辐照装置

辐照装置（精选6篇）

辐照装置 篇1

摘要：在建设太阳能电站还是光伏建筑中, 系统需要得到在目标地区的光辐照数据, 对整个系统中太阳能板功率及蓄电池容量的选择和设计十分有必要。在太阳能发电技术中, 就其本质而论, 就是目标地区的太阳能的辐照度。通过测量地区总太阳能辐照度, 对比已有太阳能发电站及光伏建筑的数据来确定在该地的方案是否可行。并且作为太阳能电场的重要组成部分, 对于电场的太阳辐照度进行实时监控是非常必要的。本文主要介绍了光谱辐照度的测量原理及装置。

关键词：辐照度测量,ATMEGA48V,太阳能电池板

随着全球经济的发展, 能源问题已成为在发展进程中的重要问题。在新能源与可再生能源的构成中, 太阳能光伏发电成为了重要组成部分。而不论是在建设太阳能电站还是光伏建筑中, 我们都要得到在目标地区的光辐照数据, 对整个系统中太阳能板功率及蓄电池容量的选择和设计十分有必要。因此在建设之初就一定要在目标地区先测量出其辐照度作为我们参考是否可以建设以及怎么建设的该建筑的依据。同时装置还能对现有的太阳能电场进行数据的监控。

1、硬件设计

系统设计中所要测量的是转换为电平的光辐照度信号, 系统要求在野外长时间工作, 机构简单, 便于携带;单片机的片上功能尽可能完备, 满足所要测量的任务。经过比较选择了Atmega公司的RISC指令AVR单片机作为系统控制芯片。它的突出优点是高性能、超低功耗和功能集成。如图l是光辐照度测量仪器的框架图, 可以看出系统结构简单、外部设备得到了简化。

下面分别介绍下各部分的电路原理

1.1 Atmega48单片机的内部结构简介

Atmega48的工作电压l.8~5.5V, 有5种超低功耗工作模式可以切换到活动模式。常用的是外接普通的14.318KH或者32.768KHz的时钟晶振, 所用到的片上外围功能模块主要有:具有捕捉, 比较功能的16位定时器。可用于事件计数、时序发生、PWM生成等;23个可编程的I/O口;8通道10位逐次逼近型A/D转换器。Atmega48存储空间结构采用“冯诺依曼”体系, 程序存储器 (ROM) 、数据存储器 (RAM) 和外围模块由同一组地址和数据总线连接在同一个寻址空间中, 寻址空间共64K。其中RAM为8K, ROM为Flash型。

1.2 光传感单元设计

在测量阳光辐照度部分, 可选用TBQ-2总辐射表或者太阳能电池板作为测量单元。TBQ-2总辐射表可用来测量光谱范围为280~3000nm的太阳总辐射。通过电压放大, 输入到模拟乘法器MAX4211E得到功率值以电压形式输入到Atmega48单片机的ADC通道。如图2所示。

为了精确测量负载功率, 本文使用具有外部电阻分压器的MAX4211E, 将分压电阻R1、R2直接与负载相连, 电路如图2所示。其计算公式为:

这种设计能减小RSENSE功耗的影响, 提高测量负载功率的精度。图2中RSENSE为电流检测电阻。理想情况下, 最大负载电流在RSENSE两端产生满量程检测电压。只要选择合适的增益, 使电流检测放大器既能获得最大输出电压, 又不会出现饱和。在使得RS+端与RS-端之问的差分电压不超过满量程检测电压的情况下, 适当增加RSENSE的电阻值, 可提高USENSE, 有助于减小输出误差。

当选用电池板作为测量单元时, 系统设计就要考虑对其输出的电压进行分压, 并在最后计算时要考虑到分压比。

1.3 系统实时交互设计

除了测量光辐照度主要模块之外, 系统中还设计了实时时钟以及背板温度模块。时钟模块选用TI公司的DS1302串行时钟芯片, 这样每组测量结果便附上了当时的时间, 可以记录年、月、日、小时、分、秒、星期。有两个电源VCCl和VCC2, 一个为主电源, 当仪器上电时工作。另外一个为备份电源, 设计中选用一块3V的钮扣锂电池。由于有备份电源, 系统掉电后时钟芯片仍然能够工作。第一次调试时, 向时钟内部写入时间, 以后时钟便可以准确计时。背板温度模块我们选用的是DS18B20芯片, 具有体积小, 功耗低精度高, 易于单片机接口等优点, 采用寄生电源技术不用外接电压。

