我国电子加速器辐照装备发展现状.ppt

我国电子加速器辐照装备我国电子加速器辐照装备发展现状与技术评估发展现状与技术评估中科院上海应用物理研究所2013年6月l近二十年来，我国的辐射加工产业有近二十年来，我国的辐射加工产业有了长足的发展，特别是在电子加速器了长足的发展，特别是在电子加速器辐照领域，从小到大，目前已经具备辐照领域，从小到大，目前已经具备了很大的规模，近阶段每年增长新装了很大的规模，近阶段每年增长新装机加速器超过机加速器超过10台，电子加速器辐照台，电子加速器辐照产业延伸到了越来越多的领域。产业延伸到了越来越多的领域。l加速器辐射产业符合可持续发展要求加速器辐射产业符合可持续发展要求我国电子加速器辐照领域我国电子加速器辐照领域1、辐射交联电线电缆、辐射交联电线电缆2、热收缩材料、热收缩材料3、辐射表面固化、辐射表面固化4、辐射消毒灭菌、辐射消毒灭菌5、辐射农产品保质保鲜、辐射农产品保质保鲜我国电子加速器辐照领域我国电子加速器辐照领域6、辐射橡胶硫化、辐射橡胶硫化7、辐射泡沫塑料、辐射泡沫塑料8、辐射烟气脱硫脱硝、辐射烟气脱硫脱硝9、辐射材料和半导体器件改性、辐射材料和半导体器件改性10、辐射农作物育种、辐射农作物育种我国电子加速器辐照领域我国电子加速器辐照领域l其中电线电缆的交联和热缩材料的辐其中电线电缆的交联和热缩材料的辐照比例占到总辐照量的百分之七十以照比例占到总辐照量的百分之七十以上，这部分辐照加速器主要使用上，这部分辐照加速器主要使用1MeV到到3MeV或或4MeV的电子辐照加速器。的电子辐照加速器。l其中辐射表面固化和部分橡胶硫化在其中辐射表面固化和部分橡胶硫化在快速增长，这部分辐照加速器使用快速增长，这部分辐照加速器使用1MeV以下电子辐照加速器。以下电子辐照加速器。我国电子加速器辐照领域我国电子加速器辐照领域l其中辐照消毒灭菌和辐照保鲜等，这其中辐照消毒灭菌和辐照保鲜等，这个方面的应用很有潜力，应用方面很个方面的应用很有潜力，应用方面很广阔，这部分辐照加速器主要使用广阔，这部分辐照加速器主要使用5MeV到到10MeV的电子辐照加速器。的电子辐照加速器。l其他的应用根据情况选择能量，如半其他的应用根据情况选择能量，如半导体辐照和宝石改性等要求导体辐照和宝石改性等要求10MeV左左右，烟气脱硫要求右，烟气脱硫要求1MeV以下等。以下等。我国电子加速器辐照领域我国电子加速器辐照领域1、符合使用的能区。、符合使用的能区。2、符合产品对象的射线功率水平。、符合产品对象的射线功率水平。3、具有节能高效的电能转换率。、具有节能高效的电能转换率。4、运行稳定可靠。、运行稳定可靠。5、操作简单和自动化程度高。、操作简单和自动化程度高。对辐照加速器的要求对辐照加速器的要求我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状上海应用物理研究所上海应用物理研究所型型号号EBS-300-15DGB-0.8DD-1.5DD-2.5DD-3.0DD-5.0最高能量最高能量（MeV）0.30.81.52.53.05.0束流束流（mA）5030020，30，4020，30扫描宽度扫描宽度（mm）2000900-1200能量不稳能量不稳定定度度5%3%束流不稳束流不稳定定度度5%3%加速器类加速器类型型电子帘电子帘地那米（高频高压加速器地那米（高频高压加速器）应用领域应用领域硫化硫化/固化固化水水/烟处理烟处理电线电缆电线电缆/热缩材料热缩材料/等等在研在研我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状产品型号产品型号DD-1.5DD-2.0DD-2.5DD-3.0DD-4.0最高能量最高能量（MeV）1.52.02.53.04.0最大束流最大束流（mA）604030扫描宽度扫描宽度（mm）12002000能量不稳定度能量不稳定度3%束流不稳定度束流不稳定度3%加速器类型加速器类型地那米（高频高压加速器地那米（高频高压加速器）应用领域应用领域电线电缆电线电缆/热缩材料热缩材料/发泡片材发泡片材/电子元件等电子元件等江苏达胜加速器制造有限公司江苏达胜加速器制造有限公司 