基于直线返波型加速管的大功率辐照加速器研制

针对产业的快速发展及用户端对辐照加速器提高单位产能、节约成本、丰富功能性等方面的迫切需求,研制一款新型高功率、高效率且电子束可调的电子辐照加速器系统。首先引入了等梯度返波管的设计概念,对缩短建场时间、降低功率反射和提升加速结构分流阻抗以及解决束流崩溃问题进行了探索和研究,采用了HFSS对返波加速管进行了3维电磁场仿真,并制造了加速管实物。大功率固态调制器采用Marx发生器形式,采用零电流开关(zero current switch,ZCS)充电,结合FPGA控制绝缘栅双极晶体管(insulate-gate bipolar transistor,IGBT)形成脉冲高压。最终以返波加速管为核心,匹配微波系统、扫描系统、固态脉冲调制器系统等,完成了辐照加速器系统的研制。测试结果表明,系统能量为10.28 MeV,一般工况的功率为24.672 kW,最大功率为28.4 kW,满足设计要求。直线返波加速管配合大功率固态调制器研制的辐照加速器系统技术方案可行,形成的产品实现应用,为电子束辐照技术的发展提供了有力的支撑。

工业辐照加速器迷道辐射场分布研究

针对目前常用的工业辐照加速器,通过现场监测和理论分析等方法,对加速器迷道内辐射场主要影响来源进行分析,在实际测量的基础上,对迷道辐射场分布情况进行模拟分析和量化研究。迷道内纵向辐射场分布较均匀,第一段迷道,迷道内的辐射场主要来源于迷道内的散射线,而透射线对其影响很小;对于第二段迷道,迷道内的辐射场主要来源于迷道内的散射线和透射线,而且两者贡献相当。该文研究成果为该类加速器迷道辐射场分布提供了有价值的参考和数据,对完善该类辐照加速器辐射防护标准体系有着重要的现实意义。

辐照加速器扫描磁铁电源的研制

介绍了科大创新工业辐照加速器中扫描磁铁电源的研制方案,包括三角波励磁电流线性度的考虑,三角波调制器的原理以及基于单片机的控制系统和工业辐照环境下软硬件方面所采取的抗干扰措施,介绍了一种输出电流峰–峰值20A、扫描频率为50Hz的连续三角波的工业辐照加速器扫描磁铁电源的基本原理与设计考虑。

工业辐照加速器扫描磁铁电源的研制

分析了工业辐照加速器扫描磁铁的三角波励磁电流的选取。介绍了一种输出电流峰-峰值20A、扫描频率为20～50Hz的连续三角波的工业辐照加速器扫描磁铁电源。阐述了三角波调制器的原理、三角波线性度、基于单片机的控制系统以及其在工业辐照环境下采取的抗干扰措施。理论和应用均表明该设计具有很好的辐照均匀度。

加速器电子束辐照技术在污水处理中的应用

对电子束辐照技术的机理、辐照加速器装置及电子束辐照技术在污水处理中的研究应用现状进行了总结介绍,并对加速器电子束辐照技术的优缺点进行了分析。高能电子束的可控性能好,反应速率快,技术相对成熟,应用范围广,且不产生二次污染,特别是对一般技术难以降解处理的有毒物质,具有较好的技术和经济可行性。最后对加速器电子束辐照技术的大规模应用前景和研究重点进行了展望。

高能电子辐照加速器束下传输系统的防护设计与研究

结合工程项目实际,介绍了工业辐照加工领域高能大功率电子辐照加速器束下传输系统的设计,从满足安全防护的角度并结合对辐照加工工艺的要求出发,系统阐述了加速器束下电气传动系统的机械结构防护设计、电气控制方面的防护策略与实现、以及和加速器互锁控制保护等诸方面内容。

电子辐照加速器束流扫描均匀化研究

本文对标准三角扫描波形产生的扫描不均匀度进行了理论推导,并给出了直观的图形函数。由于扫描磁铁感性负载的特性,其方波输入电压的扫描波形本质上应为指数波形,对其进行了理论公式推导,结果表明,指数波形的扫描不均匀度与标准的三角波形的扫描不均匀度是相同的。

一台2.5MeV电子辐照加速器系统的屏蔽

介绍了一台能量 2 5MeV、流强 4 0mA、功率 10 0kW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。

基于PLC的高能电子辐照加速器束下传输控制系统

根据高能电子辐照加速器束下传输系统的实际需要,提出了基于可编程序控制器(PLC)的束下传输控制系统的结构原理、工作过程、硬件和软件的设计。系统采用两级结构,PLC作为控制系统的直接控制级,触摸屏作为人机交互界面,设置被辐照物的高度、运行速度、辐照遍数、翻面与否等参数。对来自现场的实时数据和报警信息进行处理,同时以各种形象直观的用户界面显示实时数据、运行状态、报警等。

4.5MeV/2.5kW辐照灭菌加速器

为了保障人民身体健康,促进利用加速器进行辐照灭菌技术的发展,清华大学与清华同方威视技术股份有限公司联合研制成功"4.5MeV/2.5kw辐照灭菌加速器".