为了便于现场观测.系统中还有控制键盘和液晶显示模块.在电路中加入两个个按键, 当有键按下时, 与之相连的PD引脚电平变低, 触发PD2或PD3口cp断, 在中断服务程序里来实现相应的时间、光辐照度的测量和显示, 显示格式为固定小数点, 显示芯片为8位SMS0801段式串行液晶。

利用Atmega48的读写口实现串行异步通信.单片机与上位机之间的数据传送经过RS485收发器.选用MAX3485E芯片, 3.3V低电压供电, 半双工。由于485为差分平衡方式进行号传输.因此具有传输距离远、可有效防止噪声信号干扰的特点。

1.4 逻辑电平匹配

由于Atmega48为3.3V供电, 而一些芯片需要±5V供电。故此系统中存在两种工作电压。系统中使用了Atmega48芯片的内部A/D转换功能, 因此在AVCC引脚处要加上5V电压, 并且在其参考电压引脚ARFF处要选择合适的电压。Atmega48的I/O电平与5VTTL电平兼容。但与5V的CMOS标准器件相连时要仔细分析。当单片机输出驱动5V标准CMOS器件时常用一些电平移位器件如双电源电平移位器LVC4245或74LVC07等来达到电平匹配;当5VCMOS电平输驱动单片机时。可以采用稳压管或电阻分压来保证输入单片的电压在3.3V之内。

2、软件设计

AtmegaAVR系列单片机的程序使用配套的开发环境AVR Studio开发, 它同时支持汇编语言和C语言编程。用汇编编写的代码效率高, 但是开发周期长、代码维护困难;而目前单片机的C语言开发是比较流行和常用的方法, 本次设计中使用C语言来开发单片机程序。由于具有Flash存储器.利用单片机本身的JTAG接口, 通过Atmega公司所带的仿真器AVRISP可以方便的进行程序调试和代码下载。

在系统的软件设计中, 采用模块化设计方法, 各模块之问相对独立, 这样可以使得程序结构清晰, 便于今后进一步扩展系统的功能。系统软件由主程序、定时器中断服务程序、键盘中断服务程序、数据采集处理子程序、实时时钟程序、显示程序、串行通信程序等模块构成。

主程序首先完成系统初始化。然后进入低功耗模式。利用定时器TIMER1产生一定的定时间隔, 通常是0.1秒, 定时间隔可以根据需要来设定。当定时时间到时, 在定时器TIMER1中断服务程序里置中断标志TCCR1=1。主程序的循环里判断该标志后完成光辐照度的测量并读出当前数据的采集时间, 然后置定时器Timer1中断标志=O, 主程序流程如图3所示。

单片机在完成一次采集过程后, 将数据包装后向上位机传送。点对点传输, 16进制传送。波特率为9600, 8位数据位, 1位停止位, 无校验。上位机接收程序及用户界面可以有很多种语言选择, 本设计用LAB View编写。它是半图形化的c编程开发工具, 适用于测试技术、控制技术、虚拟仪器技术及仪器驱动开发。

3、测试结果

利用本文所述的测试装置, 在室外测量的瞬时光辐照度曲线如图4所示。测试环境周围100m空旷, 相邻数据间隔为0.1s, 共3分钟。

TBQ-2输出的数据如 (a) 图所示抖动波形显示的采集数据可以看出在3分钟内, 光幅照度的变化较小。同时也可以看出数据的间隔小, 实时性好。同时直线显示的是电池板的背板温度, 也可以看出温度基本恒定。电池板输出数据如 (b) 所示是电池板的功率。由于本次选用电池板为800 cm2, 其数据关系为

从图中我们可以看出, 根据公司由TBQ-2输出的数据基本近似于近似于电池板功率。因此我们在使用的时候可以只需要电池板就能实现这个功能。这些数据有助于我们对环境参数的了解。并对太阳能建筑发电潜力进行评估, 可以用该系统常年采集到的数据, 来分析可能安装太阳能电池板的角度的发电效率, 实现最合理的太阳能建筑一体化。同时通过长期记录的数据和气象数据结合得到的不同天气下太阳能电池板的发电效率, 该系统就可以得出该地区常年的发电量, 并且也可以根据天气预报, 来预测出未来一段时间内太阳能电池板的发电效率。

4、结语

本文所介绍的设计方案, 由于采用了AVR系列单片机, 其丰富的片上外围模块功能使得整体体电路简单, 降低了成本;测量装置体积小, 适合野外便携工作。所测得的数据, 实时性好, 离线时可以分析某地的太阳能分布特征, 为光伏建筑的设计提供依据;在线时, 可以将实时数据作为控制制信号直接送到节能电源控制中心, 得到对实际情况的完全复现, 对于太阳能楼宇供电集控的研究有着重要的意义。

参考文献

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[8]杨云, 吕文华等.净全辐射表灵敏度测试方法研究[J].气象水文海洋仪器, 2006, 12.

