電子輻照加速器輻射防護(hù)關(guān)鍵問題研究中文摘要

：電子輻照加速器現(xiàn)在我國(guó)輻照加工、食品保鮮、農(nóng)業(yè)育種、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，并在我國(guó)迅猛發(fā)展。用該類加速器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代替行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的需求也越來越迫切。最新研究表明：在電子輻照加速器的屏蔽設(shè)計(jì)中通常使用的NCRP某些經(jīng)驗(yàn)公式針對(duì)該類加速器需要進(jìn)行細(xì)化和修正；同時(shí)發(fā)現(xiàn)迷宮內(nèi)劑量衰減趨勢(shì)與模型中使用的距離平方反比規(guī)律也有所不同；并且單純地靠增加管道與墻體的角度來降低輻射水平的做法已收效甚微等。本項(xiàng)目將以電子輻照加速器為研究對(duì)象，通過理論分析、計(jì)算機(jī)模擬以及大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)量等方法和手段，運(yùn)用電子輻射劑量學(xué)及粒子輸運(yùn)理論的原理和方法，結(jié)合目前市場(chǎng)上電子輻照加速器的運(yùn)行資料，探討電子輻照加速器在輻射防護(hù)方面的一些關(guān)鍵問題（如源項(xiàng)、迷宮、管道和通風(fēng)設(shè)施等的設(shè)計(jì)等）。項(xiàng)目通過該類加速器在輻射屏蔽設(shè)計(jì)方面的關(guān)鍵問題研究，可以為完善該類輻照加速器的屏蔽設(shè)計(jì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建立積累一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

電子輻照加速器現(xiàn)在我國(guó)輻照加工、食品保鮮、農(nóng)業(yè)育種、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，并在我國(guó)迅猛發(fā)展。用該類加速器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代替行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的需求也越來越迫切。在電子輻照加速器的屏蔽設(shè)計(jì)中通常使用的NCRP某些經(jīng)驗(yàn)公式針對(duì)該類加速器需要進(jìn)行細(xì)化和修正，同時(shí)發(fā)現(xiàn)迷宮內(nèi)劑量衰減趨勢(shì)與模型中使用的距離平方反比規(guī)律也有所不同，并且單純地靠增加管道與墻體的角度來降低輻射水平的做法已收效甚微等。 本項(xiàng)目以常用的電子輻照加速器為研究對(duì)象，開展了加速器機(jī)房、迷宮、貫穿管道以及通風(fēng)設(shè)施等位置的屏蔽特性研究，得出了如下結(jié)論：主機(jī)室的屏蔽設(shè)計(jì)可以不必考慮加速管沿程束流損失對(duì)主機(jī)室的劑量影響；電子在輻照室內(nèi)由于軔致輻射產(chǎn)生的X射線通過屏蔽墻透射到主機(jī)室，對(duì)主機(jī)室輻射場(chǎng)的貢獻(xiàn)也非常小，可以不予考慮；主機(jī)室內(nèi)輻射場(chǎng)的主要貢獻(xiàn)來源于輻照室內(nèi)的電子打靶后的散射輻射場(chǎng)通過加速管道孔散射至主機(jī)室內(nèi)而產(chǎn)生的輻射場(chǎng)；影響主機(jī)室內(nèi)輻射場(chǎng)強(qiáng)度的因素主要是主機(jī)室與輻照室之間加速管道孔的大小以及孔道內(nèi)屏蔽材料的多少。另外，對(duì)加速器主機(jī)室內(nèi)漂移管周圍輻射場(chǎng)進(jìn)行了分析研究，提出了主機(jī)室內(nèi)垂直方向的輻射場(chǎng)受地板通孔形狀和尺寸的影響較小，隨著高度的增加，吸收劑量率基本是同量級(jí)上的平緩降低；水平方向上同一位置的吸收劑量率與通孔尺寸呈反比關(guān)系；對(duì)加速器輻照室的迷宮的建造和屏蔽設(shè)計(jì)以及屏蔽體預(yù)埋管道處輻射場(chǎng)進(jìn)行了分析研究。本研究成果已經(jīng)作為工業(yè)輻照加速器的屏蔽設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的參考標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。 2100433B

