific suggestion and improvement measures. Methods According to the relevant domestic and foreign technical specifications and standards, review and calculate the design of shield and ventilation, comparing and analyzing the calculation results and design contents. Results The calculated thicknesses of room shield wall (concrete) are 1300 mm of west wall, 2400 mm of north main wall, 1200 mm of north side wall, 1200 mm of east wall behind the maze opening, 1300 mm of east wall behind the maze wall, 2700 mm of south main wall, 1400 mm of south side wall, 2900 mm of room main roof, 1600 mm ofroom side roof. The width of south and north main shield wall and room main roof are 3500 mm and 3700 mm, the calculated ventilation rate of room are 0.06 times/h. Conclusion The shield thicknesses of north main wall, north side wall, east wall and the shielding width of main wall can meet the standards request, but the thicknesses of south main wall, south side wall, west wall, main roof, side roof and the ventilation rate of accelerator room can not.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2013(028)001【总页数】4页(P108-110,135)【关键词】医用电子加速器;加速器机房;辐射防护;屏蔽设计【作者】魏澜波;潘润铎;陈大伟;侯林平;贺强【作者单位】吉林大学公共卫生学院,辐射防护教研室,吉林,长春,130021;吉林大学第一医院放射科,吉林,长春,130021;吉林大学公共卫生学院,辐射防护教研室,吉林,长春,130021;吉林大学第一医院放疗科,吉林,长春,130021;吉林大学公共卫生学院,辐射防护教研室,吉林,长春,130021【正文语种】中文【中图分类】TL54+2;R142放射治疗发展至今已有 100 多年的历史，与手术、化疗一起构成肿瘤治疗的三大手段，60%～70% 的肿瘤患者在其治疗的不同阶段需要接受放射治疗。
2.5 MeV电子加速器X射线血液辐照仪的均整器及辐射防护设计
2.5 MeV 电子加速器X 射线血液辐照仪的均整器及辐射防护设计周 霖1，陈 浩1，刘勇涛2，许 州1*，黄 红3（1. 西华大学军民融合协同创新中心，四川 成都 610039；2. 西华大学理学院，四川 成都 610039；3. 四川大学原子核科学技术研究所，四川 成都 610065）摘 要：根据新型冠状病毒肺炎疫情的需求及血液辐照仪的技术要求，采用蒙特卡罗软件FLUKA 对一种2.5 MeV 电子加速器X 射线血液辐照仪的均整器和辐射防护进行了设计与仿真。
仿真结果表明：均整后，照射区域内的吸收剂量率最大差异为7.6%，射线中心剂量率为均整前的57.6%，辐照仪整机外围5 cm 处的剂量率最大为1 μSv/h ，优于血液辐照仪的使用标准；经估算，要保证血液吸收剂量为25 Gy ，只需要照射4.5 min 。