辐照装置 篇2

为了提高员工对电子加速器的认识，做好辐射防护和安全工作，保障员工的人身安全与工作环境安全，必须进行有效的培训，现将具体的培训工作计划如下：

一、全体加速器人员须定期进行辐射安全培训。主要内容是辐射安全基础知识、辐射安全管理知识、辐射安全相关法律法规以及辐射事故应急准备和辐射事故应急预案等。培训时间与地点由办公室统一安排，要求每月一次，每次不少于两小时。培训形式可以多种多样，目的是为了提高员工对辐射安全、防护知识的认识及公司辐射安全管理水平，保障员工人身健康和工作环境安全。

二、从事辐射工作人员须进行日常岗位培训。主要内容是岗位职责、操作规程、安全操作规程、岗位工作流程和工艺技能专业知识、作业指导书等。培训时间、地点、人员由相关主管部门安排，要求每周一次，每次不少于一小时，并定期进行考核。目的是为了辐射工作人员熟悉本岗位职责和安全操作规程，熟练操作方法，提高工作效率。

三、新员工的岗前培训。新员工集中招聘八人以上者由公司人力资源部组织培训，不得少于三天，主要内容是公司简介、发展历程、战略目标、公司文化、产品介绍、通用规章制度和通用安全操作规程，新员工到车间后（或班组）进行岗位职责和操作规程的培训，第一个月内在车间实际培训不得少于6小时，使每个员工到岗后明确本岗位的工作职责范围，本岗应知、应会，应做什么，不能做什么；本岗位工作做到什么标准，明确本岗位操作规程和安全操作规程。新员工在上岗两个月后要有书面考试，考试成绩纳入试用期转正的考核评定中。对于平时补充招聘到岗的新员工人力资源部每月集中进行一次岗前培训。

四、辐射工作人员上岗培训资质。从事辐射工作人员须在上岗之前参加有关部门组织的辐射工作人员上岗培训，主要内容有辐射安全监督管理知识；辐射基础知识；辐射防护知识以及《中华人民共和国放射性污染防治法》、《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》、《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》等辐射环境的法律、法规和条例，通过考核并取得《辐射工作人员上岗证》。

五、培训的考核和评估。培训计划的有效运行要有组织上的保证，并要用制度的形式确定下来，对培训结果要跟踪。建立员工培训档案，把员工参加培训、培训作业上交等情况纳入档案管理和全年的考核之中。考核是两个方面，一是对培训组织者的考核，二是对员工参训后的评价和考核；要保证培训工作落实到位。使培训工作真正成为公司的基础工作，培训真正起到作用，有效地提高管理人员和员工的素质，并使之能科学、扎实而又有效地开展起来，变员工要我培训为我要培训，以适应公司的转型和高速发展，塑造学习型组织，体现公司和个人的价值。

试论辐照加工装置的安全运行 篇3

我国辐照装置起步于上世纪60年代,据不完全统计至今已有200余座,80%以上是建于上世纪90年代以前,分布在30个省市,设计装源能力50万居里以下。90年代以后,新建辐照装置,设计装源容量都在100万居里以上,其中少数能达到500万居里。早期建造的辐照装置,一般仅限用于科研,规模较小,不够规范化。80年代后,由于食品杀菌和一次性医疗用品灭菌需要,这些装置除承担科研任务之外,经改造逐步用于辐照加工生产。这些装置设备简陋,辐照室小,无自动输送系统,安全信号连锁单一,而管理层往往为了效益,年运转率超过90%,形成事故隐患。90年代新建装置,设备先进,已达到国际先进水平,但操作人员资质没有跟上,操作经验少,管理层抓效益高于安全,对安全检查、培训重视不够,造成操作人员辐射安全知识浅薄,同样存在事故隐患。

2 历史的教训

2.1 重大事故

在核技术利用过程中,特别是辐射加工装置,所造成的事故,不仅仅是企业重大的经济损失,还影响了辐射加工行业的健康发展和社会影响,甚至还给当地社会安定带来严重影响。现将90年代以来国内外辐射装置重大事故例举如表1。

2.2 原因分析

以上事故主要是设备陈旧、故障,安全连销信号系统失灵;人员缺乏培训、安全意识差、判断失误、违反规章、制度、操作违规等引起的。其原因可分析如下:

