高能电子辐照灭菌技术

加速器方案设计
总体方案描述： 总体方案描述： 电子枪产生的电子束流通加速管时，电子 束在加速管里面不断获得微波能量而加速， 最后加速到高能、高功率的电子束从加速 管出口输出，再进入扫描盒，利用扫描磁 场将电子束流扫开成一定的宽度，从输出 窗引出，对运动的被照物件进行辐照。 高能电子束照射在重金属靶上，产生韧致 辐射，利用其转换成的高能X射线照射被辐 照物品，穿透能力则大大增加。
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加速器产品应用背景 电子加速器是最主要的辐射源， 电子加速器是最主要的辐射源，广泛 应用于工业、农业、医疗卫生、 应用于工业、农业、医疗卫生、环保等 领域。 领域。形成了一个非常重要的产业即辐 照加工产业。 照加工产业。 在核技术应用产业发展中， 在核技术应用产业发展中，加速器是辐 照加工产业的基础和关键，因此， 照加工产业的基础和关键，因此，电子 辐照加速器生产与制造占有突出地位。 辐照加速器生产与制造占有突出地位。
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加速器运行情况
从2007年12月18日到2010年6月18日，该加 速器已经累计运行30个月，开展了医疗器 械、方便面调料、保健品等物品工业化辐 照加工，创造了较好的经济效益和社会效 益。 辐射加工运行使用证明，该系统有很好的 可靠性、稳定性，完全满足工业化生产要 求。
10 15-25
0.20 0.25
15-25 25
48 40
2160-1294 1294
食品辐照加工能力
辐照产品名称 辐照剂量（kGy） 辐照剂量（kGy）
传送速度 （cm/s）
加工能力 (吨/时) 吨时 15kW 324 64.8
根茎类食品抑止发芽 谷物豆类杀虫害 进口食品杀虫检疫处理 果蔬保鲜处理 生禽畜肉杀菌及寄生虫 生水产品杀菌及寄生虫 熟肉制品提高卫生质量 脱水蔬菜和调味杀菌 商品防霉处理
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加速器方案设计
该加速器设计原则
产品化，实用化 傻瓜化，工程化 可靠性，稳定性 安全性，经济性
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加速器产品开发背景
辐照消毒灭菌发展趋势
发达国家，在消毒灭菌市场中， 发达国家，在消毒灭菌市场中， 辐照消毒占据了将近80%的份额； 80%的份额 辐照消毒占据了将近80%的份额； 在辐照消毒灭菌领域中， 在辐照消毒灭菌领域中，国际上 以电子加速器产生的高能电子束灭 菌方法正在成为发展趋势。 菌方法正在成为发展趋势。
加速器 厂房参数
（1） 厂区面积：15亩 （2） 厂房面积：4000m2 （3） 屏蔽区间面积：470m2 （4） 屏蔽墙厚度：0.5-3m
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加速器
辐照加速器装置系统的安全
1．人身安全 1）开机前的警铃预告 2）开机时的警灯提示 3）开机前的电话联系 4）紧急情况下的急停钮 5）各人与系统的超剂量报警 6）出束前辐照厅安全巡检 7）监视器系统的保证 8）门连锁 9）操作前的培训 10）严格的安全规章制度 2．机器安全连锁 1）高压过流的保护连锁 2）水压、过压和欠压连锁 3）气压、过压气压连锁 4）真空连锁 5）扫描磁铁连锁 6）传输链连锁 7）调制器门连锁
加速器方案设计
高能大功率电子辐照加速器是多学科综合 性工业生产设备,它涉及强流长寿命电子枪、 性工业生产设备,它涉及强流长寿命电子枪、 微波射频、高压脉冲电源、高真空、 微波射频、高压脉冲电源、高真空、计算 控制、机械、磁场、电子学、 机、控制、机械、磁场、电子学、辐射剂 量学等十几个专业技术， 量学等十几个专业技术，任何一部分出现 问题都将影响加速器正常运行。 问题都将影响加速器正常运行。 对高能大功率电子辐照加速器设计、制造、 对高能大功率电子辐照加速器设计、制造、 调试等提出了相当高的产品化要求。 调试等提出了相当高的产品化要求。
环保局测试结果: 环保局测试结果:
在厂房采样14个点，全部达标，漏剂量 约为0.1µSv/h，远小于国家漏剂量标准。
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加速器性能测试
专家组测试结果: 专家组测试结果:
束流能量: 束流能量: 平均束流 重复频率: 重复频率: 平均束流功率: 平均束流功率: 束流稳定性: 束流稳定性: 束流扫描宽度: 束流扫描宽度: 脉冲宽度: 脉冲宽度: 传输链速度: 传输链速度: 10.38MeV 1.57mA 1010-650Hz 16.2kW(360Hz) 20kW（450Hz） 20kW（450Hz） ±1% 1000mm 14.8μs 1-15m / min 可调
高能大功率电子加速灭菌及 爆炸物核探测系统
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报告内容
10MeV电子辐照加速器产品开发背景 10MeV电子辐照加速器产品开发背景 10MeV电子辐照加速器产品-各系统 10MeV电子辐照加速器产品电子辐照加速器产品 10MeV电子辐照加速器产品性能测试 10MeV电子辐照加速器产品性能测试 10MeV电子辐照加速器产品运行情况 10MeV电子辐照加速器产品运行情况