关键词：新型冠状病毒肺炎；电子加速器；均整器；屏蔽设计；血液辐照仪中图分类号：TH789；R197.39 文献标志码：A 文章编号：1673–159X(2020)05 − 0118 − 04doi ：10.12198/j.issn.1673 − 159X.3816X-ray Flattening Filter and Radiation Protection Designing for 2.5MeV Electron Linear Accelerator Used for Blood IrradiatorZHOU Lin 1，CHEN Hao 1，LIU Yongtao 2，XU Zhou 1*，HUANG Hong 3（1. Collaborative Innovation Center for Civil-Military Integration , Xihua University , Chengdu 610039 China ;2. School of Science , Xihua University , Chengdu 610039 China ;3. Institute of Nuclear Science and Technology , Sichuan University , Chengdu 610065 China ）Abstract: According to the current situation of the COVID-19 and the technical requirements of blood irradiators, this paper proposes a 2.5 MeV electron accelerator X-ray blood irradiator and designs its flatten-ing filter and shielding structure. After detailed simulation design, the maximum difference of absorbed dose rate was about 7.6%, and the central absorbed dose rate was 57.6% as much as before. Meanwhile, the maximum dose rate at 5 cm outside the whole irradiator was 1 μSv/h, which could fully meet the require-ments of blood irradiator. It was estimated that only 4.5 minutes of exposure was needed to ensure the blood exposure dose of 25 Gy.Keywords: coronavirus disease2019(COVID-19)；electron accelerator ；flattening filter ；shielding design ；blood irradiator收稿日期：2020 − 08 − 30基金项目：国防科工局项目核技术应用项目（科工二司[2020] 343号）。
电子辐照加速器屏蔽设计核算
电子辐照加速器屏蔽设计核算作者：赵立伍来源：《城市建设理论研究》2013年第31期【摘要】介绍一台2.5MeV电线电缆辐照交联加速器辐照中心的屏蔽设计，采用NCRP Report NO.51报告中屏蔽计算公式对该辐照中心屏蔽墙设计进行核算，核算结果表明：屏蔽墙外的辐射水平低于国家标准规定的限值，屏蔽设计是合理的。
【关键词】电子辐照加速器屏蔽中图分类号：TL5文献标识码：A1、工作原理AB型工业辐照加速器是一种低能、高束流的高频高压型电子加速器，其工作原理是：高频振荡器通过高压电缆，将100kHz左右的高频电能输送给高频变压器初级，在次级可获得上百千伏的高频电压，再将此电压加在射频电极上。
射频电极与加速器主体上的耦合环相互对应，构成空间耦合电容，高频功率通过该耦合电容分别加到主体上的各个整流盒上，此时每一个耦合环上得到几十千伏直流高压，由于各级串联，电压叠加，从而在高端获得很高的电压。
辐照加工以高能电子束对物质进行辐射打开高分子结构中的共价键，使线性高分子之间形成相互连结的网状结构，从而提高和改善材料的各种性能，如耐热、耐压、耐老化和绝缘性能等。
2、技术参数AB型工业辐照加速器加速器的主要技术参数见表1。
表1 加速器主要技术参数一览表3、屏蔽对象在辐照过程中电子射线对产品进行辐照，同时电子线会照射至地面或其他材料表面，电子线在照射至地面或其他材料表面时会产生X射线。
加速器加速电子的能量为2.5MeV，在运行过程中，电子线是加速器运行时产生的初级辐射，关机后即消失。
由于能量低于10MeV，加速器运行时不会产生中子辐射，因此也不产生感生放射性，因此屏蔽的重要对象为X射线。
4、屏蔽设计辐照中心为二层建筑，一层为辐照室，二层为主机室，安装加速器1台。