2.2.1 人身事故

(1)违章操作。所有误入辐照室,发生人身事故,都没有按章进辐照室时携带便携式剂量报警仪或剂量报警仪。就是携带了,进辐照室前也没有用检校源进行检校。缺乏辐射安全意识。从事故中还可见操作人员、搬运工没有经过正规培训,不了解辐射危害和潜在风险,导致不允许进入辐照室的非工作人员如客户也进入辐照室。当操纵信号发生矛盾时,过份相信自己的判断而采取一系列的错误措施而造成人身事故。

(2)超负荷运转。管理层为了经济效益,往往弱化安全系统和管理程序,设备超负荷运转,因而设备如安全连锁系统、信号报警系统没有定期停机检修,也没有定期检验,更没有更新设备。因而造成带病工作或者在更换和维修安全连锁、信号报警系统过程中采用旁路安全连锁系统继续工作,造成了事故的隐患。

(3)设备陈旧失修。我国当前运行的辐照装置,80%以上是上世纪90年代以前建成的,有的是用于科研后改为生产加工用的,设备陈旧、年久失修,为了提高经济效益,运行率一般90%,更促进了设备的老化(如电线长期辐照老化),增加了安全隐患。

安全连锁系统,信号报警系统,一般都采用机械限位开关,未形成也没有采用两种不同的控制技术进行冗余互补和光、电、声、机械一体化,造成辐照室门锁信号单一,缺乏光、电、声和机械阻挡多重报警。很容易被工作人员旁路或绕开,致使工作人员误入钴室。

(4)管理不严。辐照室一般都有安全运行的规章、制度和操作规程,但管理层没有制订定期的检修计划,平时缺乏定期的设备检验和对工作人员检查督促,致使工作人员辐射安全意识浅薄。

2.2.2 卡源事故

虽然未有人身事故,但是给企业带来重大经济损失,影响了辐照行业的健康发展和社会影响,特别是杞县卡源事故,辐照产品升温自燃,辐照室灌注水灭火,历时29天,机器人多次进入才排除故障,无人员受伤,但社会影响大。当时传言“辐照室要爆炸”,引起社会不安,人员逃离,店铺关门,市场撤离,经省、市、县三级领导重视、多次动员宣传才平息。

(1)设计上的缺陷。上世纪90年代设计的老装置,钴源活度低,为了提高源强度的利用率,源架没有护罩,这就容易出现货物堵塞源架,致使源架无法降落到水井底部的贮存位置。

(2)在安全连锁和信号报警系统设计没有充分利用声、光、电、机械一体化的多重保护装置,也没有充分体现冗余性和多样性,特别是在源架两侧没有设置护源罩或防撞杆等源架保护设施,在源架两侧也没有安装防碰撞报警装置,此装置应与源架升降连锁。

(3)辐照箱。辐照箱朝向源架的侧面未采用实体覆盖,辐照箱开启门锁移动或辐照箱超载或辐照箱摆动,引起辐照箱倾倒(斜)或辐照产品掉出,碰撞护源架使其变形,引起源架被卡,不能下降复位。

(4)安全管理制度不全。管理层为了追求超额利润缺乏“安全重于生产”的意识,致使辐照室各项安全管理制度不全面、不修订、不检查、辐照室各项生产设备,如井源系统,安全信号连锁系统等无定期维修、检查计划,更主要的是对工作人员也缺乏定期的辐射安全教育培训,造成工作人员辐射安全意识浅薄,对辐射危害性认识不足。

3 安全运行现状

3.1 现状

我国辐射加工装置特别上世纪80年代以来发展较快,设计和使用规模也迅速扩大。在安全运行方面存在主要问题有:(1)大部分老设备装源活度低,源量小,设备陈旧,年久失修;(2)新装置工作人员安全知识薄弱,操作经验少;(3)90年代后民营辐照装置开始运行,对管理层带来一定难度;(4)退役放射源数量增加快,大部份没有妥善处理。

3.2 法律法规

国家对辐照装置安全运行十分重视。国家环保部设有核安全与辐射环境管理司,下属放射源与电磁辐射管理处,省市设有对口机构,负责辐照装置建设时的环保论证,建后审批颁发安全许可证以及日常安全运行监督、指导工作。至今我国已出台的法律法规如下:

(1)国家法律:如《中华人民共和国放射性污染防治法》,2003年6月28日人代会常务委员会第三次会议通过,2003年10月1日起执行。

(2)国务院条例:如中华人民共和国国务院第449号令:《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》,2005年12月1日起执行。

