全 文 ：不同排源方式对辐照产率的影响
刘宏跃　施培新　林　音
(中国农业科学院原子能利用研究所　北京　100094)
利用自行设计的程序 ,计算了 16 根源棒 8 种不同排源方式对辐照产率的影响。
结果表明 :在静态均匀场内辐照产品时 ,分散排源方式的辐照产率均高于集中排源。
关键词 :排源方式 　辐照产率
此文于 1997 年 12 月 3 日收到。
近年来 ,辐射加工技术作为一个新兴的工业正在崛起[1 ,2 ] ,辐照装置在迅速增加。辐射加
工中常用的装置大多数是平板源[3 ] ,源棒在源架上的排列位置决定了射线能量的利用率和辐
照产率[4 ] 。在剂量率相同的情况下 ,辐照产率与产品堆放面积有关 ,为了提高辐照效率 ,应在
符合剂量不均匀度要求的情况下 ,尽量增加水平方向与垂直方向堆放产品的长度或数量[5 ] 。
本试验根据不同排源情况 ,通过对水平方向产品可堆放的数量及垂直方向产品可堆放的高度
比较了各种排源方式的辐照产率。
1 　源棒在源架上的排列方式
源棒在源架上的排列可分为分散排源和集中排源两大类型 :分散排源包括 4 层、3 层等不
同形式的排列 (图 1) ;集中排源包括 4 层、3 层和 2 层不同形式的排列 (图 2) 。不同排源方式
的等剂量曲线不同 (图 3 和图 4) ,分散排源方式的等剂量曲线类似椭圆形 ,集中排源方式的等
剂量曲线近似圆形。8 条曲线上的剂量率都是相等的。
从上述图形可以看出 ,不同的排源方式 ,在剂量率相同时 ,等剂量曲线的周长是不同的。
因此 ,等剂量线上堆放的标准箱摞数也不同。此外 ,由于不同排源方式下均匀场的高度不同 ,
每摞放置标准箱的高度也不同 ,这两者均影响着辐照产率。
2 　不同排源方式对辐照产率的影响
根据上述不同排源方式的等剂量曲线图形 ,计算各种排源方式的辐照产率。结果见表 1。
从表 1 可以看出 ,对于不同的排源方式均匀辐射场的高度不同 ,4 层分散排源的辐射场最
高 ,2 层集中排源均匀场高度最低。在同一剂量率的等剂量线上的均匀场高度内进行辐照 ,4
种分散排源的辐照产率相差不大 ,4 层排源之间最大相差仅 111 % ,4 层与 3 层排源间最大差
异也仅为 213 %。这是由于 4 层排源虽然周长小 ,但均匀场高度高 ,而 3 层排源的周长比较
大 ,因此两者相差无几。对于集中排源而言 ,由于源棒都集中在源板中央 ,所以 4 种排源方式
的周长相差不大 ,但均匀场高度相差较大。从表 1 还可看出 ,集中排源时 ,源棒排列的层数是
对 辐照产率影响的主要因素。5 、3 、3 、5集中排源方式的辐照产率最高 ,比2层排源产率高
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图 1 　分散排源方式示意图
Fig. 1 　Sketch map of decentralized source arrangement
1 　源棒　2 　装源模块　3 　源架
11Source pencil 　21Model of source loading 　31Source rack
表 1 　不同排源方式对辐照产率的影响
Table 1 　The effects of different source arrangement on the irradiation efficacy
排源方式
Source
arrangement
每层源棒数目
Pencils per layer
堆放摞数
Number of stack
均匀场
Uniform field
高度
Heignt (cm)
产率 (箱数/ 批)
productivity
(Boxes/ bacth)
210cm 高度场下的产率
(箱数/ 批)
210cm productivity
(Boxes/ bacth)
分散排源 6 ,2 ,2 ,6 1815 284 175 130
Decentralized 5 ,3 ,3 ,5 1915 268 174 136
source 4 ,4 ,4 ,4 21 252 176 147
arrangment 6 ,4 ,6 22 234 172 154
集中排源 5 ,3 ,3 ,5 18 272 163 126
Centralized 4 ,4 ,4 ,4 1815 256 158 130
source 6 ,4 ,6 19 230 146 133
arrangement 8 ,8 20 210 140 140
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图 2 　集中排源方式示意图
Fig. 2 　Sketch map of centralized source arrangement
1 　源棒　2 　装源模块　3 　源架
11Source pencil 　21Model of source loading 　31Source rack
图 3 　4 种集中排源方式等剂量曲线
Fig. 3 　Isodose curve of centralized source arrangement
1 　5 ,3 ,3 ,5 排源方式　2 　4 ,4 ,4 ,4 排源方式　3 　6 ,4 ,6 排源方式　4 　8 ,8 排源方式
