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第一篇 辐射加工技术基础知识3

第一章 绪论3

1.1 原子能的发现及核技术的应用3

1.1.1 原子能的发现3

1.1.2 军用核技术3

1.1.3 民用核技术3

1.2 辐射加工及其特点4

1.2.1 什么是辐射加工4

1.2.2 辐射加工技术的特点4

1.3 辐射加工技术的国际发展概况5

1.3.1 辐射加工的起步5

1.3.2 应用领域广泛5

1.3.3 国际交流十分活跃5

1.3.4 亚太地区发展情况5

1.4 辐射加工技术的国内发展概况6

1.4.1 我国辐射加工技术的发展历程6

1.4.2 我国辐射加工工业化现状7

1.4.3 影响辐射加工技术产业化的主要问题11

第二章 辐射加工技术要点13

2.1 辐射加工的基本原理13

2.1.1 放射性同位素与射线13

2.1.2 射线的种类13

2.1.3 射线与物质的相互作用13

2.2 放射源14

2.2.1 辐射加工中选择放射源的原则14

2.2.2 钴-60放射源14

2.2.3 铯-137放射源16

2.2.4 钴-60源和铯-137源的比较19

2.2.5 其他放射源21

2.3 辐射加工工艺21

2.3.1 辐射加工工艺研究的现状21

2.3.2 辐射加工工艺的主要物理参数21

2.3.3 辐射加工工艺研究中需要研究的其他参数22

2.4 辐射加工装置23

2.4.1 工业γ辐照装置23

2.4.2 工业辐照用加速器26

2.4.3 其他辐照装置33

2.4.4 加速器与钴源辐照装置的比较33

2.4.5 逐步用加速器替代钴源辐照装置34

2.5 辐射加工的相关技术35

2.5.1 反应堆技术36

2.5.2 加速器技术36

2.5.3 同位素制备技术36

2.5.4 核辐射探测技术36

2.5.5 电离辐射计量技术36

2.5.6 辐射防护技术36

第二篇 γ辐照装置39

第三章 γ辐照装置的分类及组成39

3.1 γ辐照装置的特点与发展39

3.1.1 国外γ辐照装置的特点与发展39

3.1.2 我国γ辐照装置的发展历程和特点40

3.1.3 中国γ辐照装置的技术进步41

3.2 γ辐照装置的分类42

3.2.1 按装置中放射源的贮存方法分类42

3.2.2 按装置的规模大小分类43

3.2.3 按装置用途分类44

3.2.4 按防护层结构特点分类44

3.2.5 按辐照产品输送方式分类45

3.2.6 按放射源排列方式分类46

3.2.7 我国国家标准中γ辐照装置的分类47

3.3 γ辐照装置主要组成部分48

3.3.1 放射源的选择48

3.3.2 源架及其操作系统50

3.3.3 屏蔽防护系统52

3.3.4 安全联锁系统53

3.3.5 辐照产品输送系统54

3.3.6 控制系统56

3.3.7 剂量系统57

3.3.8 通风系统57

3.3.9 贮源水井及水处理系统58

3.3.10 其他辅助系统和设备59

3.4 几种典型辐照装置简介60

3.4.1 加拿大诺迪安国际公司典型装置60

3.4.2 北京三强核力辐射工程技术公司系列装置61

第四章 γ辐照装置的辐照工艺及运行方式64

4.1 放射源的排布与剂量场分布64

4.1.1 放射源的排布64

4.1.2 剂量场分布64

4.2 静态堆码辐照的工艺64

4.2.1 等剂量线64

4.2.2 产品堆码及换面、换层与换位65

4.2.3 货架堆码66

4.3 动态辐照的辐照工艺66

4.3.1 源超盖辐照方式66

4.3.2 产品超盖辐照方式66

4.3.3 产品输送系统中的过源机械67

4.4 动态辐照的运行方式67

4.4.1 多路多工位辐照67

4.4.2 辐照箱中产品换面换层69

4.5 提高放射源能量利用率69

4.5.1 过源机械实现多路多工位辐照69

4.5.2 产品超盖辐照技术69

4.5.3 产品与放射源的距离70

4.5.4 结构材料对射线的屏蔽70

4.5.5 优化源在源架上的排布70

4.5.6 提高装置的运行率70

4.6 保证产品良好的吸收剂量均匀性70

4.6.1 产品吸收剂量均匀性70

4.6.2 合理排布放射源70

4.6.3 科学换层换面70

4.6.4 合理装载产品71

4.6.5 产品与放射源的距离71

4.7 γ辐照装置的辐照方式71