(3)标准:国家标准如GB10252-2009,《r辐照装置的辐射防护与安全规范》2009年6月19日发布,2010年6月1日实施。行业标准,如EJ/T971-95,《辐射加工用电子加速器通用规范》。

(4)行政主管部门规章:如2008.4.11辐射事故后,环保部门印发了《放射性同位素与射线装置辐射安全和防护监督检查技术程序》,供各省市环保部门参照执行;又如环保部2008.11.21颁布的《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》。

(5)行政主管技术指导性文件:如2009年我国杞县、广州、河南先后发生卡源事件后,国家环保总局及时在2009年12月4日发出《关于开展辐照装置卡源故障专项整治工作的通知》(环办函[2009]1277号)对防止其卡源事故的发生提出了指导性整治工作。

3.3 协会

中国同位素与辐射行业协会辐射加工专业委员会,在装置安全运行做了大量工作,2005年与国家环保总局商定召开了《全国辐照装置质量与安全管理研讨会》,以后连续举办4期《辐射加工行业职业》培训班,编辑《辐射加工》双月刊,组织企业科技人员出国考察,参加国际会议等工作,推动了企业辐照装置安全运行的进展。

3.4 企业

不少辐照中心,按照ISO9001-2000《质量管理体系要求》、EN46002-1996、EN552-1994和ISO11137-1995等相关法规和标准的要求,取得相应的证书或认可、与国际接轨,使辐照中心进行规范化生产,降低了事故的隐患。

4 建议

4.1 可靠的安全信号连锁系统

4.1.1 设计

安全信号连锁设计上本着“纵深防御”、可靠性、冗余性、多样性和独立性的原则。本着“人源不见面”的思想,不断更新设计。在源架两侧应设置护源罩或防撞杆等源架保护设施,护源罩两端还应设置防碰报警器,并与传输系统及放射源升降设计连锁。辐照室内设置电视监控系统和安全灭火系统(如顶栅的灭火喷淋系统)。

安全信号连锁必需声、光、电、机械一体化,并采用数字程序结构。为了保证冗余性,一般采用两种不同的控制技术互为冗余。

4.1.2 定时检修

对安全信号连锁装置和设备,必须及时维修保养,使设置保证随时处于良好的工作状态。强调自检,重要的安全设施,如个人警报仪,每次使用都应自检,记录备查。

4.1.3 不断更新设备

随着科学时技术的快速发展、辐照加工装置及其安全信号连锁系统不断采用新技术、新材料,更新设备,以进一步提高视觉性和可靠性。

4.2 管理

4.2.1 以人为本

首先管理层要提高“安全第一”的认识,制订严格的各项管理制度,定期督促、检查工作人员的操作安全意识。

4.2.2 培训

管理层对工作人员分类进行定期的安全运行培训,对管理人员、操作人员、设备维修人员、辅助作业人员都要进行培训,对客户和来访人员也要进行安全教育,提高工作人员的安全意识。

4.2.3 严格执法

辐照加工所有工作人员都必需严格执行国家法律、国务院条例、国家(行业)标准和行政主管有关规章、制度,要认真学习,定期对照实际来检查辐照安全各项工作。

4.2.4 档案

辐照装置安全运行的档案是安全管理的核心,为此对辐照装置更新检修、人员培训、平时操作情况都要记录归档保存。

参考文献

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飞秒激光辐照ZnO晶体 篇4

飞秒激光辐照ZnO晶体

利用飞秒激光对ZnO晶体进行辐照,对辐照前后的晶体样品进行发光光谱及拉曼光谱检测.辐照后发光光谱的某些发光峰强度有明显增强,但未产生新的.发光峰,表明没有新的缺陷结构产生,但晶体内锌空位、间隙位锌、间隙位缺陷浓度增加.拉曼光谱结果表明,辐照后ZnO晶体未产生相变,但随着辐照激光功率的增大,拉曼峰327 cm-1,437 cm-1强度明显减弱,表明在飞秒激光辐照作用下氧化锌的结晶程度下降.但574 cm-1峰值却随着辐照功率的增大而变大,分析表明该拉曼峰很可能是由于晶体内间隙位缺陷所致.同时实验过程中观察到飞秒激光倍频光产生.