辐照室尺寸为12.9（长）×12.6（宽）×2.3（高）m，面积为162.54m2，主机室尺寸为12.9（长）×12.6（宽）×9.2（高）m，面积为162.54m2。
自屏蔽电子加速器的辐照室屏蔽设计
中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization Vol.39,No.2 2021年2月©应用研究自屏蔽电子加速器的辐照室屏蔽设计薛颖（广东核力工程勘察院，广州510800）摘要：电子加速器运行时，在辐照室内，若高能电子被屏蔽体或束下物阻挡，则会产生韧致辐射，即X射线，容易对辐照室周围环境造成辐射污染。
目前，市场上的自屏蔽加速器通常以钢板作为屏蔽材料，X射线通过钢板时以近似指数衰减，随着钢板厚度的增加，当量剂量率逐渐下降，当屏蔽达到一定厚度时，辐照室外参考点处当量剂量率下降到小于剂量限值，在满足国家环保要求的同时，最大限度地节约成本。
关键词：电子加速器；辐照室；自屏蔽；剂量限值中图分类号：TL5O3文献标识码：A文章编号：1008-9500（2021）02-0062-03DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2021.02.020Shielding Design of Irradiation Chamber of Self-shielding ElectronAcceleratorXUE Ying(Guangdong Nuclear Force Institute of Engineering Investigation,Guangzhou510800,China)Abstract:When the electron accelerator is running,in the irradiation room,if high-energy electrons are blocked by shields or under-beams,bremsstrahlung radiation namely X-rays will be generated,which is likely to cause radiation pollution to the surrounding environment of the irradiation room.Currently,self-shielding accelerators on the market usually use steel plates as shielding materials,X-rays decay approximately exponentially when passing through the steel plate,as the thickness of the steel plate increases,the equivalent dose rate gradually decreases,when the shielding reaches a certain thickness,the equivalent dose rate at the reference point outside the irradiation room drops to less than the dose limit,which can save costs to the greatest extent while meeting national environmental protection requirements.Keywords：electron accelerator;irradiation room;self-shielding;dose lim辻中低能电子加速器（0.3~ 2.0MeV）以高压加速器为主，其代表机型为高频高压加速器，即地那米加速器，由于电子能量不高，因此其可以采用钢板自屏蔽结构，达到占地规模小、操作灵活的目的，适合应用在工业生产中。
1.5Mev电子加速器真空系统的组成与维护
1.5Mev电子加速器真空系统的组成与维护[摘要]：电子加速器的电子枪、加速管等主要部件要求在高真空的条件下工作。
本文介绍电子加速器真空系统的主要组成部分以及如何维护。
[关键词]：电子加速器真空系统组成维护中图分类号：o572.21+1 文献标识码：o 文章编号：1009-914x(2012)29- 0296-011.概述真空系统是电子加速器的重要组成部分，真空系统是否正常，是整个加速器运行的关键。
加速管必须保持在高真空的状态下工作，以防止强电磁场中有残余气体而产生电击穿，并减少高速运动电子与气体分子碰撞而偏离原来的轨道，产生不必要的能量损失，以及对加速管和电子加速器引出部分的损坏；同时电子枪也要求在高真空的条件下工作，否则灯丝容易氧化中毒，发热导致变形，甚至烧断，致使电子加速器不能正常工作。
