全 文 ：单板源堆码辐照工艺研究
夏和舟　陈玉霞　曹宏云　林　勇　周国全
(湖北辐照中心　武汉　430064)
本研究结果表明 :在货物静态堆码辐照过程中 ,采用单板源进行 4 工位辐照能有
效降低立面剂量场的不均匀度 ,提高辐照质量 ,射线利用率达 22127 %。
关键词 :单板源 　辐照工艺 　射线利用率
此文于 1997 年 2 月 4 日收到。
近几年来 ,辐照加工作为一种高新技术产业 ,在我国的工业、农业、医疗卫生和环境保护等
方面发挥了重要作用。这一新技术的发展促进了传统产业的技术改造 ,加速了新技术革命的
进程 ,产生了巨大的经济效益和社会效益。但是 ,由于在我国这一新技术的应用和推广起步较
晚 ,在辐照产品的品种、质量和射线利用率方面与发达国家相比尚有较大的差距[1 ] ,因而必须
对辐照加工工艺进行研究 ,以期降低成本 ,提高效益。王兆麟、李乃宁等在这方面进行了卓有
成效的工作[2 ,5 ] 。本文根据湖北辐照中心的具体情况 ,对单板源的堆码辐照方式进行了研究。
1 　材料与方法
111 　材料
11111 　设备 　设计装源容量为 5 ×105Ci 的辐照装置 1 座 ,现有 18 根 «11mm ×450mm 进口
60Co源棒 ,放射性活度为 115 ×105Ci。
11112 　辐照产品 　脱水葱片用纸箱包装 ,规格为 580mm ×320mm ×295mm ,重量 9kg ,表观
堆积密度 170kg/ m3 。辐照时 ,采用将产品箱的最长边垂直于源板的堆码方式。
112 　试验方法
11211 　装源方式 　将 18 根源棒全部集中在源架的 2200mm ×450mm 平面上作单层排列。
11212 　辐照源的工作位置及辐照堆码方式 　在图 1 的辐照区 I 内 ,即距源板 20cm 处 ,将辐照
物按 3 层和 4 层堆码 ,辐照源中心则提到货物堆码高度的中心线上进行单工位辐照处理。辐
照货物实行多层堆码 ,辐射源在货物高度范围内进行 3 个和 4 个工位的辐照处理。
113 　检测和计算
11311 　在产品箱内按上、中、下 3 层 ,左、中、右 3 面 ,前、中、后 3 段共 27 个点 ,在多工位辐照
的工位及工位交界处设置重铬酸钾/ 银剂量计 ,用 753B I 微机型紫外可见分光光度计测量吸光
度 (λ= 440nm , T = 298 K) ,用以跟踪脱水葱片产品箱内的吸收剂量及辐照面的剂量分布。
11312 　按公式 u = Dmax/ Dmin ,ε= Q ×D0/ 3600·P 计算剂量不均匀度和射线利用率[3 ] 。
762　核 农 学 报　1999 ,13 (5) :267～271Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
图 1 　产品堆放区
Fig. 1 　The area of goods piling up
11313 　以产品所需最低吸收剂量 (D0) 5k Gy 为基准 ,确定各种辐照工艺中每批产品的辐照时
间 ,按实际测定结果计算射线利用率。
2 　结果与分析
211 　单板源的剂量场分布
在 2200mm ×450mm 的平面内将 18 根源棒作单层排列 ,其等剂量曲线分布如图 2 所示。
图 2 　115 ×105Ci 单板源等剂量曲线示意图
Fig. 2 　Schematic diagram of equal dose curve for 115 ×105Ci single plate source
由图 2 可见 ,在 2200mm ×450mm 的平面内 ,放射源作单层排列时 ,距源 20cm 处 ,在排源
范围内的等剂量线基本上是一条直线 ,且剂量率较高 ,这样就利于辐照货物的堆码和提高主剂
量区的日辐照量 ,提高射线利用率。
212 　单工位、多层堆码辐照的结果分析
在进行单工位、3 层堆码辐照时 (辐照总时间为 120min) ,采用换层双面照 ,辐照产品的剂
量不均匀度为 1191 ,尚在允许范围内 (见表 1) 。但如产品密度高 ,则很难保证剂量不均匀度在
允许范围内 ,加之堆码箱数为单数 ,难以换层操作 ,且每批产品辐照时间较短 ,进出辐照频繁 ,
增加了降源停源的时间 ,照射效率低 ;而采用单工位、4 层堆码辐照时 ,因产品堆码高度达
862 核　农　学　报 13 卷
1180mm ,而源棒高度仅有 450mm ,相差 216 倍 ,辐照物上、下层与中间层的剂量相差太多。虽
然采取了换层换列的复杂操作 ,产品箱内吸收剂量不均匀度仍高达 2179 ,完全不能满足辐照
货物对辐照质量的要求。
表 1 　单工位辐照不同堆码高度时脱水葱片产品箱内吸收剂量分布
Table 1 　Distribution of irradiation dose in dehydrated scallion piece box
at different piling up height f rom single working site (k Gy)
堆放层数
Layers of
piling up
产品箱内
In goods box
剂量分布
Distribution of irradiation dose
1 2 3 4 5 6 7 8 9
不均匀度
U
3 layers
4 layers
上层
Upper layer 7172 7175 7180 4168 4171 4177 4175 4180 4190
中层
Middle layer 8192 8191 8191 5178 5165 5175 6140 6143 6134
下层
Lower layer 7177 7192 8106 5186 5194 5194 7186 7192 7180
上层
Upper layer 5171 5147 5150 3147 3142 3129 3154 3149 3126
中层
Middle layer 8109 7198 8103 5117 4193 4187 3169 5118 4195
下层
Lower layer 9109 9100 8195 6107 6105 5185 7112 7103 6160 11912179
213 　多工位、多层堆码辐照的结果分析
实行多工位、多层堆码辐照时 ,货物按 7 列 ×7 层堆码 ,辐照面大小为 2200mm ×2120mm ,
辐照总时间均为 120min。