11 5 ,3 ,3 ,5 source arrangement 　21 4 ,4 ,4 ,4 source arrangement 　31 6 ,4 ,6 source arrangement 　41 8 ,8 source arrangement
561　3 期 不同排源方式对辐照产率的影响
图 4 　4 种分散排源方式等剂量曲线
Fig. 4 　Isodose curve of 4 dentralized source arrangement
1 　6 ,2 ,2 ,6 排源方式　2 　5 ,3 ,3 ,5 排源方式　3 　4 ,4 ,4 ,4 排源方式　　4 　6 ,4 ,6 排源方式
116 ,2 ,2 ,6 source arrangement 　215 ,3 ,3 ,5 source arrangement 　314 ,4 ,4 ,4 source arrangement 　416 ,4 ,6 source arrangement
1614 % ,比 3 层排源产率高 1111 % ,与 4、4、4、4 排源方式相比 ,产率仅高 312 %。分散排源的
辐照产率均高于集中排源 ,以 4、4、4、4、排源为例 ,分散排源比集中排源高 1114 % ,比 3 层排源
的高 2015 % ,比 2 层排源的高 2517 %。因此 ,在均匀场高度下辐照时 ,采用 4 层分散排源的辐
照产率最高。
在静态辐照及人工搬运的情况下 ,产品堆放高度受到人为的限制 ,一般堆放高度在 210cm
左右。因而就辐射场高度为 210cm 时 ,对不同排源方式下的辐照产率的差异进行讨论。在分
散排源中 ,3 层排源的产率最高 ,比 4 层的 4、4、4、4 高 418 % ,比 5、3、3、5 高 1312 % ,比 6、2、2、
6 高 1815 %。在集中排源中 ,产率同样是随着层数的减少而增高 ,2 层排源方式的辐照产率最
高 ,比 3 层的高 514 % ,比 4 层的 4、4、4、4 高 718 % ,比 5、3、3、5 高 1112 %。在 8 种不同的排源
方式中 ,3 层的分散排源辐照产率最高 ,4 层的 4、4、4、4 分散排源次之 ,而集中排源的 5、3、3、5
辐照产率最低。这是由于辐射场高度得不到充分利用 ,从而造成能源的浪费所致。
3 　小 　　结
综上所述 ,在静态辐照时 ,分散排源的方式优于集中排源方式。在均匀场高度下辐照产
品 ,分散排源的辐照产率最高。但在完全人工搬运的情况下 ,此种排源方式无法充分利用均匀
场高度 ,因为均匀场高度较高 ,人工堆放高度有限 ,尤其在没有任何保护的情况下 ,产品箱堆放
过高容易倒斜 ,影响产品辐照质量。在无适当的设备时 ,一般人工堆放高度以 210cm 比较合
适。此时减少排源层数 ,则可充分利用射线能量 ,在本试验中 ,以 6、4、6 分散排源方式的辐照
产率最高。
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参 考 文 献
1 　曹　宏 ,等. 栅板源剂量场参数的测定. 核农学通报 ,1997 ,18 (2) :85～86
2 　赵文彦 ,等. 辐射加工技术应用与产业化. 辐射研究与辐射加工工艺学报 ,1996 ,14 (3) :182～186
3 　哈益明 ,等. 辐照装置最佳剂量场分布的研究. 江苏农业科学 ,1993 ,[增刊 ] :15～17
4 　单贤刍 ,等. 强60Co 源辐照装置的最佳源棒排列设计及其辐射场的分布. 原子能科学技术 ,1990 ,24 (5) :39～45
5 　李承华. 辐射技术基础. 北京 :原子能出版社 ,1988 ,268～275
THE EFFECTS OF DIFFERENT SOURCE ARRANCEMENT
ON THE IRRADIATION EFFICACY
Liu Hongyue 　Shi Peixin 　Lin Yin
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , Chinese Academy of A gricut ural Sciences , Beiji ng 　100094)
ABSTRACT
The effects of 8 different arrangements with 16 pencil sources on irradiation productivity
were studied by using a self2designed computer program. The results showed that the fashion of
decentral ized arrangement had a higher irradiation productivity than that of central ized in a
static and uniform f ield.
Key words :Source arrangement , irradiation productivity
761Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1999 ,13 (3) :163～167