全臥式低能自屏蔽加速器的研制

朱煥錚　許森飛　陸潔平　李建輝　陳建博

摘 要：近年來汽車工業、電子行業的快速發展，POF熱收縮薄膜市場的興起，帶動低能電子加速器快速發展，國內外多個加速器器制造廠家紛紛投入低能自屏蔽電子加速器的研發中；文章主要介紹一種全新機型，一種全臥式低能高頻高壓型自屏蔽加速器，以下簡稱全臥式自屏蔽加速器，簡單介紹了該類型加速器的概念、結構及特點。

關鍵詞：電子加速器；低能；自屏蔽；臥式角尺型

1概述

中國國內高頻高壓型電子加速器經過30年的生產消化，目前電子加速器性能已經比擬美國IBA產品，甚至某些性能已經超過其同類產品。在低能電子加速器中，0.5MeV和0.8MeV自屏蔽加速器應用最為廣泛，電子加速器性能也有了很大的提升。但是在追求電子加速器高性能的同時忽略了電子加速器結構優化和輻照產品的適用性，結構布局一直沿用了傳統方式，并沒有太大的改變。

優化電子加速器的結構，迎合市場發展、在提升加速器性能的同時，充分掌握電子加速器理論、結構、力學和工藝等各方面知識；從而合理性、適用性和安全性出發，開發不同結構的電子加速器，以滿足不同的產品和使用要求。

根據輻照產品的不同和電子加速器結構特點開發自屏蔽體和束下傳輸裝置，以達到不同產品的輻照要求，具有結構緊湊、操作方便、維修簡單和安全可靠等特點。

2 全臥式自屏蔽電子加速器結構

2.1 全臥式加速器。全臥式結構采用角尺型全臥式結構。角尺型全臥式結構（見圖1）是國內加速器制造企業吸收國外角尺型電子加速器技術，在角尺型電子加速器技術的基礎上自主研發的一種全新機型。

角尺型結構設計時將高頻高壓電源與加速管束流引出分成兩個部分，在結構布置上形成直角連接，采用臥式角尺形設計，只需對電子加速管及束流引出部分進行屏蔽，而高頻高壓電源部分不需要屏蔽，高頻高壓電源部分臥式結構，便于維修內部倍壓系統及高頻電極板組件，并且由于加速管置于獨立鋼筒內，二者互不干擾，檢修調試時更便于判斷故障點所在。

角尺型全臥式電子加速器是將角尺形電子加速器垂直安裝的加速管及束流引出部分水平安裝。在技術上克服電子加速器加速管、倍壓系統水平安裝變形、加速管鋼筒水平移動、鈦窗及真空管件水平安裝等問題。（1）加速管水平安裝是此類型電子加速器重點解決問題，支撐機構保證加速管水平安裝的變形問題，并且支撐機構必須保證絕緣要求。（2）倍壓系統、高頻電極板臥式安裝同樣需要保證支撐問題，保證強度要求和變形量要求。（3）鈦窗與真空管道水平安裝，重點考慮各密封面密封圈的更換，由于在輻照的過程中產生大量的臭氧，臭氧具有高腐蝕性，必須考慮更換的便捷性。

2.2 自屏蔽體。屏蔽體采用前后開合結構，前半部分屏蔽體內部安裝束下傳輸裝置，可通過走行腳輪電機帶動前后移動。后半部分屏蔽體安裝鈦窗及真空管件，所有預埋穿線孔設定在一個集成屏蔽盒里，整體安裝在后半部分屏蔽體內后下方。由于臥式結構，鈦窗水平安裝架空在屏蔽體中部，因此在屏蔽體內部鈦窗的上下左右位置非常寬敞，維護檢修方便。屏蔽體整體結構采用矩形設計，形狀規則，屏蔽計算簡單，制造方便。按照國標定義，任何一年的有效劑量為50mSv。而根據最優化原則，屏蔽防護設計時，職業放射工作人員的年劑量目標值不高于5mSv。

2.3 束下傳輸系統。從圖2可以看出，束下傳輸裝置安裝在屏蔽體前半部分里面，成垂直安裝狀態，輥筒軸穿過屏蔽體在屏蔽體外端安裝滾動軸承，所有傳動部件均安裝在屏蔽體外面，保證所有旋轉部件和傳動部件不被電子束照射和臭氧腐蝕，保證相關部件的使用壽命。由于屏蔽體內空間較小，熱量得不到及時散發，在大束流輻照的過程中，屏蔽體內部溫度較高，因此輥筒內部必須通水冷卻，并且需要對分線輥等不通水部件進行吹冷卻風冷卻。需有穿線或片的時候，屏蔽體前半部分移出，整個束下傳輸裝置暴露在面前，操作人員只需站在地上即可進行穿線作業。

3 結構特點

3.1 操作。束下傳輸裝置采用垂直安裝結構，整體安裝在屏蔽體的前半部分，在進行穿線、穿片操作時，把屏蔽體前半部分電動移出即可，操作簡單、安全可靠。采用角尺型結構設計，高頻高壓電源部分無需屏蔽處理，只需對加速管鋼筒進行屏蔽即可達到屏蔽要求，由于加速管鋼筒上沒有接線口等不規則接口，屏蔽處理簡單、方便。并且節省屏蔽材料，從而降低設備成本。

3.2 檢修維護。全臥式自屏蔽加速器高頻高壓電源部分和加速管束流引出部分均為水平安裝，在維修時，沿鋼筒底板軌道方向移出鋼筒即可對上述鋼筒內部元器件進行檢修，并且維修人員無需爬高、無需吊裝，在地上即可進行操作。鈦箔是電子加速器的易損元件，需要定時更換或檢修，由于鈦窗水平放置后，維修人員只要站在鈦窗前面即可操作。整改鈦窗暴露在面前便于真空檢漏、更換鈦箔和觀察鈦箔使用情況。

3.3 廠房要求。由于加速器采用角尺型全臥式結構，加速器整體高度很低，設備高度主要考慮束下結構尺寸要求后的屏蔽體高度。并且無需配備行吊等起重設備。全臥式自屏蔽加速器在設計時充分考慮用戶立場，在屏蔽體上把臭氧風機、鈦窗冷卻風機安裝位置、管道走向等輔助設備集成設計。用戶只要考慮地面承重問題，無需做管道預埋等輔助工作。

4 結束語

隨著電子加速器的不斷成熟，在追求電子加速器性能的同時必須對電子加速器的結構、用途、工藝特點等，從用戶的角度出發，不斷優化電子加速器結構，只有這樣才能進一步的迎合市場需求和時代的發展。

參考文獻

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