作 者：孙晓慧 汪晨 郭晓东 SUN Xiaohui WANG Chen GUO Xiaodong  作者单位：孙晓慧,SUN Xiaohui(上海工程技术大学基础教学学院,上海,00)

汪晨,郭晓东,WANG Chen,GUO Xiaodong(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,00)

刊 名：激光与光电子学进展  ISTIC PKU英文刊名：LASER & OPTOELECTRONICS PROGRESS 年，卷(期)：2007 44(11) 分类号：O437 TN304.2 关键词：飞秒激光   晶体缺陷   发光光谱   拉曼光谱   ZnO晶体  

辐照装置 篇5

辐照装置是一种放入研究堆中进行辐照试验, 用来进行同位素生产的一套装置。由于放入研究堆中, 不能影响研究堆的安全, 设计要求非常严格。在辐照试验过程中, 辐照装置需要有合适的流道结构, 使得冷却剂等充分的带走本身所产生的热量。根据设计任务要求, 在装置设计完成后, 需要进行堆外验证试验, 对结构的设计合理性进行验证。

本文利用一套等尺寸的模拟辐照庄子在堆外试验回路进行试验, 来进行结构验证。

1 试验设施简介

堆外水力试验设施包括两个部分:一部分为水力试验回路, 另一部分为模拟堆内水冷同位素孔道结构尺寸的试验段。

1.1 堆外水力试验回路

堆外水力试验回路可为辐照装置提供试验所需的介质流量、温度及压力等条件。回路系统主要参数见表1。

水力试验回路主要由主泵、稳压罐、热交换器、阀门等设备及管道组成。稳压罐压力由氮气瓶提供。通过主阀门和旁路阀可调节回路流量。回路安装有流量、压力测量仪表及温度传感器, 通过工控机监测回路运行参数。试验回路示意图见图1。

1.2 试验段

堆外试验段主要模拟辐照装置在堆内水冷同位素孔道中的部分。试验段长约2m, 内径与孔道内管尺寸相同 (Φ70mm) , 其组成主要包括:上端盖、外套筒、下端盖、进出水管、密封圈、模拟辐照装置等。试验段示意图见图2。试验段的设计参数见表2。

2 验证试验内容

2.1 试验参数

堆外验证试验回路参数见表2。

2.2 辐照装置压降测量试验

水力试验回路的冷却剂温度、回路压力、水质参数应满足表1所规定的要求, 分别测量25%、50%、75%、100%、125%及150%额定流量情况下, 辐照装置造成的压降。此压降数值作为各流道流量分配试验压降参考。

2.3 辐照装置各流道流量分配试验

水力试验回路冷却剂温度、回路压力、水质参数应满足表1所规定的要求, 参照2.2节中测出的额定流量下的压降, 分别测量50%、75%、100%、125%及150%额定流量压差下, 流经辐照装置的中心孔、内流道、外流道和屏蔽管外间隙的冷却剂流量。

3 结果及分析

3.1 压降测量

设定水力试验回路冷却剂压力为额定值, 调节回路流量, 使流量值分别为辐照装置的额定流量值的20%~120%, 同时测量相应流量下辐照装置的压降。

试验从最大流量开始, 逐渐减少到最小流量, 然后再从最小流量逐渐增加到最大流量。试验回路流量的实际调节范围为0.6~12.4m3/h, 辐照装置压降的测量结果见图3。

结果分析:

1) 从图3中看出, 两组压降的测量数据符合的非常好, 最大偏差在1%以内, 试验测量的数据重复性好;

2) 在设计流量7 m3/h条件下, 流体流经辐照辐照装置产生的压降为15.4±1.0k Pa。

3.2 辐照装置各流道流量分配试验

设定水力试验回路冷却剂压力为额定值, 通过更换模拟靶件下端头的形式, 分别堵住靶件的间隙、内或外流道, 调节试验回路流量, 并测量靶件的压降值达到15.4k Pa时的靶件内、外流道的流量。间隙、内、外流道流量与压降的关系见图4。

结果分析:

1) 从图4中可以看出, 在相同压降的条件下, 外流道流量比内流道流量大;相同流量下, 内流道产生的压降大于外流道的压降。与内外流道的流量相比间隙中的流量很小。

2) 在设计流量7 m3/h情况下, 内流道的流量测量结果为3.52m3/h, 内流道的流量测量结果为3.27m3/h, 间隙的流量测量结果为0.86m3/h, 内外流道的热工设计计算结果为3.63 m3/h和3.01 m3/h, 理论值与试验值的最大偏差在10%以内。间隙的热工设计计算结果为0.43m3/h, 与测量结果相差较大, 是由于设计计算中孔道的内径为Φ70, 然而冲刷试验试验段孔道的直径为Φ70.3, 经过推算, 试验段孔道为Φ70时, 间隙的流量应为0.57 m3/h。