4.7.1 小型试验研究型或堆放式辐照装置71

4.7.2 生产型商用辐照装置71

4.8 γ辐照装置辐照工艺过程简述72

4.8.1 γ辐照装置的主要工艺过程72

4.8.2 γ辐照装置的主要技术参数72

4.8.3 主要工艺设备72

4.8.4 装置的一般操作过程74

4.9 辐照产品的质量控制75

4.9.1 辐照场剂量分布测定75

4.9.2 工艺参数的确定75

4.9.3 取样监测75

4.9.4 “照否”标志76

4.9.5 装置启用前的工作76

第五章 γ辐照装置的控制系统77

5.1 控制系统的发展77

5.1.1 静态辐照77

5.1.2 人工装卸货及悬挂链输送、过源机械气动推进装置77

5.1.3 自动装卸箱、辊道输送、悬挂链输送、过源机械气动（液压）推进装置77

5.2 控制系统的主要任务77

5.3 控制系统设计原则77

5.4 控制系统的构成及其功能78

5.4.1 控制系统的组成78

5.4.2 板源架的升、降及液压站的控制78

5.4.3 输送系统的控制79

5.4.4 自动装卸箱系统及其控制83

5.4.5 通风系统的远距离控制85

5.4.6 货物门和人员通道门的控制86

5.4.7 信号系统及语音报警86

5.4.8 可编程序控制器（PLC）简介87

5.4.9 数据管理及条码管理系统88

5.5 安全联锁控制系统91

5.5.1 升源前的无人检查91

5.5.2 逗留辐照室人员的自我解救92

5.5.3 保证检修人员在辐照室检修时的安全感的措施92

5.5.4 γ剂量率监测仪的设置与阈值报警92

5.5.5 工艺故障监控93

5.5.6 箱门检测与源架安全94

5.5.7 视频监控系统94

5.6 辐照装置控制系统的操作与维修95

5.6.1 控制系统的操作95

5.6.2 控制系统的维修96

第六章 γ辐照装置的产品剂量测量系统97

6.1 剂量测量在辐照加工中的重要性97

6.2 剂量测量在辐射加工各个阶段的作用97

6.2.1 工艺研究97

6.2.2 工艺设计97

6.2.3 辐照装置试车过程97

6.2.4 正式生产98

6.2.5 日常剂量监测98

6.3 辐照产品的剂量分布98

6.3.1 不均匀度（系数）98

6.3.2 剂量场计算99

6.4 辐照加工中常用剂量计104

6.4.1 剂量计的分类104

6.4.2 剂量计的选择104

6.4.3 剂量计的校准105

6.4.4 常用剂量计105

6.5 剂量监测的标准化与测量质量保证105

6.5.1 剂量监测的标准化105

6.5.2 量值溯源系统106

6.5.3 剂量测量质量保证106

第七章 γ辐照装置的辐射防护与安全分析108

7.1 辐射防护的基本知识108

7.1.1 原子与原子核108

7.1.2 同位素与放射性108

7.1.3 放射性衰变规律、半衰期110

7.1.4 γ射线在物质中的减弱110

7.1.5 常用辐射量及其单位110

7.1.6 辐射防护原则111

7.1.7 外照射防护的基本原则111

7.2 辐照室的辐射防护113

7.2.1 γ辐照装置的辐射防护目标值113

7.2.2 辐照室的屏蔽防护113

7.3 辐照室的通风117

7.3.1 臭氧的产生、排放和扩散117

7.3.2 辐照室内氢气产生量及其危险度估算118

7.4 放射性工作场所分区119

7.5 辐照装置的辐射安全要求119

7.6 放射性废物管理119

7.6.1 退役和破损放射源119

7.6.2 其他固体废物120

7.6.3 被污染的贮源井水120

第三篇 γ辐照装置的设计、建造与运行123

第八章 γ辐照装置的设计123

8.1 项目建议书或可行性研究报告123

8.1.1 项目建议书123

8.1.2 项目可行性研究报告123

8.2 项目环境评价与安全分析123

8.2.1 概述123

8.2.2 自然环境与社会状况124

8.2.3 工程分析与源项124

8.2.4 辐射防护与安全措施125

8.2.5 辐照装置的环境影响125

8.2.6 安全管理126

8.2.7 利益—代价简要分析126

8.2.8 公众参与126

8.2.9 结论与建议127

8.3 γ辐照装置设计127

8.3.1 γ辐照装置的设计单位127

8.3.2 设计原则127

8.3.3 设计计算128

