全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 062458204
加速器辐照加工的效益分析
施惠栋　陈荣辉
(宁波超能科技股份有限公司 ,云环电子加速器技术研究所 ,浙江余姚　315470)
摘　要 :对我国已建成的综合利用辐照加工加速器和60 Co 装置的固定资产投入、运转成本和经
济效益进行对比分析 ,说明建造 10MeV、3kW 的加速器总投资和运转成本均比建造 600kCi 60 Co
(2122 ×1015Bq)装置低 ,而投产后的经济效益则高。
关键词 :加速器 ;辐照加工 ;经济效益
ECONOMIC EFFICIENCY ANALYSIS OF ELECTRON
ACCELERATOR FOR IRRADIATION PROCESSING
SHI Hui2dong 　CHEN Rong2hui
( Ningbo Superpower High2Tech Co. Ltd . , Yunhuan Electronic Accelerator Technique Research Institute , Yuyao , Zhejiang , 315470)
Abstract :The fixed assets , running cost and economic efficiency were discussed in this paper. For building electron
accelerator of 10MeV and 3kW , the running cost is one time higher than building colbat source at 2212 ×1015Bq ,
but economic efficiency of building a electron accelerator is much higher than building a colbat source.
Key words :electron accelerator ; economic efficiency ; irradiation processing
收稿日期 :2002204223
作者简介 :施惠栋 (1969～) ,浙江余姚人 ,常务副总经理 ,从事辐照加工研究工作。
辐照加工已成为我国的一门新兴产业。据 1999 年统计 ,全国已有辐照装置 170 余座 ,其中60 Co 辐照
装置 120 余座 ,装源容量 300kCi (1111 ×1015Bq)的有 50 余座。加速器装置有 48 台 ,其中 26 台用于线缆
加工生产 ,另 20 台兼顾辐照线缆和热缩材料。综合利用辐照加工用的能量高 (8～14MeV) 、功率大 ( >
3kW)的加速器仅 3 台。而60 Co 辐照装置在基建设备投资、运转成本费用、利用范围等方面均不及高能、
大功率的加速器。随着我国辐照加工的进展 ,此种加速器有广阔的发展前景。现就我国已建成的此种
加速器近年来运转的情况 ,对其进行经济效益分析 ,以促进辐射加工用高能大功率加速器的发展。
1 　性能
加速器和60 Co 装置一样 ,都是利用其发射的高能粒子对物质进行加工处理 ,与60 Co 装置相比 ,加速
器射线能量利用率高 ,辐照加工适用范围广。
111 　射线能量利用率
射线能量利用率是指被辐照物在最小有效剂量点所吸收的能量与整个辐照装置放出的能量之比。
一般可用剂量定义导出 ,即
　　　　　1kGy = 1kJΠkg = 1kW·SΠkg = 1kWΠkgΠS
60 Co 辐照装置的射线能量利用率 ( E)可用以下公式求得 :
　　　　　E = K1QΠK2 C
854　 核 农 学 报　2003 ,17 (6) :458～461Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
式中 ,K1 = 278W·hΠ(kGy·t) ,为功率吸收转换系数 ; K2 = 010148WΠCi ,为同位素γ功率 ;Q(kGy·tΠh) 为
