本发明属于辐射防护领域，具体涉及一种用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置。
背景技术
目前放射性产品辐射常见于核电站运行、核武器研发、军工核动力堆、乏燃料处置、核实验堆等相关领域。为了这些领域的安全运行，对人员及环境进行有效的保护就需要对放射源进行科学、有效的监测与防护。其中，中子监测与防护是当今世界的一项难题，因此国外许多机构将其设为研究的重点，不断发展中子实验条件进行诸如中子剂量仪表的研发、中子能谱的测量、中子屏蔽材料的研究以及中子解谱技术等相关内容。因此我们建立中子实验条件，开展国内中子辐射防护与监测领域的研究工作势在必行。
实验中，中子源的快速输运及有效定位是中子外照射剂量实验研究得以顺利进行的关键装置。那么，如何保障放射源的安全、高效的升降以及如何减少输运通道材料的活化及辐照过程中放射源的固定，是本发明主要解决的技术问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，能够对放射源进行快速安全升降及准确有效的定位，防止环境污染，有效保护实验人员安全。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，包括多个储源屏蔽装置、转盘、真空吸盘、一级气动输运管道及二级气动输运管道；
多个所述储源屏蔽装置，设置在转盘的下方，用于存储不同种类放射源；
所述转盘用于对储源屏蔽装置中放射源的选取及触发真空吸盘进行抽气；
所述真空吸盘设置在转盘上方，用于辐照时放射源的固定；
所述一级气动输运管道，设置在储源屏蔽装置与转盘之间，用于放射源从储源屏蔽装置向转盘内转移；
所述二级气动输运管道，设置在转盘与真空吸盘之间，用于放射源从转盘向真空吸盘的传输及对真空吸盘吸附触发。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述一级气动输运管道和二级气动输运管道内均设有用以实时追踪放射源的位置及运动状态的信号跟踪器。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述二级气动输运管道上设有用于调节管道中气体流量的抽气调节阀和充气调节阀。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述抽气调节阀和充气调节阀均采用手、自动一体式控制。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述转盘通过驱动系统驱动其转动，所述真空吸盘通过气动系统实现抽气，转盘的驱动系统与真空吸盘的气动系统联动，当转盘旋转到有放射源的位置后，触发真空吸盘气动系统抽气。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述信号跟踪器与真空吸盘的定位系统联动，当信号跟踪器追踪到放射源到达二级气动输运管道出口处时，启动真空吸盘定位系统对放射源进行固定。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述真空吸盘上设有气流调节阀。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述真空吸盘为硅橡胶真空吸盘，吸盘内采用螺旋内凹形结构。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述储源屏蔽装置由内向外依次包括聚乙烯层、含硼聚乙烯层及铅层。
进一步，如上述所述的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，所述储源屏蔽装置上设有用于放置放射源的快门，该快门通过启动装置控制其开关。
本发明的有益技术效果在于：
(1)本发明的自洽装置，通过辐射防化最优化设计及系统间的信息化分析处理，保证放射源快速升降及准确安全有效的定位，提高了传输效率，降低了辐照剂量，增加了装置的安全性及稳定性；
(2)本发明的自洽装置，具有普遍的适用性，不但可用于中子外照射参考辐射场，也可以应用到电离辐射综合实验室，用于γ、β及中子外照射参考辐射场中的放射源的统一调配。
附图说明
图1是本发明放射源定位与输运的信息化自洽装置的结构示意图。
图中：
1-储源屏蔽装置2-一级气动输运管道3-转盘4-二级气动输运管道
5-抽气调节阀6-充气调节阀7-真空吸盘
8-气流调节阀9-源槽
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明提供的用于辐照过程中放射源定位与输运的信息化自洽装置，包括转盘3、设置在转盘3上方的真空吸盘7及设置在转盘3下方的多个储源屏蔽装置1。多个储源屏蔽装置1分别通过各自的一级气动输运管道2与转盘3上开设的源槽9相连通；真空吸盘7与转盘3之间设置二级气动输运管道4，二级气动输运管道4一端与转盘3上的源槽8相连通，另一端与真空吸盘7的位置相对应。