它同鈷源輻照一樣，具有常溫、無(wú)損傷、無(wú)殘毒、環(huán)保、低能耗、運(yùn)行操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、適宜于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。與鈷源相比，其最大優(yōu)點(diǎn)是輻照束流集中定向，能源利用充分，輻照效率高，不產(chǎn)生放射性廢物。隨著鈷源售價(jià)的飛漲、廢源處理費(fèi)用的上升，電子加速器輻照裝置具有明顯的價(jià)格和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。用能量為l0MeV的高功率電子加速器建設(shè)高能電子輻照中心，在發(fā)展輻照加工產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，開展輻照工藝和輻照新領(lǐng)域的研究，在國(guó)內(nèi)外都是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)和開拓性的工作，具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和不可估量的潛在價(jià)值，是國(guó)際上倍受關(guān)注的高科技領(lǐng)域之一。

用射線來輻照代表著國(guó)際加工業(yè)的發(fā)展方向。電子加速器技術(shù)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品或農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行輻照加工，主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

1) 利用電子束輻照快速晶閘管、芯片，可改變優(yōu)化產(chǎn)品的性能。

2) 降解水產(chǎn)品、蜂制品中殘留氯霉素，達(dá)到出口國(guó)的農(nóng)藥殘留衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3) 農(nóng)副產(chǎn)品、食品、海、水產(chǎn)品的保鮮。達(dá)到殺菌、殺蟲、抑制發(fā)芽、延長(zhǎng)貨架期的目的。

4) 一次性醫(yī)療衛(wèi)生用品的消毒滅菌（醫(yī)用敷料、紗布、手套、手術(shù)用醫(yī)療器械等）

5) 中成藥、保健品的殺菌利用電子束，能有效殺死中成藥、保健品中的各種有害病菌，達(dá)到實(shí)用衛(wèi)生要求。

6) 黃玉、珍珠、水晶致色，提高產(chǎn)品品質(zhì)，增加產(chǎn)品附加值。

7) 高分子材料的降解。利用電子束降解PTFE，獲取微米級(jí)和納米級(jí)超細(xì)粉。

8) 可用于酒類的輻照陳化等。

9) 寵物飼料的殺菌。利用電子束能有效殺死寵物飼料中各種細(xì)菌，特別是沙門氏菌。從而達(dá)到寵物食用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

10) 各種玩具的殺菌。為了保證各種玩具在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的細(xì)菌污染會(huì)直接影響到兒童的身體健康，要對(duì)它進(jìn)行電子束殺菌，從而達(dá)到衛(wèi)生要求。

11) 化妝品原料中的有害菌和化妝品在生產(chǎn)中因污染產(chǎn)生的細(xì)菌將對(duì)皮膚帶來潛在危險(xiǎn)，而高溫滅菌又會(huì)破壞化妝品自身的特性，影響其質(zhì)量，利用電子束滅菌是在常溫下進(jìn)行的，對(duì)于不耐高溫的化妝品是一種理想的滅菌方法。

12) 商品養(yǎng)護(hù)（防霉）。各種商品經(jīng)電子束輻照后可起到防霉作用，從而達(dá)到對(duì)商品的養(yǎng)護(hù)。

和一般的用伽瑪射線來進(jìn)行輻照加工不同，利用加速器進(jìn)行輻照的優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)是：

1) 快速輻照。輻照加工時(shí)間短，例如對(duì)一箱產(chǎn)品殺菌，耗時(shí)僅1分鐘；而用伽瑪源輻照可能要數(shù)十分鐘。

2) 吸收劑量均勻。采用動(dòng)態(tài)的傳送裝置，產(chǎn)品吸收劑量的不均勻度<5%。一次性大批量加工也可以小批量加工，加工方式靈活而且加工速度快。

