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辐照知识普及
 
下载名称:辐照“利器”是怎样炼成的 添加时间:2013-9-24
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                                         辐照“利器”是怎样炼成的

       你可能会问,辐照电子直线加速器有什么实用价值?一堆专业名词,听都没听过。其实,辐照已经和我们的生活密不可分。例如,塑封包装的泡椒凤爪在很多超市都是热卖商品,但是你可知道,如果没有辐照处理,在你还没来得及购买之前,它就已经坏掉了。

本报记者 王庆

马创新的名片很时髦。

创新之处在于,名片的右下角有个二维码,一扫,通讯信息就可以保存在手机里。

巧合的是,马创新所做的正是创新工作,他的职务是中科院高能物理研究所(简称高能所)技术发展与经营管理处处长。

这个研究所的创新不仅是把文章发在国际顶级期刊上,也不局限于承担国家重大科学项目,而且很愿意让自己的技术产生实用价值。

他们做到了,一次次实现了这一愿望。这一次,他们完成的是我国首台L波段10MeV(兆电子伏特)工业辐照电子直线加速器。

辐照加速器作何用

你可能会问,这个设备有什么实用价值?一堆专业名词,听都没听过。

其实,辐照已经和我们的生活密不可分。例如,塑封包装的泡椒凤爪在很多超市都是热卖商品,但是你可知道,如果没有辐照处理,在你还没来得及购买之前,它就已经坏掉了。

这种新的加工技术称为辐照加工技术。从科学角度讲,辐照加工,是指将电子加速器产生的电子线或放射性同位素产生的射线的能量转移给被辐照物质,电离辐射作用到被辐照的物质上,产生电离和激发。轨道电子会因此而释放,形成自由基,通过控制辐射条件,而使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化并能使其成为人们所需要的一种新的物质,或使生物体(微生物等)受到不可恢复的损失和破坏,达到人们所需要的目标。 比如,使高分子材料分别实现接枝、聚合、裂变或交联,抑制或刺激生物生长,有效地杀灭害虫、虫卵、病菌等。例如,通过辐照促进生物育种,或通过辐照加工中药材使其不易生虫,便于保存。

这类技术的先进性在于,有效克服了传统技术手段的弊端。

以一次性医疗用品的消毒为例,据高能所核技术应用研究中心副主任史戎坚向《中国科学报》记者介绍,医疗用品出厂前必须经灭菌处理,而传统做法是用环氧乙烷来灭菌。但环氧乙烷本身具有毒性,危害健康、污染环境。辐照技术的出现很大程度上了替代了传统的环氧乙烷消毒法。而辐照技术本身亦有不同类型。其中比较广泛的是利用钴源进行辐照。这一方式虽然操作简单,但缺点也很明显。一般情况下,钴源不用的时候需要放在深水井中保存,避免辐射危害。马创新说,但也存在隐患,近几年,全国已经有几个钴源辐照站发生了"卡源"事故,引发当地民众严重恐慌,而且钴源在废弃之后也需要相当大的处理成本。辐照电子加速器则克服了上述缺点:通电时产生高能电子进行辐照加工,切断电源则不存在放射性的危害。

这把利器来之不易

辐照电子加速器也分不同种类,高能所此次联合无锡爱邦辐射技术有限公司(简称无锡爱邦)推向市场的叫做“L波段10MeV工业辐照电子直线加速器,其特点是功率更大,效率更高。该设备合同指标为10MeV-30kW,鉴定指标为10MeV-40kW,实测最大10MeV-50kW,超过合同规定,成为中国平均功率最大的10MeV电子直线加速器。加速器中心副主任池云龙对《中国科学报》记者介绍。

据了解,高能所作为我国高能物理研究的国家团队,一接手该项目,从所长到相关研究室主任,从中国工程院院士陈森玉、中国科学院院士柴之芳到各位参与项目的研究人员,都给予高度的重视,并积极参与。

高能所的十七八位专家组成的技术团队借助在大科学装置中积累的丰富科研经验,带领爱邦公司的参研人员,长时间奋斗在安装调试的现场,每发现一个技术问题,都即刻组成研讨小组展开充分的理论分析和讨论,找准症结、对症下药、攻克难关。

据无锡爱邦总经理张祥华向《中国科学报》记者回忆,池云龙多次直接从国外出差回来就直奔无锡调试现场,不顾旅途劳顿和时差的影响,通宵达旦直至解决问题,使L波段加速器的调制器的转换效率实现创新突破。史戎坚的大功率加速管设计、裴国玺和周祖圣的三极电子枪设计都成为该项目的创新亮点。样机的试运行是产品走向产业化的重要阶段,而试运行中故障是难免的。令张祥华至今印象深刻的是,2011年五一假期,烟台的加速器故障。袁勤良研究员由于买不到直飞烟台或青岛等邻近城市的机票而被迫转道杭州,整整一夜从杭州到无锡,从无锡到连云港(601008,),从连云港到烟台,被3次换车接送,赶到现场处理故障,使客户的货柜能赶上船期。

在推进产业化过程中,高能所团队积极协助企业推广,利用自身的专业背景和理论基础,协助项目招投标,解答客户提出的各种技术难题和质疑,消除客户的疑虑,助力该产品的产业化推广。

转化背后的科研经

尽管遇到了不少困难,但在高能所受访者看来,L波段10MeV工业辐照电子直线加速器在研制和产业转化过程中并未遇到大问题,更像是一种水到渠成

这背后或多或少隐含着高能所团队日积月累的科研经

首先,方向明确。据马创新向《中国科学报》记者介绍,高能所一三五规划当中的三个突破之一便是在科技成果转化方面取得突破。方向一旦明确,便有助于形成合力。而且,辐照电子加速器的研发涉及电子枪、微波系统、功率源等十几个不同的专业领域,需要各个方面的科学家有效配合。为高能所两个中心的合作,池云龙凭借自身专业的扎实和对不同领域的深刻理解,科学而高效地对不同成员的科研任务进行了分解和衔接,使这支高能团队真正发挥出了高能。对于这个团队来说,很多也都是第一次,比如如何让设备承载40kW甚至更高的功率,如何设计出能够稳定可靠工作的核心部件大功率加速管,如何解决整台设备的机械强度和散热等问题。

据介绍,之所以项目进展得比较顺利,一方面在于各个分系统较高的专业水平和预研工作做得足够扎实;另一方面也得益于该所在辐照电子直线加速器研究方面积累的经验,例如,近年来高能所为企业已研制和生产了多台S波段辐照电子直线加速器投入到辐照加工产业。

此外,同样重要的是,既然是转化,那么就要契合市场需求。高能所团队判断,凭借上述优势,辐照电子加速器必将逐步替代化学消毒技术以及钴源辐照技术等传统手段。

马创新将辐照电子加速器比喻为一把好使的枪有了这把枪,你打各种猎物都更方便了。正是敏锐地预见到其巨大的市场潜力,无锡爱邦提供了有力的资金支持,也为高能所发挥转化能力提供了合适的舞台。

当然,任何新事物都不会完美无缺,相对而言,辐照电子加速器对操作者的技能要求更高。目前,高能所正与无锡爱邦合作,派技术人员长期驻守客户企业,授之以渔,逐步将此类新产品推向更广阔的市场。
http://paper.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2013/8/276842.shtm

添加时间:2013-9-24
 
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