3.3 水力冲刷试验

利用堆外试验回路模拟装置在辐照时的流量、温度及压力条件, 对辐照庄子进行75天 (100%的辐照时间) 的稳定性冲刷试验。在试验的第20天及75天时, 停止回路运行将辐照装置从试验段中取出, 对辐照装置结构进行检查, 分别检查模拟辐照装置各部件变形及松动情况。

结果分析:经过75天的冲刷试验, 未发现辐照装置结构发生变形和松动情况, 辐照装置结构保持完整。

4 结论

通过分析可以看出, 在额定流量下, 辐照装置的流阻为15.4±1.0k Pa。并通过试验测量出了个流道的流量, 与计算结果对比可知, 误差在10%以内。测量结果是准确, 可信的。为辐照装置入堆试验提供了准确的数据支持。另外, 冲刷试验表明辐照装置的设计是稳定可靠的, 不会出现松动、磨损的现象。

参考文献

[1]于平安, 朱瑞安, 等.核反应堆热工分析[M].上海交通大学出版社, 2002, 2.

钴源辐照装置控制系统的研究 篇6

钴源辐照灭菌是和平利用核能的一个重要领域, 属非动力核技术应用的分支, 随着辐射技术的应用推广, 现已在工业、农业、科研、医疗卫生、环境保护等多个领域得到应用。钴源辐照主要是钴源发出γ射线对药品、医疗用品、化工产品、生物制品等进行消毒、灭菌、杀虫、保鲜等。辐射法相对于化学法具有以下特点: (1) 在灭菌保鲜的过程中同时能够进行消毒, 降低食品病原菌的污染。 (2) 辐照加工在常温常压下进行, 对需要保持原有风味的食品和药品以及含有芳香性成分的食品具有很好的效果。 (3) 辐射加工无污染, 无毒物残留, 能耗低。 (4) 辐照加工可以抑制发芽生长, 促进鲜活食品早熟, 减少农副产品变质和腐烂。由于辐照装置涉及放射性的特殊性, 使得辐照装置的安全运行显得尤为重要, 保证辐照装置的安全运行是推广辐照事业发展的关键。下面就钴源辐照装置运行过程中可能出现的安全性问题, 结合国内已有研究成果, 针对我单位的辐射装置在改造过程中的控制策略进行分析, 以便于为中小型钴源辐照装置的改造提供借鉴。

2 辐照装置放射防护事故分析

通过对国内辐照装置出现的故障以及作者本人多年从事辐照加工行业的经验, 认为在实际应用过程中, 辐照装置的放射事故主要有以下几方面:

2.1 操作人员误动作引起的核事故

在实际工作中, 操作人员由于误动作, 在放射源处于工作状态下, 未停放在贮源水井或由于机械故障引起的卡源, 人员进入辐照室, 而造成的人员急性外照射。多年来, 辐照行业出现的事故大多是由此类事故引起, 此类事故的发生不仅对操作人员带来严重伤害, 同时对企业也会带来严重的损失和负担, 并造成严重的社会影响。

2.2 贮源水井水位过低引进的核事故

钴源在不生产的情况下, 贮存于水井中, 利用水层γ射线进行屏蔽, 保证射线剂量在正常范围内。在实际工作中, 由于存在水的蒸发与渗漏, 可能造成贮源水井水位的下降, 水层屏蔽放射源射线能力减弱, 造成工作人员接收辐照剂量过高, 引起核事故。应在贮源水井中加入水位监测装置, 如水位发生变化, 应及时补充井水。

2.3 放射源壳体破损引进井水污染

现阶段钴源采用双层铝合金进行密封包装, 随着放射源使用年限的增加, 放射源的外壳可能出现破损情况, 对贮源井水造成污染。应定期井水进行检测, 使用时间较长的放射源应进行及时更换。

2.4 放射源卡源风险

在实际生产过程中, 放射源是在钴源升降装置的控制下进行往返运行, 当升降装置中的某一部分出现故障时, 有可能造成放射源无法正常回到贮源水井中的正确位置, 而造成卡源事故。

2.5 放射源倒装的风险

辐照装置中的辐射源大多采用60℃, 此放射源半衰期较短, 在实际应用过程中, 会定期更新。购买的钴源由于其剂量较大, 在运输过程中应装于由贫化铀或铅制成的防护罐体中, 在移动和倒装过程中, 有可能发生包装罐跌落、钢缆断裂等事故, 轻则会对工作人员形成机械伤害, 重则有可能破坏防护罐和损伤贮源井底。

