辐照装置

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辐照装置(irradiator),使物体受到辐射的装置。由辐照室(源室)、升降机构、屏蔽设备、通风设备、剂量监测及其他控制系统等部分构成。其设计的合理与否,直接影响到辐射源的利用效率和辐照效果,关系到人员及环境的安全,必须力求安全、高效、简便、可靠。
  辐照装置常用辐射源有三大类:放射性同位素源、电子加速器和反应堆。辐照装置依此分类。
    放射性同位素辐照装置  利用钴 60(60Co)或铯 137(137Cs)产生的具有强穿透能力的光子束进行各种辐照处理的设备,称为γ辐照装置或γ源装置。使用最普遍的γ放射源60Co源,137Cs因其γ射线能量较低,所以在辐射处理工业中使用较少。γ源装置可用于科学研究、医学、工业等。建造γ源装置,须考虑下列几个方面:
  源室  源室内放有源盒。为了安全操作,对于源盒、源室防护墙、防护门及其他辅助设备都有严格的要求。
  源盒是辐照装置的核心,源盒内装有放射性同位素源,源盒储藏方式直接关系到辐射源能否安全使用。根据防护材料的不同,有铅容器、坑道和水井等三种储藏方式,其中坑道式已很少采用。医用钴源治疗器、流动辐照车、研究用小型辐照装置一般采用铅容器。水井式源盒用水作防护层,装置结构简单,排除故障能力强,倒源、装源工序均可直接在水井中进行,因此被广泛采用。水井结构和防护水层的质量均十分重要。井身呈独立结构,垂直度高,以确保坚实牢固。在水泥层中间预埋10毫米厚的防水钢筒,以防渗漏。要求水质透明、清晰,呈中性,故常用蒸馏水
  为防止辐射源的射线穿透墙壁到室外,对源室的墙壁材料和厚度有一定要求。必须从以下两个方面估算防护墙厚度:①直射剂量的防护,先按源的放射性强度算出防护点上的剂量率,再对照该点允许的剂量范围,得到应当减弱的倍数,然后根据防护材料种类、剂量减弱倍数、射线能量等参数查阅有关辐射手册找出防护墙应有的厚度;②散射剂量的防护,γ射线每经过一次散射(建筑物的一个弯道口),在离散射点 8~10米距离处,剂量减弱约103倍,通过几个弯道口,减弱倍数依次相乘,一般源室通道口的弯口应有三个,弯口间的距离不小于6米,常有“迷宫”之称。
  辐照区内安装白炽灯和红色警灯,并安装有上下水管道、供电电源、紧急降源开关、通风装置、剂量监察探头、反射镜框等,有条件时应配备工业电视录像机。在辐照区内严禁安装煤气通道。内墙表面不宜用有机涂料,以白水泥涂层毛面内墙为宜,一则不反光耀眼,二则可防辐射分解,三则又收到吸水干燥的效果。
  源室防护门配有安全装置(链锁),以防止升源状态中工作人员误入源室。防护门为铁-铅-铁三层结构,门上方设有铅玻璃窥视小窗口,工作人员可通过反射镜观察辐照台上的变化情况。
  控制室  装有电力升降等控制源室活动的设备。室内应光线柔和,力避噪音。控制室设在源室通道入口的一旁,以便值班人员随时监察通道口的情况。
  电子加速器辐照装置  电子加速器是利用电磁场获得高能电子射线或转变成 X射线的装置。装置本身比较复杂,但相应防护设施比γ源的简单。
  电子加速器产生的电子束经聚焦后,能集中辐射到很小的实体上,若需扩大照射面积,使横向得到均匀照射时,可在加速器的加速管出口安装扫描装置,扫描线圈以每秒几百次的频率把聚集电子束扫到1.5米2范围内。对于小剂量实验,加散射片就能达到同样目的。
  因为电子束辐照时能量集中,所以通风降温设施不可缺少,否则窗口的金属箔(钛或铝)会因吸收大量辐射能而发热,辐照物的温度也会升高。
  电子束虽然射程短,穿透力差,但必须考虑到可能产生的X射线的危害。辐照物周围空气受辐照后,产生大量对人体有害的臭氧和氮的氧化物,故源室通常配有排气装置。
  反应堆辐射源装置  反应堆是一类有多种射线的大型辐射源,目前主要利用反应堆的中子源。多数反应堆泄漏中子可高达百分之十,泄漏的中子逸入屏蔽层内。在反应堆中附设辐射回路是收集、利用泄漏中子的有效措施。选择某种工作介质做载体,令它经过堆芯活性区附近受中子轰击,产生短寿命放射性同位素,再由工作介质引出堆外,在衰变过程放出γ射线,即构成辐射循环回路。它包括活化器、辐照室及各种辅助系统。辐射回路提供了一种强γ辐射源,是辐射加工和基础研究的有效手段。工作介质要选择不裂变的物质,活化后大约有1小时或数小时的半衰期,活化截面大,每次衰变释放能量强,如115In(n,γ)116Inm等。116Inm的半衰期是54分钟,γ射线能量是1.294兆电子伏。辐射回路可提供较大功率,机动性强,起到了综合利用反应堆的作用。

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