2.真空系统组成我公司1.5mev电子加速器真空系统的组成如下：电子枪、加速管、引出窗及钛箔共同组成电子加速器的真空腔，在真空室的外围主要由泵﹑阀门及测量等元件构成，系统结构见图1。
机械泵采用的是上海真空阀门制造有限公司生产的2xz-8型旋片真空泵，分子泵是北京中科科仪生产的复合分子泵,由三菱变频器fd-600h控制，驱动高频感应电机，频率可以达到600hz，转速36000rpm∕m，抽速600l∕s,极限压力6×10-7pa。
由成都正华电子仪器有限公司生产的zdf-v-led真空计、zj-52t∕kf10∕16z电阻规、zj-14∕cf35型冷阴极电离真空规管构成真空的测量系统。
电磁真空充气阀采用的是ddc-jq，电压是ac220v。
3.真空系统的工作过程系统工作时先接通冷却水流，打开真空阀，启动机械泵，当复合真空计显示6pa左右时，再启动分子泵，直至系统达到电子加速器所需的真空。
系统停机前，要先关闭前级管路阀，然后切断分子泵电源和关闭冷却水。
等分子泵转速降到额定工作转速的一半时，再在分子泵的入口处充入干燥的氮气气体，当系统充到大气压力后，应关闭放气阀门，最后关掉机械泵。
电子辐照加速器装置作业
《电子辐照加速器装置》电子辐照加速器是产生、加速、引出应用带电粒子的机器。
1、电子辐照加速器的能量范围是：0.1MeV~10MeV。
2、电子辐照加速器的束流功率范围分为：能量≤0.3MeV的，功率几Kw~350Kw；能量0.3MeV~5 MeV的，功率几Kw~500kW；能量5MeV~10 MeV的，功率几Kw~700kW。
3、电子辐照加速器装置按能量分为低能、中能和高能。
4、电子束流与物质的作用形式包括：弹性散射、非弹性散射和电磁辐射（韧致辐射）。
5、电子辐照加速器的基本参数是：电子束流能量E0、电子束流强度In和电子束流功率P。
6、电极A和B之间的电场为E，强度为I的电子束流从负电极A穿过电场，从正电极B出来，电子束流获得的能量等于：I·t·E·d （其中t为时间；d为A、B电极之间的距离）。
7、用高压电场加速电子束流的加速器叫高压型电子加速器；用微波电场加速电子束流的加速器叫谐振型电子加速器。
8、级联发生器分为电容耦合式和电感耦合式两种。
10、地那米发生器是级并联供电；对称级联发生器是开路磁路式供电。
11、电感耦合式级联发生器叫绝缘芯变压器，它包括闭路磁路级联发生器和开路磁路级联发生器。
12、高压型电子辐照加速器用的电子枪一般有直热式和间热式两种。
13、直热式电子枪的阴极用钨丝或合金钨丝做成，它的发射温度20000C以上。
14、间热式电子枪的阴极用六硼化镧（LaB6）它的发射温度1500~16000C。
15、加速管的最简单结构是分段绝缘子。
绝缘子由绝缘环和与环连接在一起的金属电极组成。
16、电子束流引出装置由扫描磁铁、扫描盒、窗膜等组成。
17、谐振型电子加速器分为电子直线加速器、高频单腔电子加速器、花瓣型电子加速器、电子回旋加速器4种。
18、辐照型电子直线加速器分行波电子直线加速器装置和驻波电子直线加速器装置2种。
19、谐振型电子加速器工作在稳定的加速状态，其电子束流为脉冲束流；高压型电子辐照加速器工作在高真空状态，其电子束流为直流高压束流。
医用电子加速器卫生防护标准
医用电子加速器卫生防护标准1 范围本标准规定了医用电子加速器（以下简称加速器）进行人体治疗时的防护要求。
本标准适用于能量在50MeV以下的加速器的生产和使用。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GBZ128 职业性外照射个人监测规范GB4792 放射卫生防护基本标准GB9706.5 能量为1～50MeV医用电子加速器专用安全要求GB15213 医用电子加速器性能和试验方法3 加速器技术要求3.1 加速器辐射安全、电气、机械安全技术要求加速器辐射安全、电气、机械安全技术要求及测试方法必须符合GB9706.5的有关规定。
3.2 为防止超剂量照射的要求3.2.1 控制台必须显示辐射类型、标称能量、照射时间、吸收剂量、吸收剂量率、治疗方式、楔形过滤器类型及规格等辐照参数预选值。
3.2.2 辐照启动必须与控制台显示的辐照参数预选值联锁，控制台选择各类辐照参数之前，辐照不得启动。
3.2.3 必须装备两道独立的剂量监测系统，每一道剂量监测系统必须能单独终止辐照，一道剂量监测系统发生故障不得影响另一道系统的功能。
3.2.4 两道剂量监测系统显示的剂量读数在辐照中断或终止后必须保持不变，辐照中断或终止后必须把显示器复位到零，下次辐照才能启动；由于元件或电源失效造成辐照中断或终止，失效时刻读数显示必须储存在一个系统内，以可读取方式至少保留20min以上。
