1.國外電子輻照加速器發(fā)展新進展
1.1 國外電子輻照加速器發(fā)展主要特點
電子輻照加速器裝置是輻射加工產業(yè)的基礎設備之一。全世界輻射加工產業(yè)每年以10%左右的速度增長，必然會推動電子輻照加速器裝置不斷創(chuàng)新和發(fā)展。在市場驅動下，近些年電子輻照加速器裝置的成果顯著：一批適應市場需求的加速器新產品投入運行；一批研發(fā)中的項目取得重大成果。國外加速器發(fā)展呈現(xiàn)如下幾個特點：
（1）加速器裝置在量上大幅度增加的同時，產品質量在不斷提高，結構緊湊，易操作，維修方便，長期運行穩(wěn)定和可靠性；智能化水平等有明顯提高。
（2）產品在專門化、系列化、規(guī)�；缴狭艘粋�新臺階。地那米型加速器從低能到高能的完整系列，電子簾加速器從80—300kV完整系列，以及手電筒式50kV加速器和專門用于油墨、涂料、層壓粘合劑輻射固化的小型Light BeamTM和EzcureTM電子簾加速器，就是例證。
(3) 加速器的控制系統(tǒng)已發(fā)展到計算機智能控制、遠程診斷、電器插件更換自動調整、信息采集和儲存等，自動化水平很高。
1.2 向低能段和高能段延伸，一批新產品已進入市場
（1）變壓器型電子輻照加速器的低能段300kV以下至100kV、60—100mA的屏蔽和自屏蔽式電子輻照加速器研制成功，并已進入市場。
（2）地那米電子輻照加速器系列產品的低能段500kV以下至300kV、60-100mA的屏蔽和自屏蔽電子輻照加速器研制成功，并已進入市場。
（3）10MeV、500-700kW 梅花瓣型電子輻照加速器基本研發(fā)成功。
1.3 一批新型電子輻照加速器研發(fā)成功
（1）日本Shiga光子生產實驗室研制成功MIRRORCLE-6X加速器。它的儲存環(huán)直徑僅60cm，使用新型電子注入技術，獲得的X射線能量達幾MeV，價格250萬美元。
（2）法國帕萊索技術研究所研發(fā)成功桌面型電子加速器。通常這種加速器有幾個房間那么大，該所研發(fā)成功的加速器如同一張餐桌大小。它除了體積小之外，另一個特點是電子束流能量比較容易控制。研發(fā)桌面型電子加速器有很大難度，盡管向等離子注入激光束可以制造強大的電場，使電子束流在相對短的長度內加速到高能，但要控制電子束流能量卻很難。維克多.馬爾卡領導的小組通過注入第二束激光解決了這個難題。兩束激光在相交點，產生一種穩(wěn)定的波，進而使電子加速到所需要的能量。關于控制電子束流能量，用微調激光來實現(xiàn)。有了兩束激光就可以調整參數(shù)。比如，要獲得高達300MeV的電子束流能量，只要按按鈕就行。馬爾卡說，有了這種加速器，“對加速器物理學來說，美夢成真啦”。
（3）美國RPC公司研制成功的“寬束機”全新型多燈絲電子簾加速器已形成系列產品。寬束機使用鎢絲和柵格模塊，克服了長燈絲產生的電子束流較窄的缺點，把束流加長到200mm，最大窗寬3200mm。這種寬網(wǎng)狀和高劑量的電子束流使生產效率提高很多，應用范圍更廣。寬束機可以在水平方向和垂直方向任意調節(jié)，以適應生產線布局的需要。這種獨特的性能優(yōu)化了使用空間，降低了成本，并且燈絲壽命保證10000小時。
（4）俄羅斯成功地研發(fā)出EA10/10型環(huán)形電子加速器。其能量5-10MeV，電子束流5-10mA,束功率25-100kW, 可調。它由加速系統(tǒng)、磁場系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、電子槍、高頻發(fā)生器、控制系統(tǒng)等10個子系統(tǒng)組成，直徑3000mm，高3500mm，重9000kg，整機的運行參數(shù)如表1：
表1 EA10/10型環(huán)形電子加速器運行參數(shù)
指標 參數(shù)值
電子束流能量 5-10MeV
電子束流 5-10mA
束流功率 25-100kW
加速器消耗功率 301.2kW
轉換效率（100kW時） 約33%
諧振器工作頻率 100MHz
系統(tǒng)運行真空度 10-4Pa