处理能力 (辐照最小有效剂量 D 乘以装置每 h 处理数量) ;C(Ci) 为放射源活度 ;W(W) 为功率 ;t (t) 为重
量 ;h 为小时。从公式可见 ,当 C一定时 ,E 正比于 Q。影响 Q 的因素有辐照场的空间、时间利用率、辐
照最低有效剂量和剂量场的均匀度。关于被辐照物体的密度 ,由于γ射线穿透力强 ,相对于电子束辐照
的影响就比较小。根据我国当前60 Co 辐照站运转情况 ,一般 E值大概在 15 % ,少数辐照站在 20 %左右。
112 　电子束束流利用率( F)
可用公式 F = MDΠ3600P 求得。
式中 :M 为生产量 (kgΠh) ;D (kGy) 为最低有效剂量 ,P (kW) 为束流功率 ,说明加速器输出功率一定
时 ,其束流利用率决定于每 h 辐照数量和辐照最低有效剂量。由于加速器辐照的照射野比较小 ,成立体
角 ,方向性好 ,剂量率高 ,剂量场分布均匀 ;而60 Co 装置是 4π方向发射 ,单位面积上剂量率低 ,空间利用
率也低 ;因此 ,加速器辐照对空间利用率高达 100 % ,时间利用率相对也高 ,因为加速器停机时不损失能
量 ,60 Co 不管用或不用都不间断地释放能量 ;加速器装置射线的剂量场也均匀 ,其能量利用率即束流利
用率 F ,在当前我国情况下一般要比60 Co 高 3～4 倍 ,可达 60 %以上。
值得注意的是 ,由于 10MeV 电子流穿透能力比γ射线要小得多 ,其穿透厚度 gΠcm2 以被照厚度 dx
(cm) 、密度 P(gΠcm3 )来表示 :一般双面电子束辐照的厚度为单面辐照的 214 倍。根据式 dp = 014E - 011 ,
可计算出 10MeV 电子束双面辐照厚度 ,当物体密度为 015 时达 20cm。可见利用加速器辐照密度低的产
品有利。
113 　功率转换
根据剂量概念 ,从上述 2 公式的功率相关观点不难导出 1000kCi 的60 Co 辐照装置其输出能量相当于
加速器 10MeV、1418kW 电子束输出的能量。由于电子束的 F 为60 Co E的 3～4 倍 ,所以实际输出 10MeV、
3kW 电子束能量的加速器也就相当于 600kCi (2122 ×1015Bq)的60 Co 装置的辐照加工能力。
114 　加速器与60 Co 辐照源主要适用范围。
从表 1 可见 ,加速器适用范围要比60 Co 广得多 ,特别是在半导体改性和宝石着色方面是60 Co 辐照所
不能取代的。
表 1 　加速器与60 Co 装置主要适用范围
Table 1 　Application range of EB and 60 Coγ sources
No. 适用项目 application item 加速器 E. B. 钴源60Co
1 半导体器件改性 semiconductor denature + + + -
2 宝石着色 gem coloring + + + -
3 环保三废处理 waster treatment + + + +
4 辐射化学合成 chemical synthesis by irradiation + + + +
5 农业废弃物辐照降解 degrading of agricultural waster + + + + +
6 一次性医疗用品消毒 sterilization of once2use2only medical devices + + + + + +
7 药用植物灭菌 sterilization of herbs + + + + + +
8 辐照食品保鲜 irradiation preservation of food + + + + + +
9 水晶着色 crystal coloring + + + + +
10 辐照商品养护 preservation of commodities + + + + + +
　　注 : + + + 效果佳 ; + + 中 ; + 可用 ; - 不适用。
Note : + + + very good result , + + good , + suitable , - unsuitable.