21311 　3 工位辐照时辐照面剂量分布 　辐照源中心工作位置分别为 30、110 和 190cm。辐照
时间是上、下工位各 43min ,中间工位为 34min ,在距源 20cm 处 ,2200 ×2120mm 辐照面剂量分
布见表 2。3 工位辐照时 ,最大吸收剂量为 6193k Gy ,最小吸收剂量为 3193k Gy ,不均匀度为
1176。
表 2 　3 工位辐照时辐照面剂量分布
Table 2 　Dose dist ribution on the irradiation plane with three irradiation working sites(k Gy)
H(cm) 0 (L) 20 (L) 40 (L) 60 (L) 80 (L) 100 (L) 110 (L) ŠD
212 5141 5121 5117 5131 5123 5137 4163 5119
190 6193 6154 6189 6165 6157 6159 6103 6157
150 5121 5186 5117 5156 4197 4138 4100 5102
110 6122 6163 6145 6176 6167 6149 5183 6144
70 5121 5101 5134 4192 5117 5104 4153 4198
30 6179 6171 6164 6164 6184 6123 6115 6155
0 4192 4143 4133 4182 4193 4108 3193 4165
　　注 :L 为各测量点距源心一侧距离 ,H 为各测量点高度 (下同)
Note :L is the distance from the working site to the irradiation source ,H is the height of the working site (the same as the fol2
lowing) .
21312 　4 工位辐照时辐照面剂量分布 　辐照源中心工作位置分别为 25、80、135 和 190cm。
辐照时间分别为 40、20、20 和 40min ,在距源 20cm 处 ,2200mm ×2120mm 辐照面剂量分布见
表 3。4 工位辐照时 ,由于工位之间的距离由 3 工位的 80cm 减少到 55cm ,使得最小吸收剂量
962　5 期 单板源堆码辐照工艺研究
由 3 工位的 3193k Gy 增加到 4 工位的 5113k Gy , 而最大吸收剂量却由 6193k Gy 降为
6119k Gy ,剂量不均匀度由 3 工位的 1176 降为 1121。这样 ,在整个辐照立面上 ,就形成了一个
比较均匀的剂量场 ,其产品箱中吸收剂量不均匀度为 1130 (见表 4) 。
表 3 　4 工位辐照时辐照面剂量分布
Table 3 　Dose dist ribution on the irradiation plane with four irradiation working sites(k Gy)
H(cm) 0 (L) 20 (L) 40 (L) 60 (L) 80 (L) 100 (L) 110 (L) ŠD
212 5135 5145 5136 5144 5157 5136 5131 5147
190 5191 6102 6102 5197 5195 5197 5185 5192
16215 5165 5180 5195 5191 6105 5185 5137 5179
135 5185 6100 6102 6105 6119 6102 5156 5196
10715 5156 5180 5180 5195 5185 6100 5113 5173
80 5165 6100 5191 5191 5185 5171 5152 5180
5215 5156 5195 5176 5180 5191 6101 5141 5171
25 5176 6105 5195 5191 6105 6105 5169 5192
0 5137 5178 5157 5159 5155 5143 5130 5151
表 4 　4 工位辐照时脱水葱片产品箱内吸收剂量分布
Table 4 　Distribution of irradiation dose in dehydrated scallion piece box
with 4 irradiation working sites(k Gy)
产品箱所在位置 3
Place of
goods box
产品箱内层次
Layers in
goods box
吸收剂量分布
Distribution of irradiation dose
1 2 3 4 5 6 7 8 9
不均匀度
U
1 - 1
7 - 7
4 - 4
上层 Upper layer 5179 5169 5155 5141 5134 5141 5134 5140 5145
中层 Middle layer 5169 5159 5155 6165 5145 5155 5165 5189 6101
下层 Lower layer 5179 5169 5155 5141 5134 5141 5169 5169 5189
上层 Upper layer 5185 5184 5185 5169 5143 5150 5169 5174 5174
中层 Middle layer 5194 5184 5194 5169 5143 5169 5169 5159 5169
下层 Lower layer 5155 5155 5137 5130 5124 5130 5130 5130 5169
上层 Upper layer 6145 6125 6145 6145 5195 6115 6145 6134 6145
中层 Middle layer 6162 6150 6162 6152 6126 6182 6143 6134 6143
下层 Lower layer 6156 6146 6156 6176 6156 6161 6166 6120 6188 1130　　　
　　3 1 —1 :第 1 列第 1 箱 ,7 —7 :第 7 列第 7 箱 ,4 —4 :第 4 列第 4 箱
1 —1 : The 1st box in 1st row. 7 - 7 : The 7th box in 7th row. 4 - 4 : The 4th box in 4th row.