8.3.4 设计要求128

8.3.5 设计文件129

8.4 建筑工程设计步骤130

8.4.1 初步设计130

8.4.2 施工图设计130

第九章 γ辐照装置的建造与施工131

9.1 建设步骤与设计基准期131

9.1.1 建设步骤131

9.1.2 设计基准期131

9.2 工程施工及质量监督131

9.2.1 施工单位131

9.2.2 施工要求131

9.2.3 施工质量监督132

9.3 贮源水井的施工132

9.3.1 贮源井采用沉井方法施工132

9.3.2 贮源井井覆面加工要求132

9.4 其他工程133

9.4.1 操作间（装卸料大厅）133

9.4.2 控制室133

9.4.3 辅助厂房的施工133

第十章 γ辐照装置设备的安装调试与试运行134

10.1 设备安装调试134

10.1.1 技术要求134

10.1.2 步骤134

10.1.3 主要设备的调试135

10.2 装置投产前的准备工作136

10.2.1 设备安装136

10.2.2 人员培训136

10.2.3 技术准备136

10.2.4 生产准备136

10.2.5 规章制度的准备136

10.2.6 辐射本底测量及周围环境剂量监测136

10.2.7 辐射剂量场测定136

10.2.8 其他准备工作137

10.3 装源与倒换源的操作137

10.3.1 装源前的准备工作137

10.3.2 装换源的操作程序137

10.3.3 注意事项139

10.4 放射源的运输140

10.4.1 购源流程140

10.4.2 国内关于放射源运输的法律法规140

10.4.3 放射源运输的安全要求141

10.5 运输容器的安全保管142

10.6 放射源的补充及废源管理142

10.7 板源架的升降操作、安全措施及事故处理143

10.8 产品输送系统的操作运行及事故处理144

10.8.1 开车前的线路检查144

10.8.2 操作运行144

10.8.3 安全措施及事故处理144

10.9 通风系统的操作运行144

10.10 水处理系统的操作运行145

第十一章 γ辐照装置的运行146

11.1 运行管理146

11.1.1 运营单位的责任及资格146

11.1.2 运行人员的责任和资格146

11.1.3 主控人员（班长或控制台操作员）的条件与职责146

11.1.4 剂量人员的条件和职责147

11.2 操作人员的安全及剂量管理147

11.2.1 操作人员的安全运行管理147

11.2.2 操作人员的剂量管理147

11.3 人员培训148

11.4 运行记录148

11.4.1 运行记录的意义148

11.4.2 运行记录的内容149

11.5 放射源的增加和更换149

11.6 设备的定期检查和维修149

11.6.1 意义149

11.6.2 方式149

11.6.3 检测内容150

11.7 应急响应计划与事故处理151

11.7.1 目的151

11.7.2 内容151

11.7.3 应急响应计划151

11.7.4 报告151

11.7.5 事故处理原则151

11.7.6 源损坏和泄漏的处理151

11.7.7 放射源提升系统及产品箱卡阻源架等事故的处理151

11.7.8 井水污染的处理152

11.8 日常管理和监督152

11.9 退役（详见第十三章）152

11.9.1 γ辐照装置退役152

11.9.2 放射源的退役153

第十二章 γ辐照装置的事故与预防154

12.1 国内外辐射事故概况154

12.1.1 研究辐射事故的意义与可接受概率154

12.1.2 辐照装置辐射事故特点155

12.1.3 国外辐射事故156

12.1.4 国内辐射事故161

12.2 辐射事故的预防181

12.2.1 历史回顾和事故发生率181

12.2.2 安全文化素养183

12.2.3 技术措施185

12.2.4 管理措施186

第十三章 γ辐照装置的退役189

13.1 退役原则189

13.1.1 遵循辐射防护三原则和废物最小化原则189

13.1.2 达到无限制开放使用189

13.1.3 退役实施前先移除全部放射源189

13.1.4 γ辐照装置设计寿期189

13.1.5 责任189

13.1.6 辐射安全189

13.1.7 辐射监测189

13.2 退役目标190

13.2.1 剂量限制190