2 　成本
辐照装置的运行成本主要由固定资产和生产运转费用两部份组成。
211 　固定资产
固定资产如表 2 ,由表 2 可见建造加速器的总投资仅为钴源的 1Π2。这是由于加速器的主体厂房比
60 Co 源室小 ,基建费用低。此外 ,60 Co 源价格现为每 Ci 116 美元 ,折合人民币 1313 元 ,600kCi 钴源价为
954　6 期 加速器辐照加工的效益分析
800 万 ,要比加速器贵 2166 倍。
表 2 　固定资产投资对比
Table 2 　Comparison of fixed assets (RMB :1 ×104 Yuan)
项目 (item) 加速器( E. B. 10MeV ,3kW)
钴源
60Co (2122 ×1015Bq)
厂房 workshop (200m2) 30 (500m2) 100
仓库 warehouse (2000m2) 100 (2000m2) 100
办公和实验室 office room and lab (1000m2) 40 40
辐照装置 irradiator 300 800 3
装置和设备 equipment 50 100
实验仪器 instrument 30 30
土地征用费 land used 50 20
勘察设计 design 15 15
技术培训 technical training 10 10
其它 others 20 20
合计 total 645 1235
　　注 : 3 Note : source cost
212 　年运转成本
年运转成本由固定资产、设备折旧和生产成本组成。固定资产基建折旧按年 5 %计算 ,设备折旧按
7 %计算。由表 3 可见 ,加速器年运转成本略低于60 Co 装置 ,主要由于60 Co 不管用或不用每年衰变都要
消耗 1215 % ,为了降低成本 ,就要提高时间利用率。
每年运转若按 8000h 计算 ,则每 h 运转成本加速器为 224 元 ,钴源为 261 元。
表 3 　年运转成本对比分析
Table 3 　Comparative analyses of running costs (RMB :1 ×104 Yuan)
项目 (item) 加速器( E. B. 10MeV、3kW)
钴源
60Co (2122 ×1015Bq)
厂房仓库折旧 workshop and warehouse depreciation 8. 5 12. 0
装置设备折旧 equipment depreciation 21. 0 7. 0
钴源补充 colbat source supplement — 100. 0
能耗 energy consumption 40. 0 10. 0
维修 maintainance 40. 0 10. 0
人员工资福利 wages and welfare 30. 0 30. 0
业务推广 market sale 20. 0 20. 0
行政管理 administration 10. 0 10. 0
其它 others 10. 0 10. 0
合计 total 179. 5 209. 0
3 　效益
采用经济效益系数ε来进行评价 (如表 4) ,ε的计算如下式 :
　　　　　ε= (B - N)ΠN
式中 ,B 为辐照该产品每 h 收入 ;N 为辐照装置每 h 的运行成本。
从表 4 经济效益系数分析可见 ,加速器在辐照低密度中药、食品和一次性医疗用品效益比60 Co 装置
略高 ,而辐照高分子材料热缩制品和电线电缆则经济效益系数比60 Co 源高 3 倍多 ,特别是辐照宝石着色
和电子器件改性 ,其经济效益更高。
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表 4 　经济效益系数对比
Table 4 　Camparison of economic efficiency
辐照商品
irradiated commodity
加速器
EB(10MeV ,3kW)
钴源
60Co (2122 ×1015Bq)
处理量
treatment amount
(tΠh) 毛收入 (元)gross income( Yuan) 经济效益系数εeconomic efficiencyε 处理量treatmentamount (tΠh) 毛收入 (元)gross income( Yuan) 经济效益系数εeconomic efficiencyε
食品 ,中药 0. 7 500 1. 16 0. 7 500 1. 03
food ,traditional Chinese
medicine ( P < 015)
一次性医疗用品 40000 套 (sets) 800 2. 45 40000 套 (sets) 800 2. 25
sterilization of once2used2
only medical devices
热缩制品 0. 08 960 3. 15 0. 04 480 0. 95
contraction pipe with heat
电线电缆 60kM 900 2. 90 — — —
eletric wire
电子器件 ≥1000 件 ≥5000 件 20. 60 不能处理 — —
electronic device (pieces) (pieces) can not be treated
4 　小结
通过对加速器和钴源的固定资产投入、运转成本和经济效益系数的对比分析 ,可以得出如下结论 :
411 　建造 10MeV、3kW 的加速器总投资 645 万元 ,比 600kCi 60 Co 源 (2122 ×1015Bq) 装置的投资 1285 万
元可低一半。
412 　加速器每 h 运转成本为 224 元 ,比60 Co 源 (每 h 运转成本 261 元)略低一些。
413 　从经济效益系数对比分析可见 ,加速器辐照低密度中药、食品和一次性医疗用品 ,其效益比60 Co 源
略高 ,辐照高分子材料 ,其经济效益系数比60 Co 源高 3 倍多 ,辐照宝石、电子器件效益更高。
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