全 文 ：核 农 学 报 一。 , 。 一
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单板源静态堆码辐照工艺研究
王兆麟
郑州辐照中心 郑州
陈振兴
开封市核能辐照厂 开封 。。
本文从提 高单板源静态辐照 的剂 量均 匀性和源利 用率的观点 出发 , 通过对辐射
场 剂 量率分布数据和常用堆码方 式的分析 , 提 出 了象限对 角位 移法和 复合 象限位 移
法等堆码工 艺
, 从 而 改善 了辐 照剂 量不均 匀度 , 并提高 了源 的利 用率
。
关键词 单板源
一
释态辐照 剂量不均 匀度 源利 用率
前 古
单板源是 氛源
、
线源成棒源的组合 , 目源架上钻元件放射性活度强弱配置也不尽相 同
,
使 辐射场剂量率分布复杂化 。 为提高辐照加工产品质量和 源利用率 , 需研究辐照工艺 。 本文
以郑 州辐 照中心单板源为例进行探讨 。 由于现装 淤量 和设计装源容量
相 差较大 , 只有在 辐照蔬菜等小剂量时才采用悬挂输送装置 , 平常多用静态堆码辐照工艺 。
前者 , 在设计说明书中
’
已有详尽论述 此处 , 仅对
一
后者进行分析研究 。
材 料 与 方 法
材料设备 单板源 由小 的“ 。 元件 根 一 根 分别装人
个工艺管中 , 置于源架上 。 其放射性活度按周围强中间弱的 原则布置 , 组成
单板源 , 总放射性活度为 。 辐照样品 维酶素 面粉袋包装 , 袋长 ,
宽 , 每袋重 。 一次性输液 器 纸 箱 峨 包装 ,
每箱重 。
实验方法 按照静态堆码辐照各种工艺 , 将重铬酸钾 银 剂量计 置待测辐照样品 中 , 用
郑 州大学化学系“ 分光光度计一紫外可见分光光度法数据采集
、
处理联用 系统 ” 跟踪测量剂
量 , 以 及中国计量科学研究 院用 剂量计和重铬酸银剂量 计测得的该单板源空场剂 最
率分布数据 , 按公式 。 。 二 。 计算剂量不均匀度 ‘ 。
结 果 与 分 析
一 两种常用静态堆码辐照工艺的试验分析
此文千 年 月旧 收到
。
核 农 学 报 卷
一种方式是按照图 的布置对维酶素进行辐照灭菌
。 放 层 , 每层 袋 , 高 。 测
量并计算由袋中心线组成的半月形辐照面剂量不均匀度为
。 在预定辐照时间一半时 , 对每
袋维酶素在原位置水平方 向进行
’翻转 , 能改善各袋本身的剂量不均匀度
, 而对上述半月
形辐照面的剂量不均匀度并无影 响 。
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图 维酶素堆码辐照示意图
七 一
另一种方式是将辐照物平行且靠近板源堆码 , 当达到预定辐照时间的一半时 , 将板源两
侧端接受低剂量的 辐照物依 次和板源中间接受高剂量的辐照物对换位置 , 并同时将各辐照物
单件在 水平方向进行 ‘ 旋转换面 辐照 。 如果 辐照物密度是均匀的 , 可 以按照 空场剂量率分
布对不同大小辐照面进行剂量不均匀度计算 , 一般约在 一 的范围内 , 较前述堆码方式有所
改 善 。 这种堆码辐照工艺只是改善了水平方向剂量不均匀度 而垂直方 向剂量不均匀度并未
得到改善 。 虽较半月形堆码辐照工艺有所进步 , 但对要求严格的辐照物还不能满 足要求 。
二 象限对角位移法
所谓象限对角位移法 , 就是在靠近且 平行于板源的辐照面 中 , 选择剂量率最高点 单板
源 中心点在 辐照面上的投影 作为坐标原点 , 将辐照面分成 个象限 。 当辐照到预定辐照时间
的 时 , 将 个象限的辐照物进行对角位移 , 更换位置
, 如图 所示 。 对着坐标原点的 个象
限角 , 其所在位置剂量率最高 , 位移后 辐照物落到剂量率最低的象限角外侧位置 , 而原象限
角外侧的辐照物落到对着原点的象限角位置 。 这样就使辐照物前后所受剂量得到相 互补偿 。
同时 , 为了使辐照物单件受照均匀 , 在 受照时间的 和 时 , 对辐照物单件分别在原位置
和位移后位置进行翻面 绕单件中心 垂线旋转
’ 。 经过一次位移和两次翻面 , 当达到预
定辐照时间时 , 辐照物所接受剂量的不均匀度得到了显著地改善 。 此外 , 该方法对单板源辐
射场左右不对称造成的剂量不均匀度也有所改善 。
图 象限对角位移 法示意图
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如果 自源一侧到 距离处 , 由近至远平行于板源分成 排 , 每排设置大小不同的辐
照面 。 辐照物在各种辐照面 内均按上法堆码 , 根据位移前后各对应 测点的空场剂量率值 , 求
出各辐照面的剂量不均匀度 , 结果 见表 。 与常用堆码辐照工艺 相 比 , 剂量不均匀度得到 明
显改善 。 在 辐照面高度为 。。 的各区域 , 剂量不均匀度 均 在 , 以下 , 基本上能满足辐
期 单板源静态堆码辐照工艺研究
