电子高压加速器辐照装置研制

所研制的高压加速器辐照装置有两个主要特点。其一， 将高压倍加器高压电源输出功率大和静电加速器主体结构紧 凑的优点紧密结合。前者的高压倍压电源安装在后者的主体 结构中，并置于充有SF6绝缘气体的钢筒内。此新型结构加速 器输出低能大功率电子束，整体结构紧凑、体积小、自屏蔽、 占地面积小，适于在线辐照加工；其二，一般高压倍压电源 采取50Hz供电，而此装置的高压电源由14KHz中频供电，使其 高压电源体积小。 1 装置设计技术指标
Em Em0 1.7 47.3KV / cm
（3）击穿电场强度 对柱—筒电极系统，在不同气压下SF6气体的击穿场强由 下面经验公式给出，其计算结果列于表1。
Edt为击穿场强（KV/cm），P为气压（MPa）。
Edt 70(10P)0.76
表1 气压P—击穿场强Edt
P（MPa） 0.1 0.2 0.3 0.4
装置的设计技术指标如下： （1）电子束能量350KeV；（2）电子束流强20mA；（3）能量 不稳定度好于±3%；（4）束流不稳定度好于±5%；（5）辐 照剂量80~100kGy；（6）扫描宽度70cm；（7）辐照剂量不均 匀度好于±10%；（8）自屏蔽，在线辐照加工。
2 装置简介 高压加速器电子辐照装置总体布局如图1所示。它
一般高压静电加速器的电子枪（或离子源）、加速管、 高压发生器是封闭在钢筒内，并充有高气压绝缘气体。因此， 整个加速器结构紧凑、体积小。但静电加速器的高压是利用 输电带（或梯、链）向高压电极充电形成的，其充电能力小， 致使加速器输出功率小，难用于辐照加工生产中。
所研制的高压辐照加速器经精心设计，将上述两种加速 器的技术优势紧密结合，即将大功率高压倍压电源代替输电 带，并安装在静电加速器的紧凑主体结构中。整个加速设备 置于钢筒内，并充以高气压六氟化硫。此新型结构加速器输 出功率大、体积小、自屏蔽、适于在线辐照生产，并总造价 低。高压加速器总体结构如图2所示。
高压电源 绝缘支柱 高压中板 电子枪 加速管 磁透镜
图2 高压加速器总体结构
2.2 加速器主体尺寸确定和电场计算 （1）主体尺寸确定 由于高压倍压电源径向尺寸较大，因此，围绕它的加速
器主体上的均压环直径不能太小，取ф70cm；由于加速器要 求自屏蔽，为了有效屏蔽射线辐射，钢筒壁厚要大于4cm，因 此，钢筒直径不能太小，否之，难于卷筒加工，取钢筒内径 ф100cm。
（2）最大电场强度 加速器安装上均压环后，加速器简化为一柱体，外套钢 筒。因此，电场为两个同轴圆柱间的电场。经验公式给出加 速器主体表面的最大场强：
Em0 v r ln R 27.8KV / cm r
其中：高压V—350KV；均压环半径r—35cm；钢筒半径R— 50cm。
另考虑对圆截面均压环形成柱面的修正，修正系数取1.7， 最大场强：
丝，灯丝加热变压器3.5V/35A，由一台1KW，2.5KHz中 频电源经400KV隔离变压器供电。从加速管的电阻分压 中获18KV做电子枪引出电压。电子枪自身最大引出电 子束可达80mA。
加速管为金属陶瓷焊接加速管，加速管电梯度 13KV/cm。在加速管内真空好于5×10-5Pa，外部SF6气 体压力大于3atm条件下，加速管可耐压370KV。
引言
辐照加工产业是国民经济新的增长点。辐照加速器是辐 照加工产业的至关重要设备。低能大功率加速器是辐照加速 器的发展方向之一。它广泛用于材料改性、涂层固化、橡胶 硫化、烟气净化、消毒灭菌等领域。
研制本装置的目的是辐照生产医用塑料膜。在医院输液 治疗中，长期采用玻璃瓶装药液，现在许多大医院改用塑料 袋，具有很多优越性。一般塑料袋在高温、高蒸汽压下消毒 灭菌时会变软，起皱，大量医用塑料袋的原膜材必须从国外 购买。因此，国内研制和生产医用塑料膜材势在必行。生产 医用膜材的最关键工艺是用低能电子束辐照塑料膜。国内一 厂商用此台电子辐照装置，生产出合格的医用输液膜材并投 放市场，填补了镜、扫描 磁铁和扫描真空盒等组成。
图1 高压加速器电子辐照装置总体布局
2.1 加速器总体结构设计 加速器必须结构紧凑、体积小、并要自屏蔽和在线辐照。 一般高压倍压加速器功率大，但工作在大气环境中，电
击穿场强低。因此，高压电源、加速管、绝缘构架等设备庞 大，占地面积和空间大；为防止射线辐射，要建造墙厚1m多 的大屏蔽厂房，造价高。大气型高压倍压加速器难于实现在 线辐照加工。
350KeV電子高壓加速器 輻照裝置研製
秦久昌 崔 山 周文振 崔志鹏 史政虎 吕忠诚 陈尚文 张立峰 崔宗渭 黄 俊 尹 蒙
原子高科股份有限公司
报告内容
引言 1. 装置设计技术指标 2. 装置简介
2.1 加速器总体结构设计 2.2 加速器主体尺寸确定和电场计算 2.3 电子枪和加速管 2.4 高压倍压电源 2.5 扫描磁场和真空盒 2.6 控制系统 3. 装置调试 3.1 减少中频电源无功功率 3.2 改善钛窗冷却 3.3 提高辐照剂量均匀性 4. 結果
2.4 高压倍压电源 高压倍压电源由隔离变压器、中频电源、升压变压器和
倍压塔组成，其工作原理如图3所示。
3相 380V
隔离 变压器
中频 电源
升压 变压器
-350KV
高压 倍压塔
稳压反馈
图3 高压电源工作原理
隔离变压器用于隔离中频电源对电网，及电网对中频 电源的干扰。
由于所研制的加速器要求采取自屏蔽，位于钢筒内的 升压变压器和倍压塔的体积必须小，因此，采取中频供电。 中频电源输出电压0~400V，工作频率20KHz，功率35KW。对 称线路6级高压倍压，输出350KV/40mA。 2.5 扫描磁场和真空盒
(KV/cm) 71.5 121.2 164.9 205.3
由上粗略计算可知，加速器主体均压环和钢筒直径分 别取ф70cm和ф100cm，SF6工作气压取3atm，当加速器高 压为350KV时，击穿场强远大于加速器表面最大场强，即 击穿电压大于工作电压。因此，加速器在350KV下可稳定 运行。
2.３电子枪和加速管 电子枪为二极电子枪，其阴极为直热盘香式铼钨