我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状北京机械工业自动化所电气物理与应用技术研究中心北京机械工业自动化所电气物理与应用技术研究中心 型号型号能量能量(MeV)流强流强(mA)束功率束功率(kW)电源总电源总功率功率(kW)冷却水量冷却水量(L/min)束流扫描宽束流扫描宽度度(mm)扫描不均扫描不均匀度匀度(%)结构特点结构特点DY-0.3/120.3 40122210100010双钢筒双钢筒DY-0.6/240.6 40244810100010双双/单钢筒单钢筒DY-1/201.0 20203810100010单钢筒单钢筒加速器类型：绝缘芯变压器加速器类型：绝缘芯变压器 我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状兰州科近泰基兰州科近泰基 新技术有限公司新技术有限公司加速器类型：绝缘芯变压器加速器类型：绝缘芯变压器 加速器型号加速器型号 能量范围能量范围 MeVMeV 束流功率束流功率 KWKW最大束流强度最大束流强度 mAmADG-0.4DG-0.4 0.2 0.20.40.420205050 DG-0.8 DG-0.8 0.4 0.40.80.840405050 DG-1.2 DG-1.2 0.8 0.81.21.260605050 DG-1.5 DG-1.5 1.0 1.01.51.560604040 DG-2.5 DG-2.5 1.0 1.02.52.51001004040 DZG-1.5 DZG-1.5 1.0 1.01.51.5450450300300我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状无锡爱邦辐射技术有限公司无锡爱邦辐射技术有限公司 型型号号AB0.5AB0.8AB1.0AB1.5AB2.0能能量量0.5MeV0.8MeV1.0MeV1.5MeV2.0MeV束束流流100mA80mA80mA67mA50mA束功率束功率50kW64kW80kW100kW100kW形形式式自屏蔽自屏蔽自屏蔽自屏蔽自屏蔽自屏蔽地那米地那米地那米地那米型型号号AB2.5AB3.0AB4.0AB5.0AB10.0能能量量2.5MeV3.0MeV4.0MeV5.0MeV10.0MeV束束流流40mA34mA25mA20mA2mA束功率束功率100kW100kW100kW100kW20kW形形式式地那米地那米地那米地那米地那米地那米地那米地那米微波直线微波直线我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状原子能科学研究院原子能科学研究院 加速器类型行波电子直线加速器能量10MeV平均束流1.5mA束流功率15kw束流扫描宽度600mm我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状中国科学院高能物理研究所中国科学院高能物理研究所 加速器类型驻波电子直线加速器能量10MeV平均束流1.5mA束流功率15kw束流扫描宽度1000mm我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状南京大学电子加速器研究所南京大学电子加速器研究所加速器类型行波电子直线加速器能量10MeV平均束流0.42mA束流功率4.2kw束流扫描宽度1000mm我国国产电子加速器现状我国国产电子加速器现状中国科技大学爱克公司中国科技大学爱克公司加速器类型行波电子直线加速器能量10MeV平均束流0.5mA束流功率5kw束流扫描宽度1000mm我国国产在研电子辐照加速器我国国产在研电子辐照加速器宁波超能宁波超能Rhodotron花瓣型花瓣型5-10MeV无锡爱邦无锡爱