表 按象限对角位移法堆码辐照各辐照面的剂量不均匀度
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, 、 、 、 , 。 。
空 场 值
生
。
。
生 、 生 生
实测值
照产品的质量要求 。
用此堆码方式将一次性输液器样品箱紧靠板源两箱对顶堆码作 为 一 单 件 , 随样品箱堆
码 、 位移跟踪实测剂量 , 求得的不均匀度也列入表 中 。 通过对 比 , 我 们 可 以看出‘ 虽然样
品箱内密度稍有不同和缝隙影响 , 其实测数据仍反映出上述规律性
三 复合象限位移法
该方法是将辐照面 分成 区
‘
中心区 阴影部分 , 宽度不超过板源宽度 , 在该区按 二
的堆码辐照工艺 两 侧区各分成上下
一
两象限 见图 。 也用 二 的堆码辐照工艺即象限对
角位移法堆码辐照 。
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图 复合象限位移法示意图
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用空场剂 量率数据计算高为 。, 宽为 和 的辐照面剂量不均匀度 。 中
心 区各排辐照面剂量不均匀度 。 。 。。 。同表 。 两侧区不同辐照面的剂量不均匀度如 表 所
示 。 与表 相 比 , 基本一致
。
按 二 中实测方法计算的结果也列于 表 , 与排面 中相 似位置
的数据相符 。
四 等剂量率辐照工艺
该方法是将辐照物摆在辐射源的等剂量率曲面 上 , 只需要在 辐 照 过 程中间进行一次翻
面 , 即可改善剂量不均匀度 。 该辐照工艺不需要换层换位 , 但源利用率较低 。
核 农 学 报 卷
表 按复合象限位移法堆码辐照各辐照面的剂量不均匀度
一
一
,
。 。二 ‘ 。 。
,
。 。二 。 。
实 测 值
对单板源来说 , 在近源处 , 等剂量率的凹 曲面小 , 堆码量少 , 且剂量不均匀度大 在远
离源处 , 等剂量率凹 曲面的剂量率低 , 源利用率也低 。 根据该单板源的放射性活度 , 我们选
择 这个值 据此剂量率 , 面向板源将形成一个不规则的半 椭园球面 , 在此等剂
量率 曲面内 , 从地板上堆码 一 , 空场剂量不均匀度在
,
以 内 。
综上所述 , 象限对角位移法和复合象限位移法可以靠近且平行于单板源堆码辐照 , 有规
律地进行换面
、
换层和换位 , 既改善了辐照的剂量不均匀度 , 又提高了源利用率 , 可 以根据
辐照加工产品质量要求选择堆码辐照工艺 及辐照面大小 。 对于复合象限位移法而言 , 是将辐
照加工质量要求较高的物品置中心 区 , 其余置于两侧区 。 而等剂量率辐照工艺 , 虽然源利用
率低 , 但无换层换位之繁 。
讨 论
一 象限对角位移法和复合象限位移法坐标原点的选 择 坐 标 原 点 是辐照面的中心
点 , 也是剂量率最高点 , 通过原点的坐标应将辐照面分成上下 、 左右剂量率对称的 个象限
作静态堆码辐照时 , 应 首先将源提到适 当高度 , 考虑源距地板和天花板距离不同 , 散射影响
也有差异 , 可根据实测数据对源高度稍加修正 。
二 源利用率和剂量不均匀度 象限对角位移法和复合象限位移法与 等剂
量率堆码辐照工艺相 比 , 源利用率提高 一 倍
。 因为前者是靠板源堆码 , 辐照物中心 垂
面是在 一 抖卜, 其空场平均剂量率是 的 一 倍
。
象限对角位移法和复合象限位移法与其它堆码辐照工艺相 比 , 剂量不均匀度较低 , 只要
合 理选择辐照面大小 , 可 以满足辐照物质量加工要求 。
三 提高源利用率的措施 将辐照物前后 分排叠加堆码 根据辐射源活度和辐照物
堆积密度 , 可以平行且靠源罩进行双排或多排叠加堆码 排间不 留缝 隙 , 以提高源利用率 。
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的 , 一 了
利用辐照室空位置进行预辐照 如果 辐照室面积大 ,
量待辐照物品移入辐照室进行预辐照 , 以减少正式辐照时间
在不影 响操作的情况下 , 可将适
对辐照包装的要求 辐照物包装箱以长方体或正方体为宜 , 且要求内部密度均匀 , 箱
体在长
、
宽
、 ,
高 中要有一个尺寸不大于其半价层的 倍 半价层的计算见文献 〔 〕
。 堆码
时 , 这个尺寸的线度应垂直于板源面 。 这样换面辐照后 , 能显著改善辐照剂量的不均匀度 。
采用前后叠加堆码法辐照时 , 如果 前后箱体总厚度不大于半价层的 倍 , 则可 以把前后箱体 作
为一单件进行翻面 , 以减少分排分批翻面之繁 , 缩短操作时间 , 亦等于提高源利用率
。
本研究得到郊州大学屈凌波同志帮助 谨表谢意
参 考 文 献
马瑞德等编著 辐射加工技术 成都 四川科学技术出版社 , ,
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