一种磁轭外同位素靶系统的回旋加速器电离辐射自屏蔽装置的制作方法

本发明涉及回旋加速器技术领域，尤其涉及用于医用同位素生产设备中的磁轭外同位素靶系统的回旋加速器电离辐射自屏蔽装置。

背景技术：

目前，在医用中短寿命同位素生产回旋加速器中，同位素生产靶系统及加速器本体在运行时会产生中子及光子电离辐射。根据中国现行法规和标准要求需要对电离辐射进行防护，并降低到标准要求的剂量率限值，保证放射性工作人员及公众的安全。对于同位素生产用加速器的电离辐射屏蔽通常需要大厚度的混凝土进行防护，防护手段通常采用屏蔽墙等建筑结构完成。大厚度的屏蔽墙体存在施工困难、占地面积大、造价高的缺点。为了降低同位素生产用回旋加速建筑的屏蔽厚度，并合理利用加速器房间的空间，亟需设计一种多层复合屏蔽材料的自屏蔽装置用于加速器的电离辐射屏蔽。

国内外的各种同位素生产靶通常安装在加速器磁轭内，加速器自屏蔽通常不需要设计独立的同位素靶室。对于多靶位的同位素生产靶系统需要较大的安装检修空间，更适合安装在带屏蔽结构的厂房内。因此设计研发一种在磁轭外侧给出独立的同位素靶室的自屏蔽装置，可以提供多靶位同位素生产靶系统的安装以降低厂房的屏蔽需求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种磁轭外同位素靶系统的回旋加速器电离辐射自屏蔽装置，实现了对回旋加速器产生的电离辐射场进行有效屏蔽，提高了医疗装置的安全可靠性，保证工作人员的安全。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种磁轭外同位素靶系统的回旋加速器电离辐射自屏蔽装置，包括有同位素生产靶室、加速器包覆层以及驱动装置，加速器包覆层包覆于回旋加速器的侧向、顶部，所述加速器包覆层分为拼合而成的左侧屏蔽体、右侧屏蔽体，驱动装置驱动左侧屏蔽体与右侧屏蔽体作相向或反向直线移动以关闭或开合加速器包覆层，左侧屏蔽体、右侧屏蔽体的内侧面均嵌设有贴近于回旋加速器磁轭的同位素生产靶室，且回旋加速器的生产靶位于同位素生产靶室内，同位素生产靶室外围置有铅屏蔽层、含硼聚乙烯屏蔽层，铅屏蔽层、含硼聚乙烯屏蔽层均镶装于加速器包覆层内。

通过采用上述技术方案，加速器包覆层分为拼合而成的左侧屏蔽体、右侧屏蔽体，左侧屏蔽体、右侧屏蔽体可分别通过驱动装置作相向或反向直线移动，实现关闭或开合的功能。加速器包覆层开合时用于提供回旋加速器的维护检修空间，加速器包覆层关闭时实现对回旋加速器的电离辐射屏蔽。通过同位素生产靶室外围置有铅屏蔽层、含硼聚乙烯屏蔽层，含硼聚乙烯屏蔽层将同位素生产靶产生的中子电离辐射进行慢化并吸收，并通过铅屏蔽层对同位素生产靶产生的光子电离辐射屏蔽，合理化设计同位素生产靶室空间；同时加速器包覆层的含硼混凝土对加速器内部产生的杂散束流损失引起的电离辐射进行屏蔽。该屏蔽装置合理利用回旋加速器安装大厅空间，并降低回旋加速器安装大厅屏蔽需求，确保整个系统的使用安全性。

本发明进一步设置为，所述左侧屏蔽体、右侧屏蔽体内分别开设有用于容置回旋加速器的容置腔，容置腔的上部为包覆于回旋加速器顶部的顶盖，左侧屏蔽体的顶盖的内边缘可与右侧屏蔽体的顶盖的内边缘相拼合。

