第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

帶電粒子加速器自1930年前后問世以來，主要是朝更高能量的方向發(fā)展。在這個(gè)過程中，任何一種加速器都經(jīng)歷了發(fā)生、發(fā)展和加速能力或經(jīng)濟(jì)效益受到限制的三個(gè)階段。在第三個(gè)階段中，總會(huì)出現(xiàn)新技術(shù)或新原理突破困難，從而建造出新類型的加速器，使能量進(jìn)一步提高，或使建造更高能量加速器在經(jīng)濟(jì)上成為可行。例如，電子感應(yīng)加速器因磁鐵龐大和加速能力不高而讓位于電子同步加速器；同步加速器因輻射損失而讓位于直線加速器。從另一個(gè)角度看，上述所有打靜止靶的加速器又都存在有效碰撞能量隨加速器能量增長(zhǎng)緩慢的問題，而對(duì)撞機(jī)則大大提高了有效碰撞能量。

2007年，我國(guó)自主設(shè)計(jì)研制的首臺(tái)高能大功率電子輻照加速器系統(tǒng)裝置正式通過驗(yàn)收。這是我國(guó)目前能量最高、功率最大，具備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用條件的電子輻照加速器裝置，將被廣泛應(yīng)用于食品保鮮、醫(yī)療用品消毒、海關(guān)檢疫等領(lǐng)域。高能大功率電子輻照加速器具有可控、能量高、輻照時(shí)間短、無核廢物、滅菌徹底、無殘留、不危害環(huán)境等特點(diǎn)，是符合可持續(xù)發(fā)展要求的理想輻射源，目前已成為國(guó)內(nèi)外大力推廣的射線輻照裝置。

使用高能大功率電子輻照加速器輻照過的物品中不會(huì)有放射性殘留，因此這種方法不僅成為一次性醫(yī)療用品消毒滅菌的重要手段，也用于郵件、郵包的消毒滅菌、食品的保鮮、糧食和其他農(nóng)副產(chǎn)品的檢疫和儲(chǔ)藏、出口海產(chǎn)品輻照加工、納米等新材料的制備等。高能大功率電子輻照加速器產(chǎn)生的效益十分可觀，一臺(tái)加速器每年開機(jī)5000小時(shí)，就相當(dāng)于一座裝量為100萬至150萬居里的鈷源輻照裝置，每年可輻照產(chǎn)品3萬余噸，可實(shí)現(xiàn)年業(yè)務(wù)收入約2000萬元。該示范工程的建成使我國(guó)具備了提供高能大功率電子輻照加速器成套設(shè)備的自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，顯著提升了我國(guó)電子輻照加速器的制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平，而且對(duì)優(yōu)化輻照產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)食品安全，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

一、直線加速器的原理

加速器是由三根用絕緣材料制成的高柱和在它們中間的加速器管組成。加速器靠真空泵保持真空。外表流線型，不僅僅是為了美觀，而且是為了防止從任何棱角或突出部分形成意外的放電。

在加速器管中有金屬圈，它們同高壓發(fā)生器相連的方式能使一系列金屬圈的負(fù)壓由底部向頂端逐漸升高。生產(chǎn)質(zhì)子的離子源安裝在加速器管的上端。帶正電的質(zhì)子由于受到帶負(fù)電的金屬圈的吸引而順管射下——由于下面的金屬圈的負(fù)電壓不斷增大，質(zhì)子的速度也不斷增大。在加速器管的地端的地板下面，有一間裝有接收器的小室，質(zhì)子能夠在這里同物質(zhì)碰撞，在此過程中，轟擊能夠引起原子核的蛻變。

二、電子直線加速器真空盒的結(jié)構(gòu)及加工工藝

1、真空盒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

真空盒作為NFZ電子加速器-電子加速器10工業(yè)輻照電子直線加速器的一個(gè)重要組成部分，其合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)及加工工藝設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。真空盒確保電子束流通過的空間為真空。其工作原理如圖所示：

真空盒外形作為一狹長(zhǎng)的封閉盒狀，其外形結(jié)構(gòu)主要受氣隙1、2的空間尺寸及電子束流的軌跡制約，其內(nèi)部為空心。真空盒的結(jié)構(gòu)如圖2所示。件1為采用高導(dǎo)電的無氧銅(TUI電子加速器)電子加速器加工而成的真空盒框架，不易被電子束擊穿，而兩側(cè)面則采用1Cr18Ni9Ti電子加速器不銹鋼皮來增加整個(gè)盒體的剛性和強(qiáng)度。(電子加速器電子束流基本上不到達(dá)兩側(cè)。真空盒在加工完畢后在A電子加速器-電子加速器A、B電子加速器-電子加速器B、C電子加速器-電子加速器C處分別與三個(gè)不銹鋼法蘭焊接為一封閉整體。