3.2.5 两道剂量监测系统采用双重组合情况下，当吸收剂量达到预选值时，两道系统必须都终止辐照。
3.2.6 两道剂量监测系统为初/次级组合情况下，当吸收剂量达到预选值时，初级剂量监测系统必须终止辐照，次级监测系统必须在超过吸收剂量预选值不大于15%或不超过等效于正常治疗距离上0.4Gy的吸收剂量时终止辐照。
一种电子辐照加速器室辐射屏蔽装置[实用新型专利]
![一种电子辐照加速器室辐射屏蔽装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/142d4e2faa00b52acec7cace.png)
专利名称：一种电子辐照加速器室辐射屏蔽装置专利类型：实用新型专利
发明人：岳玲,戚文元,陈志军,孔秋莲,包英姿
申请号：CN201820388895.4
申请日：20180321
公开号：CN207911116U
公开日：
20180925
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种电子辐照加速器室辐射屏蔽装置，包括支撑板、屏蔽板和机械工装，机械工装包括固定板和固定架；固定架固定在固定板的中心位置，支撑板和屏蔽板分别固定在固定架内；支撑板与固定板相互平行，若干个支撑板沿固定板的周向依次布置，并分别与固定架连接形成支撑层；屏蔽板与支撑板平行并位于支撑板的一侧，若干个屏蔽板沿固定板的周向依次布置，并分别与固定架连接形成第一屏蔽层。
本实用新型的优点和有益效果在于：减少了加速管周边设备所受的辐照剂量，提高了电子辐照加速器的辅助设备的使用寿命；同时还提高了电子辐照加速器室辐射屏蔽装置的牢固度，扩大了电子辐照加速管室辐射屏蔽装置的适用范围。
申请人：上海束能辐照技术有限公司
地址：201403 上海市奉贤区茂园路255号
国籍：CN
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1.5 MeV 电子辐照平台屏蔽改造
1.5 MeV 电子辐照平台屏蔽改造李长园;蔡军;张国庆;王建华;张志宏;徐杰;夏晓彬【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2015(000)009【摘要】针对一台功率为15 kW 的1.5 MeV 电子辐照平台，进行了屏蔽计算分析与改造设计工作。
根据辐照平台厂房布局建立三维模型，使用蒙特卡罗方法进行了相应屏蔽计算。
通过对辐照平台主屏蔽体外光子剂量率的计算，对已有建筑物墙体的屏蔽效果进行评估。
评估结果表明，建筑物四周墙体厚度满足设计要求。
对辐照室和门洞等局部位置进行了屏蔽计算设计，通过对不同屏蔽厚度的计算结果进行比较，给出了满足设计要求的合理可行的设计方案。
为验证屏蔽计算结果，在工程验收阶段，对周围人员活动区域进行了现场测量。
测量结果表明，辐照平台原有主体屏蔽及新增局部屏蔽可使光子剂量率低于设计目标值，满足防护要求。
【总页数】7页(P1715-1721)【作者】李长园;蔡军;张国庆;王建华;张志宏;徐杰;夏晓彬【作者单位】中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800【正文语种】中文【中图分类】TL77【相关文献】1.1.5 MeV电子辐照下高压电缆内带电效应研究 [J], 王俊;李得天;杨生胜;秦晓刚;陈益峰;柳青;陈学康2.一台2.5 MeV电子辐照加速器系统的屏蔽 [J], 宋文杰;陈思富3.1MeV电子辐照对InGaAsP/InGaAs双结电池电学参数的影响 [J], 玛丽娅·黑尼;赵晓凡;李豫东;莫敏·赛来;周东;艾尔肯·阿不都瓦衣提;郭旗4.1 MeV电子辐照对HgCdTe材料红外透射光谱的影响 [J], 周东;林加木;李豫东;乔辉;文林;玛丽娅·黑尼;冯婕;郭旗5.高注量1 MeV电子辐照下InGaAs单结太阳电池退化规律与机制 [J], 慎小宝; 陆书龙; 李豫东; 玛丽娅·黑尼; 赵晓凡; 莫敏·赛来; 许焱; 雷琪琪; 艾尔肯·阿不都瓦衣提; 郭旗因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第35卷第1期原子能科学技术Vol.35,No.1 2001年1月Atomic Energy Science and Technology Jan.2001文章编号:100026931(2001)0120079204一台215Me V电子辐照加速器系统的屏蔽宋文杰,陈思富(中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000)摘要:介绍了一台能量215MeV、流强40mA、功率100kW的电子辐照加速器系统的屏蔽设计。