通过采用上述技术方案，加速器包覆层根据回旋加速器产生的辐射场空间分布特点而采用非均匀厚度的模式，对侧向及顶部的屏蔽厚度进行合理优化，以提高加速器包覆层的空间利用率及降低自屏蔽装置的重量。

本发明进一步设置为，所述左侧屏蔽体、右侧屏蔽体的顶盖的内边缘分别设有相互配合的台阶面，且顶盖的内边缘的边沿线为凸凹状。

通过采用上述技术方案，加速器包覆层的左侧屏蔽体、右侧屏蔽体的结合部位采用台阶面的拼合结构，且顶盖的内边缘的边沿线为凸凹状，用于防止电离辐射通过直通缝隙泄漏。

本发明进一步设置为，所述加速器包覆层的左侧屏蔽体、右侧屏蔽体的材质均为含硼的钢纤维混凝土，且硼的质量百分比为5%。

通过采用上述技术方案，采用硼含量为5%并掺钢纤维的非标准混凝土材料制成加速器包覆层实现电离辐射屏蔽，该屏蔽材料既提高了加速器包覆层的屏蔽效率，又提高加速器包覆层的整体强度。

本发明进一步设置为，所述含硼聚乙烯屏蔽层材质为含硼聚乙烯复合材料，且硼的质量百分比为3～5%；所述铅屏蔽层材质为铅。

通过采用上述技术方案，含硼聚乙烯屏蔽层材质为含硼聚乙烯复合材料，且硼的质量百分比为3～5%，铅屏蔽层材质为铅，含硼聚乙烯屏蔽层将同位素生产靶产生的中子电离辐射进行慢化并吸收，铅屏蔽层对同位素生产靶产生的光子电离辐射屏蔽，合理化设计同位素生产靶室空间。

本发明进一步设置为，所述左侧屏蔽体、右侧屏蔽体均通过驱动装置驱动沿铺设于基础地面的轨道作直线移动，驱动装置包括有安装于左侧屏蔽体或右侧屏蔽体底部的驱动电机、主动轮组、从动轮组，驱动电机与主动轮组相传动连接，驱动电机驱动主动轮组、从动轮组沿轨道同步滚动。

通过采用上述技术方案，左侧屏蔽体、右侧屏蔽体可分别通过驱动装置驱动沿铺设于基础地面的轨道作相向或反向直线移动，实现关闭或开合加速器包覆层的功能。

本发明进一步设置为，所述基础地面上铺设有三条相互平行的轨道，左侧屏蔽体、右侧屏蔽体底部均安装有一组主动轮组、两组从动轮组，主动轮组沿中间的一条轨道滚动，两组从动轮组分别沿前、后侧的两条轨道滚动，三条轨道均为p43重轨，主动轮组、从动轮组均为承重滚轮，所述驱动电机为变频电机。

通过采用上述技术方案，基础地面上铺设有三条相互平行的轨道，三条轨道均为p43重轨，主动轮组、从动轮组均为承重滚轮，驱动电机为变频电机，驱动轮组采用变频电机驱动左侧屏蔽体、右侧屏蔽体实现直线运动，满足回旋加速器的安装、使用和维护，同时满足加速器包覆层的运行需求。

本发明进一步设置为，靠近所述轨道两端端部的位置分别设有与左侧屏蔽体、右侧屏蔽体相对应的限位缓冲器和限位开关，限位开关与变频电机的控制器相连接，限位开关为光电限位开关或机械限位开关。

通过采用上述技术方案，在左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运行的终点位置增加限位缓冲器，确保左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运行至设定位置，安全可靠地停车。左侧屏蔽体、右侧屏蔽体采用变频电机进行驱动，设定缓冲启动和停止的过渡过程，避免硬性冲撞对设备带来损坏。左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运行的终点位置设置光电限位开关或机械限位开关，在进行控制左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运动的同时，为整体系统提供加速器包覆层的开关状态信息，实现回旋加速器的安全联锁控制。