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加速器
高能大功率电子辐照加速器设计指标
能量： 能量： 束流（平均） 束流（平均）： 束流平均功率： 束流平均功率： 重复频率： 重复频率： 脉冲宽度: 脉冲宽度: 束流稳定性： 束流稳定性： 束流剂量稳定性： 束流剂量稳定性： 扫描宽度： 扫描宽度： 能够24小时连续稳定运行 能够24小时连续稳定运行 24 10MeV 10MeV 1.5-2mA 15-20KW 15-20KW 10-650Hz 10-650Hz 1414-16µs 3% ≤5 % 1000mm 1000mm
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Hale Waihona Puke Baidu
加速器产品开发背景
高能电子束辐照特点
“冷杀菌”、“冷处理”； 冷杀菌” 冷杀菌 冷处理” 不改变外形； 不改变外形； 良好的保鲜效果； 良好的保鲜效果； 辐照处理食品能耗低； 辐照处理食品能耗低； 对环境的污染小。 对环境的污染小。
加速器
控制系统
可手动和自动 控制；集成数 控制； 据库； 据库；实现远 程监控加速器 与传输链一体 化控制。 化控制。
加速器配套系统
传输链
（1） 传输链高度：550mm （2） 传输链宽度：1000mm （3） 传输链速度：1-15m/min （4） 传输链距钛窗表面高度：835mm （5） 传输链长度：70000mm
10MeV电子加速器辐照加工能力 10MeV电子加速器辐照加工能力
医疗用品 平均密 度 g/cm3
0.1 0.15
剂量 kGy
双面照 最佳厚度 cm
45+45 35+35
公斤/ 加工能力 (公斤/时) 15kW
3240 2160-1294
药杯药碗等 一次性注射 器、输液袋 无纺布及棉 制品 乳胶手套
0.1 0.5 0.5 1.0 3.0 3.0 6.0 8.0 5.0 0.8-4 0.6-3 10 5-20 2-8
64.8 32.4 10.8 10.8 5.4 4.05 6.48
该加速器辐射加工能力
假设医疗用品灭菌辐照剂量为25 假设医疗用品灭菌辐照剂量为25 kGy,产品密度为 产品密度为0.15g/cm kGy,产品密度为0.15g/cm3，年处 理能力可达70000立方米。 70000立方米 理能力可达70000立方米。 每年可辐照产品3万余吨。 每年可辐照产品3万余吨。 产值：2000万元。 产值：2000万元。 万元
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加速器产品开发背景
为了使我国辐照加工产业有个跨越发展， 为了使我国辐照加工产业有个跨越发展，需要 高能大功率电子辐照加速器生产的产业化。 高能大功率电子辐照加速器生产的产业化。 研制目标：10MeV/15-20kW高能大功率电子辐 研制目标：10MeV/15-20kW高能大功率电子辐 目标 MeV/15 照加速器并实现规模化生产能力， 照加速器并实现规模化生产能力，有助于加速 规模化生产能力 器产业链的进一步快速发展。 器产业链的进一步快速发展。 2004年获得国家发改委首批民用非动力核技术 2004年获得国家发改委首批民用非动力核技术 应用产业化专项： 应用产业化专项： 大功率电子辐照加速器产业化基地建设 （总投资5200万元） 总投资5200万元） 5200万元
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高能电子束辐照特点
E-beam
X-ray
加 速 管
电子束被加速 到10 MeV
电子枪
扫描磁铁
加 速 管
电子枪
扫描磁铁 电子被加速到9 电子被加速到9 MeV
被辐照产品t 被辐照产品
转换靶
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加速器产品开发背景
电子加速器与传统的同位素放射源相比： 电子加速器与传统的同位素放射源相比： 更安全和环保； 更安全和环保； 高能大功率电子辐照加速器更适合工业化大批量 辐射加工，生产能力强； 辐射加工，生产能力强； 电子加速器产生的射线具有可控、能量高、 电子加速器产生的射线具有可控、能量高、无核 废物、不危害环境， 废物、不危害环境，是符合可持续发展要求的理 想辐射源。 想辐射源。 国内外辐照装置发展应用已经证明： 国内外辐照装置发展应用已经证明：采用高能大 功率电子加速器作为辐照装置是辐射加工产业发 展的必然趋势。 展的必然趋势。
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加速器配套系统 传输链特点
（1） 扫描速度可调1-15m/min，相应于30kGy-1kGy （2） 束下被照物集中、照前、照后被拉开，便 于功率利用和搬运 （3） 束下传输链可升降，升降距离为0-400mm （4） 进口处有180o翻转机构，可实现1个/3秒 （5） 两个移行机构，确保翻转后，被照箱左右翻转 （6） 导向功能使被照物对准扫描宽度 （7） 限高，确保被照物安全
加速器系统
高能大功率电子辐照加速器
加速器主体
束下装置
加速器系统
大功率脉冲调制器
图9 高频电源系统柜
图10 高压脉冲电源及 束调管
加速器系统
高能大功率电子辐照加速器
传输链
控制台
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加速器性能测试