实际测量结果表明:屏蔽外的辐射水平低于国家标准规定的限值,设计是合理的。
关键词:电子辐照;加速器;屏蔽中图分类号:TL75+2 文献标识码:A电子加速器大部分是低能的(小于100MeV),它们的突出优点是束流功率强,束流和能量在较宽范围内可调,在工农业生产、医疗卫生和科学研究等领域得到广泛应用。
电子束辐照交联已广泛应用到电线电缆工业,它具有低成本、低能耗、无污染、省场地、性能好等优点,现已有几十个国家的一百多台电子辐照加速器投入使用。
215MeV电子在物质中的最大射程为1220mg・cm-2,且呈束状,范围小,易屏蔽,但在运动中受到加速器部件、作为辐照对象的电缆及阻档板和地板等材料的阻挡后,产生很强的韧致辐射。
韧致辐射的最大能量为215MeV,不会产生光致中子[1,2];韧致辐射发散的范围大,成为该加速器的主要辐射防护对象。
1 设计依据中国科学院近代物理研究所与一家电缆厂合作建造的辐照交联电线电缆生产线采用电子加速器作为辐射源,对聚氯乙烯或聚乙烯护套电缆进行辐照,生产性能优越的交联电缆并降低原材料的用量,同时也考虑用以生产热收缩材料和其它辐照工艺产品。
采用引进的ELV型电子辐照加速器,能量为215MeV、流强为40mA、最大功率为100kW。
该生产线布置在一座三层建筑物的一、二层中。
一层为辐照和传输设备等工艺间。
二层布置辐照电子加速器、控制室和其它工艺设备。
加速器室和辐照室的墙和楼板为钢筋混凝土结构,同时也是屏蔽体。
电子束自上而下照射到移动中的电缆上。
辐照室和加速器室屏蔽结构示于图1。
收稿日期:1999209218;修回日期:1999210220作者简介:宋文杰(1939—),男,河北行唐人,副研究员,辐射防护与剂量学专业图1 辐照室平面(a )和剖面(b )图Fig.1 Plane (a )and elevation (b )of the irradiation room2 屏蔽设计该生产线的结构形式、位置等由现场环境和生产工艺等因素限定。
根据设计要求,计算了a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 、h 和i 共9点(图1)处的屏蔽厚度。
其中:a 、b 、c 和e 点分别位于相应立墙外1m 处;d 、f 点在传送带大门外1m 处;g 点在控制室地面高1m 处;h 点在电缆进出口外1m 处;i 点在顶盖上1m 处。
211 剂量限值根据国家标准[3],放射工作人员年剂量当量限值为50mSv 。
按年工作2000h 计,工作人员所在工作现场的辐射水平应低于1215μSv/h ,个人年最大剂量小于20mSv 。
212 屏蔽计算由参考文献[1]得到215MeV 电子束轰击高Z 靶时产生的X 射线发射率:在0°方向(电子束前进方向),D ・I /I =7k Gy ・m 2・A -1・min -1;在90°方向(电子束横断面方向),D ・I /I =215k Gy ・m 2・A -1・min -1。
加速器运行时,电子束在辐照室可能轰击3个目标:1)垂直向下,轰击辐照室的混凝土地面,此时,作为靶材料的是混凝土,其原子序数Z =13,这时的X 射线发射率是由高Z 靶查得的发射率乘以修正因子013;2)轰击阻挡板(不锈钢),Z =26～29,修正因子取015;3)辐照电线电缆(橡皮、塑料、铜、铝等),13<Z <29,修正因子取014。
可以看出:电子束在阻挡板上的X 射线发射率是最高的。
0°方向X 射线发射率虽大,但屏蔽墙的厚度并不由它决定,辐照室四周的屏蔽墙厚度取决于90°方向X 射线的发射率,当I max =40mA 时,D ・I =215k Gy ・m 2・A -1・min -1×015×40mA =50Gy ・m 2・min -1。
215MeV 电子束在90°方向产生的X 射线是一连续谱,它的贯穿特性与等效能量为08原子能科学技术 第35卷117MeV 的电子在0°方向产生的X 射线相近[1]。
因此,在计算屏蔽厚度时,采用117MeV 电子的1/10值层厚度。
由文献[1]得到第1个1/10值层厚度为21cm 混凝土,第2个以后的1/10值层厚度为19cm 。
当电子束自上而下照射时,屏蔽墙厚度取决于90°方向X 射线的透射系数B X (90°),它可用如下关系式描述:B X (90°)=(1.67×10-6H ・m ・s 2)/(D ・Ⅰ・T )其中:H ・m 为屏蔽体外的剂量当量率限值;s 为X 射线源与计算点之间的距离;D ・I 为90°方向X 射线的发射率;T 为居留因子,在工作人员经常活动的地方,T =1,走廊等地,T =1/4,偶有人员活动的地方,T =1/16。