邦电子直线，电子直线，10Mev20kw上海应物所上海应物所地那米，地那米，5MeV20mA江苏达胜江苏达胜地那米，地那米，4.5MeV30mA北京自动化所北京自动化所电子直线，电子直线，10MeV20kw江苏达胜江苏达胜谐振变压器，谐振变压器，0.5MeV清华大学清华大学电子直线，电子直线，10MeV20kw可能还有更多可能还有更多我国电子加速器种类和性能我国电子加速器种类和性能实用电子辐照加速器总体分为二类：实用电子辐照加速器总体分为二类：直流高压加速型：直流高压加速型：如：倍压高压加速器如：倍压高压加速器高频高压加速器高频高压加速器绝缘芯（谐振）变压器加速器绝缘芯（谐振）变压器加速器等等高频谐振腔加速型：高频谐振腔加速型：如：如：电子直线加速器电子直线加速器Rhodotron加速器加速器单腔或多腔加速器单腔或多腔加速器等等我国电子加速器种类和性能我国电子加速器种类和性能高压加速器高压加速器目前使用的辐照高压加速器原理都类似，目前使用的辐照高压加速器原理都类似，都为先把交流电进行电或磁耦合，或升压，都为先把交流电进行电或磁耦合，或升压，后进行整流和多级倍压产生高压。产生的高后进行整流和多级倍压产生高压。产生的高压耦合到加速管系统加速电子。压耦合到加速管系统加速电子。高压加速器的优点是结构简单，效率高，高压加速器的优点是结构简单，效率高，功率大。缺点是束流能量较低。功率大。缺点是束流能量较低。地那米高压加速器地那米高压加速器特点：特点：(1-5MeV)1，从分布电容对，从分布电容对倍压电路进行并倍压电路进行并联高频供电，高联高频供电，高压波动小，束流压波动小，束流品质好。品质好。2，系统中储能分，系统中储能分布电容小，结构布电容小，结构紧凑，即使系统紧凑，即使系统打火也不易损坏打火也不易损坏部件，稳定可靠。部件，稳定可靠。地那米高压加速器地那米高压加速器特点：特点：3，内部阻抗小，内部阻抗小，倍压级数可以较倍压级数可以较大，输出电子束大，输出电子束能量高流强大。能量高流强大。4，高频机效率较，高频机效率较低，使得总体加低，使得总体加速器电能转化成速器电能转化成电子束的效率一电子束的效率一般在般在50%左右。左右。绝缘芯（谐振）变绝缘芯（谐振）变压器高压加速器压器高压加速器特点：特点：(0.3-2MeV)1，交流电通过磁，交流电通过磁耦合对各电位的耦合对各电位的次级线圈和倍压次级线圈和倍压电路供电，传输电路供电，传输功率大。功率大。2，可以直接使用，可以直接使用从工频到中频的从工频到中频的交流电源，运行交流电源，运行效率很高，可达效率很高，可达80%或更高。或更高。绝缘芯（谐振）变绝缘芯（谐振）变压器高压加速器压器高压加速器特点：特点：3，要得到更大，要得到更大功率，可以使功率，可以使用三相供电模用三相供电模式。式。4，限于绝缘问，限于绝缘问题，其电子束题，其电子束能量不能做的能量不能做的很高。很高。ELV高压加速器高压加速器特点特点:(0.32.5MeV)1、ELV是绝缘芯变是绝缘芯变压器加速器的变种，压器加速器的变种，具有其优点。具有其优点。2、ELV没有铁芯，没有铁芯，初级与次级线包直接初级与次级线包直接气体磁耦合，各次级气体磁耦合，各次级线包输出的电压经倍线包输出的电压经倍压后串联得到高电压。压后串联得到高电压。3、采用中频谐振供、采用中频谐振供电，效率可达电，效率可达80%。我国电子加速器种类和性能我国电子加速器种类和性能高频谐振腔型加速器高频谐振腔型加速器高频谐振腔型加速器原理：高频或者微波功率馈入高频谐振腔型加速器原理：高频或者微波功率馈入高高Q铜腔产生高频高压，通过精心设计铜腔使得每次铜腔产生高频高压，通过精心设计铜腔使得每次电子通过铜腔时得到高压加速，最后在通过腔链后得电子通过铜腔时得到高压加速，最后在通过腔链后得到所需能量。到所需能量。此类加速器的优点是能区很宽，可提供高能量束此类加速器的优点是能区很宽，可提供高能量束流。缺点是效率较低（相对高压加速器）、技术难度流。缺点是效率较低（相对高压加速器）、技术难度大和造价高。