214 　不同辐照工艺的剂量不均匀度及射线利用率
以上结果说明 :实行单工位辐照处理时 ,随着堆码高度的增加 ,不均匀度不断增大 ;实行固
定堆码、多工位辐照时 ,每批辐照时间缩短 ,日处理量增加 ,提高了源利用率 (见表 5) 。由表 5
可知 ,在实行 4 工位、7 层堆码辐照处理时 ,每日辐照量为 981 件 ,射线利用率为 22127 % ,明显
优于单工位和 3 工位辐照处理。更重要的是实行 4 工位辐照 ,立面剂量不均匀度大幅度降低 ,
产品辐照质量显著提高。由此可见 ,在静态堆码辐照过程中 ,采用单板源进行 4 工位辐照对提
高产品的辐照质量和提高射线利用率有益。
072 核　农　学　报 13 卷
表 5 　不同辐照工艺的剂量不均匀度及射线利用率
Table 5 　U value and the utilization rate of different irradiation technology
工位数
Nomber of
working site
堆码高度
Height of
piling up
每批产品辐照时间
Irradiation time
of a batch
(min)
辐照面
Irradiation
plane
(mm2)
不均匀度
U
日处理量
Processing
number per day
(件)
射线利用率
Utilization
rate
( %)
1 3 层3 layers 140 2200 ×885 1179 560 12172
3 7 层7layers 310 2200 ×2120 1176 768 17144
4 4 层4layers 250 2200 ×2120 1121 981 22127
3 　小 　结
311 　对 18 根源棒进行单层排列时 ,通过调整源棒间距 ,得到了距源 20cm 处的近似于直线的
等剂量线 ,且剂量率较高 ,有利于照射对剂量率和总剂量要求较高的物品。同时 ,源棒的单层
排列可适应从单层堆码到多层堆码的不同堆码高度的辐照要求 ,操作弹性大。
312 　采用多工位、多层堆码的辐照处理有利于辐照空间的利用。在设备的安全高度范围内
(本装置可一次堆放较多的辐照产品 ,设计提升高度为 212m) ,堆码高度越越大 ,升降源进出的
次数越少 ,有效利用的时间越多 ,照射效度越高。
313 　采用多工位、多层堆码辐照 ,可获得较低的剂量不均匀度。在相同的辐照面内 ,可通过增
加辐照工位数来进一步降低剂量不均匀度 ,从而提高产品辐照质量和射线利用率。
314 　在辐照物品的表观密度大于脱水葱片 ,而又要求更低的剂量不均匀度时 (如熟畜禽肉、豆
类、谷类制品)可根据产品的几何尺寸改变堆码方式 ,将包装尺寸较长的一侧与源板平行堆放 ,
这样既可保证辐照剂量不均匀度在允许范围内 ,还可进一步提高射线利用率。
参 考 文 献
1 　国家科委新技术局. 辐射工艺某些领域的发展与对策专题调查报告. 1987. 123
2 　王兆麟 ,等. 单板源静态堆码辐照工艺研究. 核农学通报 ,1992 ,6 (4) :234～247
3 　李永华. 辐射技术基础. 北京 :原子能出版社 ,1988. 268～273
PIL ING UP TECHNOLOGY OF GOODS IRRATIATED BY SINGL E PLATE SOURCE
Xia Hezhou 　Chen Yuxia 　Cao Hongyun 　Lin Yong 　Zhou Guoquan
( Hubei Irradiation Cent re , W uhan 　430064)
ABSTRACT
In the irradiation process of pil ing up goods in static state , four irradiation working sites
and single plate source was adopted. The results showed that pil ing up in this way remarkably
raised the irradiation gual ity of goods. The utl ization rate of radioactive ray reached 22127 %.
Key words :Single plate source ,irradiation technology ,utilization ratio of radioactive ray
172Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1999 ,13 (5) :267～271