2.6 有害气体引起的风险

在辐照过程中, 由于放射源对辐照产品及贮源水井的水存在长时间的辐照, 辐照室内会产生一些有害气体和氢气, 会对工作人员的身体健康产生影响并有可能发生爆炸的危险, 因此, 在工作人员进行辐照室之前应进行通风换气, 以保证生产安全。

3 钴源辐照装置控制系统基本组成

电离辐照装置主要由辐照室、控制室、升降装置等部分组成。辐射源安装架采用单层栅板篮结构, 同时装有移动导向装置。辐照室墙壁采用钢筋混凝土结构, 含有贮源水井, 辐射源, 圆形迷道, 防护门, 内部报警系统等。控制室是整个辐照装置的控制中心, 内有自动控制柜控制整个装置的运行, 采用PLC系统控制辐照源的提升机构、计算辐照时间、进行剂量监测、进排风系统、贮源水位监测等。工作人员通过控制柜上的按钮及显示屏对整个系统进行监视及控制。钴源升降装置负责控制辐射源的升降, 保证源的定位精度[1]。

4 电离辐照装置的安全防护系统

在系统的设计过程中, 为了保证钴源辐照装置控制系统工作的正常及操作人员的人身安全, 整个装置设计了带有联锁功能的防护措施, 采用PLC对不同的传感器进行联锁控制, 主要传感器设计有:防盗门控制开关, 贮源水水位监测装置, 辐照室剂量监测, 迷道进出口红外开关, 无人复位按键, 辐射监测仪开关, 应急降源开关等。其控制软件主要通过以下形式来实施。

辐照源的升降由微机控制, 利用其计算机强大的逻辑判断功能, 对安全回路各个传感器建立相互联动关系表。在钴源升降前后传感器的动作必须按程序敲定先后顺序动作, 出现判断错误, 立即报警[2];为保证多个传感器的可靠工作, 系统设计了自检功能。对有源传感器实行单独可控供电、并使传感器长期处于通电开关常闭状态, 使计算机能够定期对有源传感器进行自动检测。以保证安全防护系统可靠工作。系统发出请求升源信号时, 必须满足以下几个条件才能执行: (1) 4个无人复位开关全部复位, (2) 水位正常, (3) 剂量仪监控开启, (4) 源室门开关关闭, (5) 升降位置监控系统正常, (6) 自检系统启动并测得各子系统显示正常, (7) 整个系统处于联锁状态。必须满足以上全部条件才能进行升源操作, 并在升源前发出持续足够时间的声音报警信号, 警告辐照室内人员, 以防止有人员误留辐照室。对于降源信号, 不设先决条件, 当出现以下情况即可: (1) 手动降源, (2) 第二道红外开关动作, (3) 紧急降源开关动作, (4) 源室门锁开启。

5 结束语

电离辐照装置的安全防护在使用过程中是非常重要的, 应用企业在实际使用过程中应加强钴源装置控制系统的安全联锁, 同时制定相应的管理制度, 提高人与计算机的交互质量, 保证从业人员及时了解装置的运行状态, 减少运行过程的误动作。并以声音、闪光的提示形式, 刺激人的感官和神经, 避免辐射事故的出现。在实际设计过程中, 在联锁方面设计多重保护措施, 针对运行过程中辐照控制系统可能出现的意外情况, 设计联锁保护措施, 使控制系统具有联动性, 即在某一保护措施出现故障或触发时将带另一保护措施动作或触发。该系统按“多样性、冗余性、独立性、纵深防御”[3]的辐射安全原则进行设计, 极大地减少了辐射事故发生的机率。

摘要：本文介绍了钴源辐照装置在工作过程可能出现核事故的原因, 并对其进行分析, 提出解决办法。同时结合实际工作过程中的应用情况, 设计了多重传感器的联锁, 提高钴源辐照装置系统应用的安全性, 保证工作人员的生产安全。

关键词：辐照装置,钴源,控制系统

参考文献

[1]殷炳来, 段晨旭, 王继祥, 等.辐照工场电气控制系统中安全措施的实现[J].山东科学.2001, (1) :63-66.[1]殷炳来, 段晨旭, 王继祥, 等.辐照工场电气控制系统中安全措施的实现[J].山东科学.2001, (1) :63-66.

[2]王泽港, 杨小勇, 罗时石, 等.中小型钴辐照装置安全控制系统的改造与优化[J].中国辐射卫生.2002, (4) :221-222.[2]王泽港, 杨小勇, 罗时石, 等.中小型钴辐照装置安全控制系统的改造与优化[J].中国辐射卫生.2002, (4) :221-222.