大和造价高。电子直线加速器电子直线加速器特点：特点：(5-15MeV)1，采用，采用S波段或波段或L波段的微波功波段的微波功率源对特制的直率源对特制的直线加速管供电，线加速管供电，可产生可产生5-10MeV或更高能量的电或更高能量的电子束。子束。2，高能电子束，高能电子束可以打靶产生伽可以打靶产生伽马线，且效率较马线，且效率较高。高。电子直线加速器电子直线加速器特点：特点：3、输出电子束、输出电子束流总功率较小，流总功率较小，电能转换电子束电能转换电子束效率较低，约效率较低，约20%。4、技术含量高，、技术含量高，技术难度较大。技术难度较大。Rhodotron加速器加速器特点：特点：(1-12MeV)1、使用米波段高频二分之使用米波段高频二分之一波长的单同轴谐振腔来加一波长的单同轴谐振腔来加速电子。速电子。2、核心思想是：使用大功、核心思想是：使用大功率高频源向单腔供电，做到率高频源向单腔供电，做到让高频一次建场，安排折返让高频一次建场，安排折返磁铁让电子束反复进入高频磁铁让电子束反复进入高频腔进行加速，这样节省了其腔进行加速，这样节省了其他种类谐振多腔加速结构建他种类谐振多腔加速结构建场功率，提高整个加速器的场功率，提高整个加速器的电能转化效率。电能转化效率。Rhodotron加速器加速器特点：特点：3、来回反复加速电子束流，来回反复加速电子束流，提高了电子束流的能量，提高了电子束流的能量，能量最高可达能量最高可达10-12MeV，并且能量灵活可调。并且能量灵活可调。4、使用了连续波大功率高、使用了连续波大功率高频四极管供电，所以束流频四极管供电，所以束流平均功率也可以很大。比平均功率也可以很大。比直线加速器使用脉冲功率直线加速器使用脉冲功率源优越。源优越。5、技术复杂，单体造价高。、技术复杂，单体造价高。ILU-单腔加速器单腔加速器特点：特点：(12MeV)1、使用单体谐振腔米波段加速。、使用单体谐振腔米波段加速。2、电子一次穿越，能量、电子一次穿越，能量1-2MeV。3、使用脉冲波，故总功率不大。、使用脉冲波，故总功率不大。4、实际电能转化效率、实际电能转化效率20%。0.7-0.8MeV/140-1600.7-0.8MeV/140-160mA加速器技术指标：电子束能量 0.7-0.8MeV 电子束流强 140-160mA 能量稳定度 5%束流稳定度 5%扫描宽度 2000mm 扫描均匀度 10%用途：电子束法燃煤烟气脱硫脱硝 高分子材料辐射改性等束流引出装置束流引出装置束流能量稳定性测试结果电网输入电网输入加速器加速器加速器效率加速器效率电压电压（V V）电流电流（A A）功率功率（kWkW）能量能量（kVkV）束流束流（mAmA）束功率（束功率（kWkW）%257257333314.6914.69705705202014.1014.1095.9895.98264264656529.7229.72705705404028.2028.2094.8894.8826826810310347.8147.81704704636344.3544.3592.7692.7627027013013060.7960.79703703808058.4058.4096.0696.0627027016016074.8274.8270470410010070.4070.4094.0994.0927527519019090.5090.5070470412012084.4884.4893.3493.34277277220220105.54105.5470370314014098.4298.4293.2593.25278278235235113.15113.15702702150150105.30105.3093.0693.06加速器效率测试数据加速器效率测试数据1.2MeV/50mA加速器技术指标：电子束能量 1.2MeV 电子束流强 50mA 能量稳定度 5%束流稳定度 5%扫描宽度 1070mm 扫描均匀度 10%用途：电子束法燃煤烟气脱硫脱硝 高分子材料辐射改性等