本发明进一步设置为，所述限位缓冲器的缓冲部材质为聚氨酯材料，限位缓冲器的限位支架采用钢板焊接而成。

通过采用上述技术方案，限位缓冲器用于确保左侧屏蔽体、右侧屏蔽体在设定位置安全可靠地停车，设定缓冲启动和停止的过渡过程，避免硬性冲撞对设备带来损坏。

本发明进一步设置为，所述左侧屏蔽体、右侧屏蔽体顶部均设有吊钩。

通过采用上述技术方案，加速器包覆层顶部的吊钩便于加速器包覆层的运输、安装、使用和维护。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

本发明的加速器包覆层分为拼合而成的左侧屏蔽体、右侧屏蔽体，左侧屏蔽体、右侧屏蔽体可分别通过驱动装置作相向或反向直线移动，实现关闭或开合的功能。加速器包覆层开合时用于提供回旋加速器的维护检修空间，加速器包覆层关闭时实现对回旋加速器的电离辐射屏蔽。通过同位素生产靶室外围置有铅屏蔽层、含硼聚乙烯屏蔽层，含硼聚乙烯屏蔽层将同位素生产靶产生的中子电离辐射进行慢化并吸收，并通过铅屏蔽层对同位素生产靶产生的光子电离辐射屏蔽，合理化设计同位素生产靶室空间；

本发明的加速器包覆层根据回旋加速器产生的辐射场空间分布特点而采用非均匀厚度的模式，对侧向及顶部的屏蔽厚度进行合理优化，以提高加速器包覆层的空间利用率及降低自屏蔽装置的重量；采用硼含量为5%并掺钢纤维的非标准混凝土材料制成加速器包覆层实现电离辐射屏蔽，该屏蔽材料既提高了加速器包覆层的屏蔽效率，又提高加速器包覆层的整体强度；含硼聚乙烯屏蔽层将同位素生产靶产生的中子电离辐射进行慢化并吸收，铅屏蔽层对同位素生产靶产生的光子电离辐射屏蔽。合理化设计同位素生产靶室空间，根据回旋加速器辐射场分布特点，对加速器包覆层的尺寸进行优化设计，实现了对回旋加速器产生的电离辐射场进行有效屏蔽，提高了医疗装置的安全可靠性，保证工作人员的安全；

本发明在左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运行的终点位置增加限位缓冲器，确保左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运行至设定位置，安全可靠地停车。左侧屏蔽体、右侧屏蔽体采用变频电机进行驱动，设定缓冲启动和停止的过渡过程，避免硬性冲撞对设备带来损坏。左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运行的终点位置设置光电限位开关或机械限位开关，在进行控制左侧屏蔽体、右侧屏蔽体运动的同时，为整体系统提供加速器包覆层的开关状态信息，实现回旋加速器的安全联锁控制。

本发明提供了一个较大的同位素生产靶的安装空间，能够实现容纳较多的靶位，采用了铅屏蔽层与含硼聚乙烯屏蔽层复合屏蔽结构，实现专用的大空间紧凑同位素生产靶室；同时采用特殊配比的含硼的钢纤维混凝土材料作为加速器包覆层，降低了自屏蔽装置的整体屏蔽厚度，同时提高了屏蔽结构的机械性能，采用非均匀厚度的屏蔽结构最大程度利用了回旋加速器大厅的空间。