高能大功率辐照加速器束下传输系统的开发

本文结合工程项目实际,介绍了工业辐照加工领域高能大功率电子辐照加速器束下传输系统的设计,从满足大功率辐照加工工艺的要求出发,系统阐述了加速器束下电气传动系统的机械结构设计、电气控制策略与实现、辐射安全防护和加速器互锁控制保护逻辑等诸方面内容。

高能大功率电子辐照加速器270°偏转光路设计

为实现高能大功率电子辐照加速器的一机多用目的,需研制270°偏转光路支线。本文采用Trace3D程序对270°偏转光路进行了设计与模拟计算,设计了双135°偏转磁铁和整体270°偏转磁铁。对双135°和整体270°两种偏转磁铁元件进行二维和三维电磁场设计与模拟计算,计算结果表明,整体270°偏转磁铁的场分布与光路设计中所要求的物理参数差距较大。由于整体270°偏转磁铁的场分布调整较困难,使工程实施中的束流调试难度较大,因此采用双135°偏转磁铁的光路方案。

基于CD4098的辐照加速器束流检测仪的研制

束流检测是加速器调试和运行的重要诊断手段,本设计通过变压器隔离输入、提高输入阻抗、利用锁定放大器来剔除干扰信号、以及触发电路应用CD4098使脉冲宽展构成束流检测电路,得到了一种应用于电子辐照加速器的低频窄脉冲束流,并给出了实验实测结果.该检测仪具有可靠性好、精度高、测量直观等优点.

利用退役钴源辐照装置改建成电子加速器辐照装置的可行性分析

辐射加工是民用非动力核技术的重要组成部分,在国民经济发展中占有重要地位。目前辐照加工的主要技术手段有钴源和电子加速器。由于成本、安全性等问题,钴源辐照装置正逐步被电子加速器所取代。讨论了利用原有退役钴源辐照屏蔽装置改造电子加速器辐照场所方案的可行性,结果显示此方案是可行的。

10MeV电子辐照加速器周围辐射场测量与分析

详细计算了一台10 MeV的电子直线加速器周围某些关键位置的辐射剂量,并对其进行了连续监测以及累积剂量的测量,测量结果充分说明工作环境是安全的.在迷宫出口位置理论值很好地符合测量值,这充分验证了经验公式的合理性.同时发现迷道内剂量衰减趋势与计算模型中使用的距离平方反比规律有所不同,要在迷道长度达到一定值后才能确保经验公式给出的结果是保守的.为了实现对辐射场的连续实时监测,此次测量中使用一种新的数据采集设备Mini-DDL(mini digital data logging).

Fe-Cr合金晶界偏析及辐照加速晶界偏析的相场模拟

基于WBM相场模型对热力学条件和辐照条件下Fe-Cr合金晶界处Cr元素偏析行为进行了模拟.模拟结果表明温度对Fe-Cr合金晶界处Cr元素的偏析有很大影响:当温度低于500℃时,晶界处的偏析量很小;而当温度高于500℃时晶界处的偏析量增加明显.基体中Cr元素含量对晶界Cr元素的相对偏析量也有显著影响:随着基体中Cr元素含量的增加,相同模拟条件下晶界处Cr元素的相对浓度增量降低.辐照条件下,晶界处Cr元素的相对偏析量比热力学条件下的相对偏析量有明显增加;随着辐照剂量率的提高,晶界中心处Cr元素浓度增量变大;相同辐照条件下,随着Cr元素含量的增加,晶界处Cr元素的相对浓度增量也降低.

高频高压电子辐照加速器主机室辐射场研究

通过使用MCNP模拟计算和实际测量相结合的方法,对高频高压电子辐照加速器主机室辐射场的主要来源和影响其场强的因素进行了分析。结果表明:主机室的辐射场源项贡献主要来源于辐照室电子打靶后的散射辐射,影响主机室内辐射场强度的因素主要是主机室与辐照室之间管道孔的大小,以及管道孔内屏蔽材料的厚度。

高能电子辐照加速器扫描电源的研制

研制了辐照用高能电子直线加速器的扫描电源,输出电流为三角波,电流峰值20A,频率在0.5Hz～10Hz以内连续可调,能满足辐照加速器的工作需要。

10MeV辐照型电子直线加速器迷道出口处的设计优化

辐照型电子直线加速器的应用已经越来越广泛,但是其辐射屏蔽优化一直是需要解决的问题,所以设计出既经济又有效的屏蔽方法是非常有意义的。本文叙述了对一台10 MeV的辐照型电子直线加速器迷道出口的剂量率所进行的经验公式计算和蒙特卡罗(Monte Carlo,Fluka)模拟,结合伽马探测器和微型数据采集器Mini-DDL(Mini Digital Data Logging)的连续实时测量结果进行了对比分析。分析结果显示,只要在迷道门处增加一个拐弯,就增加一次反散射,出口处的剂量率会下降一个量级以上,使其不仅低于剂量限值而且合理地达到尽可能低。这个结果是在基本没有增加额外成本的基础上实现的,符合辐射防护ALARA(as low as reasonably achievable)原则,为以后加速器的屏蔽设计提供了很好的参考。