13.2.2 清洁解控190

13.2.3 无限制开放场址的土壤活度浓度限值190

第四篇 γ辐照装置的应用193

第十四章 γ辐照装置的应用范围193

14.1 概述193

14.2 辐射加工技术的主要应用领域193

14.3 辐射加工的处理目的及其剂量范围193

14.4 目前国内外标准中规定的各种辐照物的使用剂量194

14.5 γ辐照装置的应用范围198

第十五章 辐照食品199

15.1 食品辐照加工的优点199

15.1.1 能耗低，可节约能源199

15.1.2 γ射线的穿透力强应用范围广199

15.1.3 常温加工199

15.1.4 无残留、无污染199

15.1.5 改善品质199

15.1.6 提高卫生质量199

15.1.7 原包装加工199

15.1.8 节省能源投资少199

15.1.9 杀菌彻底200

15.2 食品辐照加工的作用和目的200

15.3 辐照食品的安全性200

15.3.1 辐照食品200

15.3.2 辐照食品卫生安全性研究的重要贡献200

15.3.3 辐照食品的安全性200

15.4 辐照食品国内外发展概况201

15.4.1 国际辐照食品发展历程201

15.4.2 中国食品辐照的发展204

15.5 食品辐照工艺的研究205

15.6 水果辐照检疫的发展206

15.7 辐照食品的顾客接受性及商业化进展207

15.8 辐照食品的发展方向207

15.8.1 辐照食品的发展趋势207

15.8.2 辐照食品目前的发展方向207

15.9 食品辐照加工产业化飞速发展208

15.9.1 食品辐照工艺标准日趋完善208

15.9.2 食品辐照相关各项标准相继建立208

15.9.3 食品辐照装置的新发展209

第十六章 辐射消毒210

16.1 辐射消毒的优点210

16.2 国内外发展概况210

16.2.1 国际发展现状210

16.2.2 我国的辐射消毒研究现状211

16.3 医疗用品的辐照消毒211

16.4 指示菌212

16.5 D10值212

16.6 材料的耐辐照性能213

16.7 其他产品的灭菌消毒213

16.7.1 羊毛的灭菌消毒213

16.7.2 货币及食品饭票的消毒214

16.7.3 中成药和中草药的辐射杀虫灭菌214

第十七章 辐射化工215

17.1 概述215

17.2 辐射交联聚乙烯及其他聚烯烃215

17.2.1 辐射交联聚乙烯电线电缆215

17.2.2 辐射交联聚乙烯热收缩管、膜216

17.2.3 辐射交联聚乙烯泡沫塑料216

17.3 聚四氟乙烯与植物纤维的辐射降解216

17.4 木（材）-塑（料）复合材料217

17.4.1 国内外发展概况217

17.4.2 辐照木塑复合材料的性质218

17.4.3 生产工艺218

17.4.4 生产设备219

17.4.5 辐照木塑复合材料应用实例219

17.5 辐射聚合聚丙烯酰胺222

17.5.1 聚丙烯酰胺-水溶胶222

17.5.2 辐射法生产的水溶胶的优点222

17.5.3 生产工艺223

17.5.4 中国的科研生产概况223

17.6 功能高分子材料223

17.7 橡胶辐射硫化224

17.8 涂层辐射固化224

17.8.1 涂层辐射固化国际发展情况224

17.8.2 磁带辐射固化225

第十八章 其他领域的应用226

18.1 商品养护226

18.1.1 概述226

18.1.2 皮革及皮革制品的辐照防霉226

18.1.3 香烟的辐射防霉226

18.1.4 工艺品的辐照杀虫226

18.1.5 文物的保护226

18.1.6 图书档案的辐射杀虫防霉226

18.1.7 化妆品的辐射灭菌226

18.2 辐射处理污染物227

18.2.1 废气的辐射处理227

18.2.2 废水的辐射处理227

18.2.3 污泥的辐射处理228

18.2.4 固体废物的辐射处理228

18.3 农业应用（核农学）229

18.3.1 概述229

18.3.2 辐射育种229

18.3.3 辐射刺激增产230

18.3.4 花卉的辐射变异230

18.3.5 昆虫辐射不育技术231

18.4 开发新材料的应用231

18.4.1 在半导体材料中的应用231

18.4.2 生物医学工程中的应用232

参考文献233

附录 γ辐照装置的法规与标准235