全卧式低能自屏蔽加速器的研制

朱焕铮　许森飞　陆洁平　李建辉　陈建博

摘 要：近年來汽车工业、电子行业的快速发展，POF热收缩薄膜市场的兴起，带动低能电子加速器快速发展，国内外多个加速器器制造厂家纷纷投入低能自屏蔽电子加速器的研发中；文章主要介绍一种全新机型，一种全卧式低能高频高压型自屏蔽加速器，以下简称全卧式自屏蔽加速器，简单介绍了该类型加速器的概念、结构及特点。

关键词：电子加速器；低能；自屏蔽；卧式角尺型

1概述

中国国内高频高压型电子加速器经过30年的生产消化，目前电子加速器性能已经比拟美国IBA产品，甚至某些性能已经超过其同类产品。在低能电子加速器中，0.5MeV和0.8MeV自屏蔽加速器应用最为广泛，电子加速器性能也有了很大的提升。但是在追求电子加速器高性能的同时忽略了电子加速器结构优化和辐照产品的适用性，结构布局一直沿用了传统方式，并没有太大的改变。

优化电子加速器的结构，迎合市场发展、在提升加速器性能的同时，充分掌握电子加速器理论、结构、力学和工艺等各方面知识；从而合理性、适用性和安全性出发，开发不同结构的电子加速器，以满足不同的产品和使用要求。

根据辐照产品的不同和电子加速器结构特点开发自屏蔽体和束下传输装置，以达到不同产品的辐照要求，具有结构紧凑、操作方便、维修简单和安全可靠等特点。

2 全卧式自屏蔽电子加速器结构

2.1 全卧式加速器。全卧式结构采用角尺型全卧式结构。角尺型全卧式结构（见图1）是国内加速器制造企业吸收国外角尺型电子加速器技术，在角尺型电子加速器技术的基础上自主研发的一种全新机型。

角尺型结构设计时将高频高压电源与加速管束流引出分成两个部分，在结构布置上形成直角连接，采用卧式角尺形设计，只需对电子加速管及束流引出部分进行屏蔽，而高频高压电源部分不需要屏蔽，高频高压电源部分卧式结构，便于维修内部倍压系统及高频电极板组件，并且由于加速管置于独立钢筒内，二者互不干扰，检修调试时更便于判断故障点所在。

角尺型全卧式电子加速器是将角尺形电子加速器垂直安装的加速管及束流引出部分水平安装。在技术上克服电子加速器加速管、倍压系统水平安装变形、加速管钢筒水平移动、钛窗及真空管件水平安装等问题。（1）加速管水平安装是此类型电子加速器重点解决问题，支撑机构保证加速管水平安装的变形问题，并且支撑机构必须保证绝缘要求。（2）倍压系统、高频电极板卧式安装同样需要保证支撑问题，保证强度要求和变形量要求。（3）钛窗与真空管道水平安装，重点考虑各密封面密封圈的更换，由于在辐照的过程中产生大量的臭氧，臭氧具有高腐蚀性，必须考虑更换的便捷性。

2.2 自屏蔽体。屏蔽体采用前后开合结构，前半部分屏蔽体内部安装束下传输装置，可通过走行脚轮电机带动前后移动。后半部分屏蔽体安装钛窗及真空管件，所有预埋穿线孔设定在一个集成屏蔽盒里，整体安装在后半部分屏蔽体内后下方。由于卧式结构，钛窗水平安装架空在屏蔽体中部，因此在屏蔽体内部钛窗的上下左右位置非常宽敞，维护检修方便。屏蔽体整体结构采用矩形设计，形状规则，屏蔽计算简单，制造方便。按照国标定义，任何一年的有效剂量为50mSv。而根据最优化原则，屏蔽防护设计时，职业放射工作人员的年剂量目标值不高于5mSv。

2.3 束下传输系统。从图2可以看出，束下传输装置安装在屏蔽体前半部分里面，成垂直安装状态，辊筒轴穿过屏蔽体在屏蔽体外端安装滚动轴承，所有传动部件均安装在屏蔽体外面，保证所有旋转部件和传动部件不被电子束照射和臭氧腐蚀，保证相关部件的使用寿命。由于屏蔽体内空间较小，热量得不到及时散发，在大束流辐照的过程中，屏蔽体内部温度较高，因此辊筒内部必须通水冷却，并且需要对分线辊等不通水部件进行吹冷却风冷却。需有穿线或片的时候，屏蔽体前半部分移出，整个束下传输装置暴露在面前，操作人员只需站在地上即可进行穿线作业。

3 结构特点

3.1 操作。束下传输装置采用垂直安装结构，整体安装在屏蔽体的前半部分，在进行穿线、穿片操作时，把屏蔽体前半部分电动移出即可，操作简单、安全可靠。采用角尺型结构设计，高频高压电源部分无需屏蔽处理，只需对加速管钢筒进行屏蔽即可达到屏蔽要求，由于加速管钢筒上没有接线口等不规则接口，屏蔽处理简单、方便。并且节省屏蔽材料，从而降低设备成本。

3.2 检修维护。全卧式自屏蔽加速器高频高压电源部分和加速管束流引出部分均为水平安装，在维修时，沿钢筒底板轨道方向移出钢筒即可对上述钢筒内部元器件进行检修，并且维修人员无需爬高、无需吊装，在地上即可进行操作。钛箔是电子加速器的易损元件，需要定时更换或检修，由于钛窗水平放置后，维修人员只要站在钛窗前面即可操作。整改钛窗暴露在面前便于真空检漏、更换钛箔和观察钛箔使用情况。

3.3 厂房要求。由于加速器采用角尺型全卧式结构，加速器整体高度很低，设备高度主要考虑束下结构尺寸要求后的屏蔽体高度。并且无需配备行吊等起重设备。全卧式自屏蔽加速器在设计时充分考虑用户立场，在屏蔽体上把臭氧风机、钛窗冷却风机安装位置、管道走向等辅助设备集成设计。用户只要考虑地面承重问题，无需做管道预埋等辅助工作。

4 结束语

随着电子加速器的不断成熟，在追求电子加速器性能的同时必须对电子加速器的结构、用途、工艺特点等，从用户的角度出发，不断优化电子加速器结构，只有这样才能进一步的迎合市场需求和时代的发展。

参考文献

[1]国家标准.GB1887-2002.电离辐射防护与辐射安全基本标准[S].2002，

10.

[2]史戎坚.电子加速器工业应用导论[M].中国质检出版社，2012.

[3]陆洁平，俞章华.中能大功率强束流卧式电子加速器研发[Z].