附图说明

图1是本发明回旋加速器电离辐射自屏蔽装置的整体结构示意图；

图2为图1所示加速器包覆层的右侧屏蔽体的结构示意图；

图3为图1所示加速器包覆层的左侧屏蔽体的结构示意图；

图4是本发明的加速器包覆层闭合状态的示意图；

图5为图4所示的回旋加速器电离辐射自屏蔽装置水平方向的剖视图。

附图标记：1、回旋加速器；2、铅屏蔽层；3、含硼聚乙烯屏蔽层；4、加速器包覆层；5、左侧屏蔽体；6、右侧屏蔽体；7、同位素生产靶室；8、主动轮组；9、从动轮组；10、限位缓冲器；11、吊钩；12、轨道；13、基础地面；14、顶盖；15、内边缘；16、边沿线；17、生产靶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、5所示，本发明公开了一种磁轭外同位素靶系统的回旋加速器电离辐射自屏蔽装置，包括有同位素生产靶室7、加速器包覆层4以及驱动装置，加速器包覆层4包覆于回旋加速器1的侧向、顶部，加速器包覆层4分为拼合而成的左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6，驱动装置驱动左侧屏蔽体5与右侧屏蔽体6作相向或反向直线移动以关闭或开合加速器包覆层4，左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6的内侧面均嵌设有贴近于回旋加速器1磁轭的同位素生产靶室7，且回旋加速器1的生产靶17位于同位素生产靶室7内，同位素生产靶室7外围置有铅屏蔽层2、含硼聚乙烯屏蔽层3，铅屏蔽层2、含硼聚乙烯屏蔽层3均镶装于加速器包覆层4内；

如图2、3所示，左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6内分别开设有用于容置回旋加速器1的容置腔，容置腔的上部为包覆于回旋加速器1顶部的顶盖14，左侧屏蔽体5的顶盖14的内边缘15可与右侧屏蔽体6的顶盖14的内边缘15相拼合；左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6的顶盖14的内边缘15分别设有相互配合的台阶面，且顶盖14的内边缘15的边沿线16为凸凹状；左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6顶部均设有吊钩11；加速器包覆层4的左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6的材质均为含硼的钢纤维混凝土，且硼的质量百分比为5%；含硼聚乙烯屏蔽层3材质为含硼聚乙烯复合材料，且硼的质量百分比为3～5%；铅屏蔽层2材质为铅；

如图4、5所示，基础地面13上铺设有三条相互平行的轨道12，左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6均通过驱动装置驱动沿三条相互平行的轨道12作直线移动，驱动装置包括有安装于左侧屏蔽体5或右侧屏蔽体6底部的驱动电机、一组主动轮组8、两组从动轮组9，驱动电机与主动轮组8相传动连接，驱动电机驱动主动轮组8、从动轮组9沿轨道12同步滚动，主动轮组8沿中间的一条轨道12滚动，两组从动轮组9分别沿前、后侧的两条轨道12滚动，三条轨道12均为p43重轨，主动轮组8、从动轮组9均为承重滚轮，驱动电机为变频电机；靠近轨道12两端端部的位置分别设有与左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6相对应的限位缓冲器10和限位开关，限位开关与变频电机的控制器相连接，限位开关为光电限位开关或机械限位开关，限位缓冲器10的缓冲部材质为聚氨酯材料，限位缓冲器10的限位支架采用钢板焊接而成。

本实施例在使用时，

加速器包覆层4的左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6均通过驱动装置驱动沿三条相互平行的轨道12作相向或反向直线移动，以关闭或开合加速器包覆层4，运行的终点位置增加限位缓冲器10，确保左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6运行至设定位置，安全可靠地停车。加速器包覆层4开合时用于提供回旋加速器1的维护检修空间，加速器包覆层4关闭时实现对回旋加速器1的电离辐射屏蔽，回旋加速器1的生产靶17位于同位素生产靶室7内，同位素生产靶室7外围置有铅屏蔽层2、含硼聚乙烯屏蔽层3形成复合屏蔽结构，生产靶17产生的中子电离辐射进行慢化并吸收，铅屏蔽层2对生产靶17产生的光子电离辐射屏蔽。加速器包覆层4的左侧屏蔽体5、右侧屏蔽体6的结合部位采用台阶面的拼合结构，且顶盖14的内边缘15的边沿线16为凸凹状，用于防止电离辐射通过直通缝隙泄漏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。