储源屏蔽装置1，用于存储不同规格、不同活度的放射源。其上设有用于放置放射源的快门，该快门通过气动装置控制开启。在未进行中子场辐照实验时，放射源存储在屏蔽装置内。该装置位于地下4.5m处，其数量多少根据使用情况确定，现以五个单元为例进行说明，其中四个用于存放不同核素、不同能量、不同活度的放射源，另一个用于导源时的备用容器。储源屏蔽装置1由内向外依次包括聚乙烯层、含硼聚乙烯层及铅层，用以有效慢化快中子，吸收热中子及屏蔽γ射线。屏蔽室基本上能够吸收全部的中子及γ射线，经测量装置上方2m处的剂量率小于0.5μsv/h。
一级气动输运管道2，用于单个放射源从储源屏蔽装置1向转盘3内的源槽9转移。一级气动输运管道2直径为1.1m，总长4m。具有很高的气密性。一级气动输运管道2内配有放射源位置追踪器，用于对放射源位置的实时监测与反馈调节。
转盘3，用于放射源的选取及触发真空吸盘进行抽气。根据不同的实验目的，使用转盘3进行放射源的选取。转盘上开有5个源槽9，其中4个对应于源储存屏蔽装置1中各放射源，1个为空位。可每隔72°布有1个源槽9。另外，转盘3的大小及材料的选择要考虑放射源间相互干扰的问题，可采用蒙特克罗模拟及反平方律实验的方法验证放射源之间的干扰。
二级气动输运管道4，用于从转盘3向真空吸盘7的传输及对真空吸盘7进行吸附触发。具有很高的气密性。管道内同样配有放射源位置追踪器，用于对放射源位置的实时监测与反馈调节。
抽气调节阀5和充气调节阀6，设置在二级气动输运管道壁上，用于调节管道中气体流量，进而控制放射源运行速度，避免对放射源输运过快造成其破损或运行过慢带来管道壁的活化，有效降低实验大厅非照射期间的剂量水平。
真空吸盘7，用于辐照时放射源的固定。真空吸盘7上设有气流调节阀8，用于调节真空吸盘7的压强。该真空吸盘7选用硅橡胶真空吸盘，吸盘直径
本发明选用三台功率为200w的伺服电机，相比于传统电机具有全面的数字化控制、低转速稳定、输出扭矩大的特点。三台电机分别用于驱动转盘旋转，以选择所需的放射源；驱动放射源的气动装置，以保证放射源的升降；驱动真空吸盘工作，用于固定放射源。需要说明的是，在放射源升降的动力部分，同时配备了减速机进一步降低电机转速，使放射源平稳上升，输出扭矩可达10nm，重复定位精度小于±0.1mm。
本发明选用三个气动装置，即功率为1000w的静音气泵和真空抽气机作为动力来源。三个气动装置分别用于储源屏蔽装置快门的开、关；放射源的升降；真空吸盘的抽气。其中，放射源升降配套装置中一、二级气动输运管道两端压差为2kpa，足以使放射源获得8m/s-2的加速度，以便放射源从储源屏蔽装置运动到转盘内，继而从转盘内运动到二级气动输运管道的出口。放射源照射位置和屏蔽位置最大行程大约为4m，在一、二级气动输运管道中的输运过程可在2s内完成，一、二级输运时长各1s。在输运过程中如果压差过大，放射源速度过快，容易遭受巨大冲击发生损坏。为了避免这种情况，在二级气动输运管道中使用手自一体式抽、充气调节阀，用于正常工作时的远程操作及突发断电情况下手动调节，以达到及时卸压的目的。
本发明的自洽装置还包括中央控制系统，它是整个装置的中枢神经，位于操作间内，用于发出指令控制信号跟踪器，以获得放射源的位置、状态信息；控制转盘的旋转，以获得所需的放射源；控制各快门的开启，保证放射源正常运行；触发管道充、抽气调节阀及真空吸盘真空抽气阀，确保所需的气体流量。该中央控制系统包括放射源位置获取模块、可编程控制器plc、电源、编码器、控制柜、阀门控制器，并配有用于通讯的串口通讯模块及多个i/o扩展模块。使用可编程控制器plc完成对多路信号的控制，其中包括转盘旋转动到有源位置后plc发出脉冲信号，用于触发真空吸盘的抽气。对放射源位置的实时监测，当放射源运动到管道出口处发出指令，根据信号的情况作出逻辑判断，启动真空抽气系统进行放射源固定。根据放射源位置跟踪器传回的信号计算放射源运行速度，用于判断输运管道中气压大小，进而通过二级气动输运管道中安装的充、抽气流调节阀对管道中气压进行反馈调节。
另外，将转盘的驱动系统与真空吸盘的气动系统实现联动，当转盘旋转到有放射源的位置后，触发真空吸盘气动系统抽气。输运管道中放射源位置跟踪器与真空吸盘定位系统及二级气动输运管道中充、抽气流调节阀实现联动，当信号跟踪器追踪到放射源到达二级气动输运管道出口处时，启动真空吸盘定位系统对放射源进行固定。由此，本发明的自洽装置，各组件控制系统相互配合，彼此兼容，实现了高度的信息化自洽功能，保证整个装置安全、稳定的运行。
此装置不限于中子参考辐射场，也可用于γ、β、中子综合参考辐射场中放射源的统一调配与输运，以达到节省空间、成本，提高运输效率，降低剂量水平的目的。
本发明的放射源定位与输运的信息化自洽装置并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。