2、加工、焊接中易出現(xiàn)的問題

在加速器的研制過程中，真空盒的加工是難點(diǎn)之一，因無氧銅材質(zhì)硬度小，剛性差，與不銹鋼皮采用一般常規(guī)加工、焊接方法，真空盒易變形，兩側(cè)面平行度大大超差，焊接處會(huì)出現(xiàn)縫隙等不良現(xiàn)象。

3、改進(jìn)后的加工方法

經(jīng)反復(fù) 研究 、試驗(yàn)，現(xiàn)采用如下的加工方法：

1）加工真空盒的兩個(gè)側(cè)面，即加工出氣隙1，氣隙的尺寸，如圖所示。

真空盒工作原理圖

2）在數(shù)控銑床上加工真空盒的無氧銅框架內(nèi)框，外輪廓暫不加工，使其成為一個(gè)連續(xù)封閉的框架結(jié)構(gòu)如圖所示。然后進(jìn)真空爐600℃退火，以加強(qiáng)整個(gè)無氧銅框架的剛性，減少變形量。

3）加工完不銹鋼皮Ⅰ、Ⅱ后，做其與無氧銅框架焊接前的準(zhǔn)備工作：進(jìn)真空爐800℃燒氫鍍鎳Ni電子加速器(電子加速器不銹鋼只有鍍鎳后才能與無氧銅焊接)電子加速器。鍍鎳層不得有脫落現(xiàn)象，以免影響焊接效果。

4）在真空爐中，將不銹鋼皮Ⅰ、Ⅱ焊接墊片分兩次與無氧銅框架焊接為一體。在焊接時(shí)，注意采用壓模板壓模焊接的工藝方案，以保證配合面的緊密接觸。

5）用數(shù)控銑床再對(duì)原點(diǎn)加工無氧銅框架外形輪廓。

6）在A電子加速器-電子加速器A、B電子加速器-電子加速器B、C電子加速器-電子加速器C電子加速器處切割，除去該幾處以外用做加強(qiáng)筋的部分。

7）在A電子加速器-電子加速器A、B電子加速器-電子加速器B、C電子加速器-電子加速器C電子加速器處分別與相應(yīng)不銹鋼法蘭焊接為一體。

4、結(jié)構(gòu)與焊接工藝的特點(diǎn)

1）壓模板、不銹鋼皮、無氧銅框架焊接定位銷孔分別為Ф3、Ф2、Ф1。無氧銅框架與不銹鋼皮在進(jìn)真空爐中焊接時(shí)，應(yīng)在兩鋼皮外側(cè)再各加一壓模板，如圖所示，使配合面緊密接觸，焊接配合情況良好。若三者定位銷孔直徑大小一致，則在焊接過程當(dāng)中，由于熱脹冷縮，TUI電子加速器的熱脹系數(shù)比1Cr18Ni9Ti電子加速器大，會(huì)出現(xiàn)真空盒各部分在升降溫的過程中發(fā)生熱變形，致使銷孔間卡死，不銹鋼皮與無氧銅框架之間出現(xiàn)縫隙，且會(huì)發(fā)生壓模板在焊后取不下來的現(xiàn)象。

2）壓模板材料的選擇和處理。壓模板材料選為1Cr18Ni9Ti。壓模板在焊接前先進(jìn)氫爐燒氫處理，使其表面生成一薄層黑色氫氧化物保護(hù)膜，該膜在無氧銅框架與不銹鋼皮焊接時(shí)，避免流出的焊料與壓模板粘結(jié)，易在焊接完畢后卸去壓模板。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) 分析

用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束照射可使一些物質(zhì)產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)，并能有效地殺滅病菌、病毒和害蟲。這一技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的材料改性、新材料制作、環(huán)境保護(hù)、加工生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生用品滅菌消毒和食品滅菌保鮮等。它同鈷源輻照一樣，具有常溫、無損傷、無殘毒、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，是目前國(guó)際上倍受關(guān)注的高科技領(lǐng)域之一。
 

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