淺談電子輻射工程設(shè)計(jì)

黃昕

摘 要：作者從我國(guó)輻照加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀開(kāi)始分析，對(duì)輻照加工生產(chǎn)建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)深入的剖析，并舉例說(shuō)明了進(jìn)行此類建筑設(shè)計(jì)工作時(shí)需要注意的地方，以使讀者更加清楚相關(guān)建筑的設(shè)計(jì)工作。

關(guān)鍵詞：輻照加工；輻射防護(hù)；環(huán)境評(píng)估；輻射屏蔽

引 言

輻照食品安全性聯(lián)合專家委員會(huì)于1980年正式向全世界提出：“任何食物收到10kgy以下照射量的輻照，都不會(huì)因輻照引起毒性危害；以及1997年，該委員會(huì)高劑量研究小組宣告超過(guò)10kgy高劑量輻射也是安全的。這些結(jié)論的宣告，極大的推動(dòng)了世界各國(guó)輻照產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。北美，歐洲的輻照加工應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，亞洲，南美洲甚至非洲都相繼有不少裝置投入使用。年產(chǎn)值數(shù)千億美元。如美國(guó)九十年代中期產(chǎn)值已經(jīng)超過(guò)兩千億美元，為核電（730億美元）的3.5倍，占美國(guó)GDP的3.9%，并創(chuàng)造約370萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，是核電的9.3倍。近幾年來(lái)，輻射加工技術(shù)在配方，抗氧化劑，交聯(lián)機(jī)理，性能檢測(cè)等方面的研究正向更深，更寬的方向發(fā)展，在材料科學(xué)，生命科學(xué)，生物工程，環(huán)境保護(hù)，營(yíng)養(yǎng)學(xué)，醫(yī)療科學(xué)，電子工程，航空航天，地址。石油化工等方面已取得重要成果。因此輻射加工技術(shù)正在突破傳統(tǒng)的應(yīng)用格局，向科技前沿和生產(chǎn)廣度滲透，形成許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。

我國(guó)輻射加工產(chǎn)業(yè)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)。近幾十年來(lái)，在改革開(kāi)放大環(huán)境影響下，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展較快，年平均以20%的速度增長(zhǎng)。目前投入使用的電子加速器生產(chǎn)線約50多條，束功率達(dá)2830kW，加上鈷源裝置，年加工物品超過(guò)70億元產(chǎn)值，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有一席之地。[1]

1 總體要求

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)電子加速器輻照生產(chǎn)廠房的總體布置除了遵循工業(yè)企業(yè)總平面布置和工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ1-2002）外還需要經(jīng)過(guò)有資質(zhì)的環(huán)境評(píng)價(jià)單位出據(jù)環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告詳細(xì)評(píng)價(jià)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響。同時(shí)，需要滿足GB50752-2012《電子輻射工程技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求。

廠房建設(shè)選址需依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、城鄉(xiāng)規(guī)劃及土地利用等法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和擬建工業(yè)企業(yè)建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程的衛(wèi)生特征、有害因素危害狀況，結(jié)合建設(shè)地點(diǎn)的規(guī)劃恙現(xiàn)狀，水文、地質(zhì)、氣象等因素以及為保障和促進(jìn)人群健康需要，進(jìn)行綜合分析而確定。

（1）廠房宜布置在當(dāng)?shù)叵募咀钚☆l率風(fēng)向的被保護(hù)對(duì)象的上風(fēng)側(cè)。

（2）和居住建筑之間必須設(shè)置足夠?qū)挾鹊男l(wèi)生防護(hù)距離，按GB116 54～GB11666、GB18053～GB18083及其它相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（3）廠房平面布局、豎向設(shè)計(jì)應(yīng)符合電子加速器裝置相關(guān)運(yùn)行工況、輻射加工物流、輔助生產(chǎn)和生產(chǎn)管理的相關(guān)優(yōu)化要求。

（4）布置電子加速器輻射裝置的廠房耐火等級(jí)不低于丙類；

（5）普通的生產(chǎn)車間主要可以分為以下幾個(gè)區(qū)域：

①輻照生產(chǎn)區(qū)——安放有電子加速器生產(chǎn)線的“堡壘”；

②普通生產(chǎn)區(qū)——“堡壘”外部供產(chǎn)品裝卸、檢查的傳送帶區(qū)域；

③貨物暫存區(qū)——提供需照射及照射完畢貨物臨時(shí)堆放區(qū)域；

④收發(fā)貨區(qū)——需要進(jìn)行輻射照射的產(chǎn)品進(jìn)出廠房的緩沖區(qū)；

⑤輔助生產(chǎn)區(qū)——包括相關(guān)辦公、衛(wèi)生等輔助區(qū)域。

其余區(qū)域根據(jù)業(yè)主對(duì)廠房的具體要求增加。這其中，輻照生產(chǎn)區(qū)是整個(gè)廠房的核心部分。圖1[2]即為一個(gè)常見(jiàn)的輻照加工裝置常用的屏蔽室設(shè)計(jì)。通常這類構(gòu)筑分為上下兩層，上層主要放置加速器主機(jī)部分以及配電柜等相關(guān)附屬設(shè)備。下層為輻照大廳，貨物在此接受射線照射。同時(shí)，為了使用方便以及控制輻射屏蔽的效果，通常使束流垂直于地面射出。并且，由于屏蔽的關(guān)系，此結(jié)構(gòu)一般為大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上與廠房主體結(jié)構(gòu)脫開(kāi)。

