燃料电池热管理系统的动态仿真及控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温启动阶段的电堆升温较慢,性能低效,且冷却液流量与散热空气流量的控制有耦合作用。针对常温启动升温较慢的问题,合理设计热管理系统,提高输出性能;针对冷却液流量与散热空气流量控制存在耦合关系,提出冷却液流量跟随热量控制,线性自抗扰控制空气流量的联合控制策略,实现水泵流量和散热空气流量控制的解耦。仿真结果表明,联合控制策略能够在100 s内将电堆温度从常温升到80℃,且冷却液出入堆温差稳定在5℃;面对输入扰动时,电堆温度的超调量仅为0.5%,且在50 s内电堆温度再次稳定在80℃,超调量仅为比例-积分-微分控制器(PID)的8.82%,响应速度提升50 s。该控制策略能较好地控制电堆温度及冷却液出入堆温差。

小型化质子加速器机房结构施工技术

华中科技大学同济医学院附属同济医院光谷院区质子大楼项目存在设计协调难度大、设备与预埋安装精度要求高、机电交叉施工难点多等问题,通过引入BIM技术辅助设计施工,研究切实有效的应用方法,基于BIM技术进行正向设计优化、管控成本核算,深化质子机房钢筋,优化质子机房预埋碰撞问题,并控制净高、深化综合支吊架,深化设计图纸,应用BIM技术显著提升项目质量、安全、成本效益。

BIM技术在同济医院光谷院区质子大楼项目中的应用

华中科技大学同济医学院附属同济医院光谷院区质子大楼项目存在设计协调难度大、设备与预埋安装精度要求高、机电交叉施工难点多等问题,通过引入BIM技术辅助设计施工,研究切实有效的应用方法,基于BIM技术进行正向设计优化、管控成本核算,深化质子机房钢筋,优化质子机房预埋碰撞问题,并控制净高、深化综合支吊架,深化设计图纸,应用BIM技术显著提升项目质量、安全、成本效益。

小型化质子加速器机房防辐射建造关键技术

华中科技大学同济医院光谷院区配套项目(质子大楼)需配备小型化质子加速器,建成后将成为国内首个正式运营的超小型质子中心。为减少对周边环境及医患人员的辐射伤害,满足防辐射设计要求,参照国内小型化质子加速器机房辐射屏蔽标准,设计机房屏蔽结构,规划辐射工作场所分区布局,制定机房辐射安全与防护措施,并对通风系统、废物处理、配套CT机辐射防护开展研究,以确保屋内和排入环境的放射性废气满足相关标准要求,对环境污染影响极小,并能够安全便捷地配合质子治疗,完成小型化质子加速器机房防辐射设计与施工。

质子重离子治疗室空调系统管理研究

为保持质子重离子治疗室的温湿度稳定,需要对其空调系统进行管理。从预防性维护、巡回检查、设备改造,以及运行数据检查、记录、汇总、分析等方面对质子重离子治疗室空调系统的管理进行了研究和实践。通过实践,使质子重离子治疗室的温度保持在22～24℃,相对湿度保持在40%～60%,实现了有效恒温,且湿度波动小。

质子治疗室感生放射性及屏蔽材料影响分析

目的分析质子固定束治疗室内感生放射性剂量分布及屏蔽材料的影响。为质子治疗辐射防护及屏蔽材料选择提供依据。方法利用FLUKA模拟质子固定束治疗室内感生放射性剂量分布、剂量随时间的变化情况及不同混凝土材料的影响。结果质子治疗室内感生放射性剂量分布主要集中于靶周边,且冷却3~5 min后剂量迅速降为停止照射时刻的5~10倍。混凝土中感生放射性会在主射束末端靠近屏蔽体内侧形成剂量略高区域,混凝土中Fe、O、H、等元素含量对治疗室内感生放射性剂量有显著影响(P<0.01),且治疗室内感生放射性剂量与Fe元素含量呈负相关。结论质子治疗室内治疗后的患者、空气和屏蔽材料的感生放射性均是工作人员外照射剂量的主要来源,采取时间的防护方式最为有效。在不考虑施工难度等因素,从外照射防护效果和感生放射性剂量贡献的影响上分析,在质子治疗室的屏蔽材料选择上含Fe较多的重混凝土为最优选择。

基于蒙特卡罗方法的质子治疗室屏蔽防护探讨

目的探讨质子治疗室屏蔽防护材料和屏蔽厚度的选择,积累质子治疗室屏蔽防护经验,为质子治疗室的建设提供科学依据。方法采用基于蒙特卡罗方法的FLUKA程序建立质子治疗室的屏蔽计算模型,模拟质子治疗室的辐射场分布,对质子治疗室的屏蔽进行优化。结果厚度为250 cm混凝土控制室墙外30 cm处周围剂量当量最大为3.12μSv/h,改变屏蔽方案为5 cm钢板(机房侧)+237 cm混凝土+8 cm聚乙烯(控制室侧)后,周围剂量当量最大值为1.43μSv/h,调整材料位置后,治疗室控制室墙外30 cm周围剂量当量率最大为3.95μSv/h。结论质子治疗室辐射场中,主要是中子和γ射线,中子对剂量当量的贡献占绝大部分比重。且质子治疗室辐射场中主要以高能中子和快中子为主。因此其屏蔽防护主要考虑中子防护,在屏蔽材料的选择上应充分考虑辐射场的中子能量。