3) 無(wú)任何毒性和殘留，不添加任何化學(xué)試劑，不影響產(chǎn)品原有成分和品質(zhì)。

4) 可事先對(duì)產(chǎn)品密封包裝，在輻照時(shí)不拆產(chǎn)品包裝箱。能快速、安全通過。無(wú)二次污染。

5) 無(wú)環(huán)境污染。關(guān)機(jī)后無(wú)射線。安全可靠！而用伽瑪源存在源的浪費(fèi)和廢源的處理問題。

6) 降解水產(chǎn)品、蜂產(chǎn)品中殘留氯霉素。

7) 投資低，產(chǎn)出高。鈷源的國(guó)際價(jià)格是2美元/居里，100萬(wàn)居里的鈷源是200萬(wàn)美元合計(jì)人民幣1600萬(wàn)元，而同等發(fā)射功率的15KW的加速器其價(jià)格在1000萬(wàn)人民幣左右。

應(yīng)用電子束直線加速器建立以處理食品、飲料、藥材、醫(yī)用器械等的輻照中心，對(duì)于提高食品質(zhì)量，保證食品安全，擴(kuò)大出口，具有重大意義，將會(huì)對(duì)我國(guó)特別是輻照中心周邊地區(qū)帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，電子束直線加速器將會(huì)在一定領(lǐng)域逐漸替代以鈷源為放射源的輻照裝置。

國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)

? 加速器產(chǎn)品當(dāng)前市場(chǎng)量預(yù)測(cè)可年產(chǎn)3~5臺(tái)，產(chǎn)值1500萬(wàn)元~2500萬(wàn)元，隨著市場(chǎng)開發(fā)，數(shù)年后可年產(chǎn)10臺(tái)以上；

? 作為幅照加工中心，4KW加速器用于100kGy劑量的高分子材料加工，其加工能力約100kg/ h；用于10kGy消毒滅菌加工，加工能力約1噸/h；用于214Gy食品保鮮，加工能力約5噸/h。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)。

投資規(guī)模及設(shè)備需求

? 生產(chǎn)加速器形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)能力需投資1000萬(wàn)元~1500萬(wàn)元。

? 建立加速器輻照中心約需投資800~1000萬(wàn)元，其加工能力超過100萬(wàn)居里的鈷－60源。

所需主要原材料普通材料生產(chǎn)工藝流程：

? 生產(chǎn)加速器的工藝流程主要是整機(jī)總裝、總調(diào)。加速器部件主要由外協(xié)加工解決。

? 輻照中心生產(chǎn)工藝流程：把產(chǎn)品置于全自動(dòng)流水線上,連續(xù)輻照即可。

利用高能電子直線加速器技術(shù)來進(jìn)行輻照加工項(xiàng)目，不但可以將它應(yīng)用在化工產(chǎn)品方面，而且也可以用在農(nóng)產(chǎn)品加工以及醫(yī)療事業(yè)方面。對(duì)提升區(qū)域內(nèi)的工農(nóng)業(yè)檔次、加大本地區(qū)產(chǎn)品的出口力度、推動(dòng)外向型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有極大的作用！

當(dāng)今從事輻照的裝置，一種是利用鈷－60伽瑪源，一種是利用加速器。他們兩者的比較，從射線的發(fā)射功率上來講，14KW的加速器，相當(dāng)于100萬(wàn)居里的鈷－60放射源；但由于鈷－60源是呈球形狀發(fā)射射線，所以對(duì)射線的利用率低，大約只有20%，其它方向的射線都被浪費(fèi)，而加速器的射線方向是一個(gè)方向，對(duì)射線的利用率高，達(dá)93%以上。所以如果將射線的利用率考慮在內(nèi)，則14KW的電子加速器至少相當(dāng)于200－300萬(wàn)居里以上的放射源的加工能力。而在相同加工能力下，直線加速器輻射源的建源費(fèi)用和輻照加工成本只需鈷－60源的l/2~l/3。2100433B