2 設(shè)計(jì)實(shí)例

對(duì)于輻照加工生產(chǎn)廠房來(lái)說(shuō)其不僅僅需要滿足普通工業(yè)廠房需要關(guān)注的問(wèn)題，同時(shí)，還必須在輻射監(jiān)控及防護(hù)上面對(duì)設(shè)計(jì)具有一定的考量。下面，我們就以某輻照加工生產(chǎn)企業(yè)的加工廠為例，詳細(xì)說(shuō)明一下在此類廠房設(shè)計(jì)中需要注意的幾點(diǎn)問(wèn)題：

2.1 總平面布置

新建廠房與已建廠房共用一個(gè)場(chǎng)地主要出入口，出入口設(shè)置在廠區(qū)的東面，并靠近東面的城市道路。單體周圍設(shè)車行環(huán)道兼做消防環(huán)道，路寬最小4m，轉(zhuǎn)彎半徑大于9m，與普通廠房要求一致。

新建廠房在單體的北側(cè)、西側(cè)各布置主要的人員出入口，分別服務(wù)于不同的區(qū)域。在單體的南側(cè)設(shè)置物流出入口。各出入口分工明確，相對(duì)獨(dú)立互不干擾。

2.2 單體設(shè)計(jì)

新建廠房為產(chǎn)品輻照加工廠房，總建筑面積3051.88m2；占地面積2664.92m2；建筑總高10.9m；建筑耐火等級(jí)：二級(jí)；生產(chǎn)類別：丙類；抗震設(shè)防烈度：7度；防水等級(jí)：II級(jí)；設(shè)計(jì)使用年限：50年。

如圖3所示，整個(gè)廠房主要由輻照設(shè)備區(qū)、作業(yè)區(qū)和生產(chǎn)區(qū)三大塊組成，將產(chǎn)品輻照的工藝流程有序地組織在一起。輻照設(shè)備區(qū)和作業(yè)區(qū)作為整個(gè)工藝的核心組成部分放置在廠房的左側(cè)；生產(chǎn)區(qū)融合了普通生產(chǎn)、產(chǎn)品暫存、及收發(fā)貨等一系列功能，布置在廠房的右側(cè)，并與作業(yè)區(qū)產(chǎn)生直接聯(lián)系。同時(shí)，利用輻照設(shè)備區(qū)的上部防止輻照設(shè)備的空間高度，在周邊區(qū)域布置控制室、設(shè)備間、值班室等相關(guān)生產(chǎn)用房，見(jiàn)圖4。整個(gè)“堡壘”與廠房建筑主體結(jié)構(gòu)完全脫開(kāi)建設(shè)。

3 設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)

（1）整個(gè)輻照生產(chǎn)區(qū)我們俗稱“堡壘”，由鋼筋混凝土剪力墻建造，并與主體廠房結(jié)構(gòu)完全脫離。同時(shí)，必須由具有資質(zhì)的輻射屏蔽專業(yè)計(jì)算確定迷宮的形式和布置，并同時(shí)計(jì)算出符合要求的墻體厚度。

（2）加速器相關(guān)設(shè)備用房結(jié)合堡壘布置在其周圍。

（3）將加速器控制室設(shè)置在具有良好觀察生產(chǎn)線及出入口視野的位置。例如：如果加速器裝置位于“堡壘”二層，則控制室也可以利用二層多余的地方設(shè)置。

（4）輻射生產(chǎn)區(qū)在不設(shè)置迷宮走道時(shí)，進(jìn)出生產(chǎn)區(qū)的出入口均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的屏蔽門(mén)，屏蔽門(mén)的厚度及與墻體搭接的長(zhǎng)度均需經(jīng)過(guò)屏蔽計(jì)算得出，并由具有資質(zhì)的企業(yè)加工門(mén)體。

（5）所有穿越屏蔽墻的管線均需要提前預(yù)埋入混凝土，并且以“U”形管的方式預(yù)埋，兩端伸出地面不小于100mm。

（6）加速器堡壘的出入口必須設(shè)置鎖閉聯(lián)動(dòng)及安全警示燈。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止人員的進(jìn)入，以及在人員未離開(kāi)輻照區(qū)域時(shí)設(shè)備的誤啟動(dòng)。

（7）其他注意事項(xiàng)：廠房的其他部分均按照民用建筑防火規(guī)范及廠房的工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

輻照設(shè)備控制室需要設(shè)置相應(yīng)的門(mén)禁系統(tǒng)，控制非持有相關(guān)輻照設(shè)備操作許可證的人員的進(jìn)入。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著輻照加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，會(huì)有越來(lái)越多的企業(yè)會(huì)涉足這一行業(yè)，同時(shí)，也會(huì)有越來(lái)越多的人從事與之相關(guān)的行業(yè)，因此，怎樣在建筑技術(shù)上保證人們安全開(kāi)展輻照加工工作的第一道防線，就需要我們不斷加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和規(guī)范的熟悉，細(xì)心做好每一個(gè)細(xì)節(jié)的考慮。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)輻照輻照加工國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2009.9.28.

[2]裴元吉.10MeV電子直線加速器及其應(yīng)用《輻射加工》2006（4）：39～45.