本设计中取T =1,这样,可更具安全性。
1/10n 由下式计算:n =lg (1/B X (90°)) 屏蔽厚度用下式计算:d =d 1+(n -1)d 2其中:d 1为第1个1/10值层厚度;d 2为第2个以后的1/10值层厚度。
图1所示各位置点的屏蔽体厚度计算结果列于表1。
表1 混凝土屏蔽体厚度的计算结果T able 1 C alculation results of shielding thickness(concrete)位置点计算厚度/cm 采用厚度/cm a 124150b126150c124150d115160e11780+50f11680+80+50g7780h122150i 12170+603 实验结果311 屏蔽状况实际测量该生产线已于1997年建成。
在满功率(215MeV ,40mA ,100kW )运行工况下,对建筑物的屏蔽状况进行了实际测量(测量结果包括天然本底)。
测量仪器为ERMB 型高压电离室,测量误差为115%。
有些不易标出的测点分别是:1号点位于地坑前方约30m 右侧的大线放线架处;2号点位于地坑前方约10m 左侧的小线收线架处;3号点位于地坑前方约10m 右侧的小线放线架处;4号点位于地坑外侧5m 处的楼梯口;而其正上方3m 处即为二层平台;办公室1、2等点均在二楼。
测量结果表明:5号点的γ空气吸收剂量率最大,约为13μGy/h ,其他测点的γ空气吸收剂量率为56～2000n G y/h 。
312 本底调查辐照交联电线电缆生产线建在两排车间之间的空地上。
在该生产线建设之前,有关方面曾对建设现场进行了本底调查,在2排车间之间的空地上12个测量点的γ空气吸收剂量率为56～88n Gy/h 。
这一结果对于加速器运行后的环境辐射水平的评价是一重要参照值。
4 讨论1)实际测量结果表明:所有测点的γ空气吸收剂量率均满足国家标准规定要求。
因此,工作人员在这些场合长期工作时,年剂量当量均不超过20mSv 的管理限值,说明屏蔽厚度是足够的,设计是合理的。
18第1期 宋文杰等:一台215MeV 电子辐照加速器系统的屏蔽28原子能科学技术 第35卷2)吸收剂量率较高的地方是地坑处的5号点(电缆进出辐照室的通道),最大处约为国家。
一般情况下,屏蔽墙上留有适当口径和数量的管道引起的辐射泄漏是很标准规定限值的12小的,但考虑到今后的发展(如辐照薄膜等),留下了一条缝,则泄漏较大。
经采取附加屏蔽措施(地坑上用10mm钢板覆盖)后,吸收剂量率已低于1μGy/h。
3)该加速器设在远离居民的地方,周围无农田,环境状况简单。
上述辐射水平不会对居民产生影响。
参考文献:[1] NCRP.Radiation Protection Design Guidelities for0.1～100MeV Particle Accelerator Facilities:NCRP Re2port No.51[R].Washington:Pergamon Press,1977.[2] Petterson HW,Thomas RH.Accelerator Health Physics[M].New Y ork and London:Academic Press,1973.14～114.[3] G B4792284,放射卫生防护基本标准[S]1Shield of an Electron Irradiation AcceleratorWith Energy of2.5Me VSON G Wen2jie,CHEN Si2fu(Institute of Modern Physics,Chinese Academy of Sciences,L anz hou730000,China)Abstract:The principles and calculation methods of shielding layer thickness for an electron irradi2 ation accelerator with maximum energy of2.5MeV and maximum beam intensity of40mA are presented.Practical measurment data show that the radiation level outside the shielding is lower than the national standard,and so the design is reasonable.K ey w ords:electron irradiation;accelerator;shield。