EA10/10型環(huán)形電子加速器有不少優(yōu)點，如機器易安裝、易操作、能耗低、成本低、轉換效率高、能量和束功率調節(jié)范圍大、自動化控制等。該加速器是提供工業(yè)用電子束流，主要用于醫(yī)療用品消毒滅菌、谷物輻照、聚合物交聯(lián)等領域。例如用它輻照谷物，使谷物中的象鼻蟲失去活性，規(guī)定輻照劑量800Gy，每小時能輻照40-60噸谷物。
1.4 正在研發(fā)一批新項目
（1）美國輻射動力公司（RDI）在5MeV、30mA、150kW地那米電子輻照加速器研制成功后，宣布開始研發(fā)6MeV、50mA、300kW地那米電子輻照加速器，準備用來產生X射線，輻照大型物體。
（2）多年前日本尼辛高壓工程公司和其它單位一起，著手研發(fā)5MeV、60mA、300kW考克饒夫—瓦爾頓電子輻照加速器，進展情況沒有公布。
（3）20MeV、30mA、500kW電子直線感應加速器在研發(fā)中。5MeV、500kW時得到的X射線等效于400萬居里的鈷源。
（4）俄羅斯在研發(fā)10MeV、20-25 mA 、200-250kW輻射加工用雙束流電子直線加速器。
目前實驗工作已經(jīng)完成，主要技術難題已經(jīng)解決，建造10MeV、25mA、250kW電子直線加速器已無原則性障礙。實驗表明，該加速器可以工作在連續(xù)工作狀態(tài)，也可以工作在脈沖工作狀態(tài)。連續(xù)工作狀態(tài)的長處是它的高壓供電系統(tǒng)結構簡單，但工業(yè)有效作用系數(shù)僅5%左右。脈沖工作狀態(tài)，脈沖供電系統(tǒng)的功率很大，但能夠將加速器的工業(yè)有效作用系數(shù)提高到25%左右，顯然，在束流參數(shù)一定的情況下，選用脈沖工作狀態(tài)是合理的。
整個研發(fā)工作計劃分三段進行。第一階段進行計算、實驗、模擬主要部件，現(xiàn)已完成；第二階段制造實驗樣機，計劃2008年底完成，進而制造加速器產品，進入市場；第三階段將開展束流功率增大到500-1000kW的研發(fā)工作。
初步計算，它的售價要比Rhodotron便宜很多，并有更簡單的制造工藝和更高的有效作用系數(shù)，因而預計在市場上它能夠占有一定的地位。
2 .我國電子輻照加速器應用情況
在輻射加工產業(yè)領域，作為重要生產裝備的電子輻照加速器無論在數(shù)量、規(guī)格、質量、配套、應用等方面都有長足發(fā)展，特別是近兩年來業(yè)內人士所關心的高能段（5-10MeV）和低能段（1 MeV以下）的應用情況，已取得了突破性的進展。
2.1 電子輻照加速器數(shù)量
● 據(jù)專委會統(tǒng)計，截止07年10月，我國已建在建電子輻照加速器共133臺（未包括部分外資企業(yè)的加速器），其中已投入運行的加速器生產線100臺套，在建的加速器生產線33臺，已建和在建的加速器總功率8258.2kW,平均單臺功率為62.1kW。
● 已建和在建133臺套的電子輻照加速器中國產有85臺套，進口48臺套，具體見表2。
表2 已在建加速器生產國家
國別 數(shù)量（臺） 比重（%） 功率（kW） 比重%
中國 85 63.92 4348.7 52.65
俄羅斯 34 25.56 2339.5 28.33
美國（RDI） 6 4.51 540 6.54
日本 5 3.76 690 8.36
法國（Vivirad） 2 1.50 190 2.30
比利時（IBA） 1 0.75 150 1.82
合計 133 8258.2
● 近兩年增長情況。由于國家宏觀經(jīng)濟環(huán)境影響和產業(yè)升級需求的拉動，近兩年（2006-2007年10月底）我國加速器生產線增長很快，已經(jīng)建成和在建共51臺套，占加速器總臺數(shù)的 38.35 %
2.2 電子輻照加速器的基本構成
● 能區(qū)分布。長期以來，我國輻照加速器主要在中能區(qū)段1.5-3.0MeV，功率在20kW-90kW之間。最近幾年，由于應用領域的擴展，已有9臺低能區(qū)（0.3-0.9MeV）加速器投入運行；高能區(qū)主要分布在5-10 MeV，早在15年前南京大學以賴啟基教授為首的團隊就研發(fā)成功電子直線加速器，交用戶使用；寧波超能科技股份有限公司先后建成兩臺并投入運行。目前有中科院高能物理所、中國科技大學、清華大學、中國原子能院、北京機械工業(yè)自動化所等單位都投入一定力量，其中有的已基本定型，產品提交用戶使用；有的仍在調試完善階段。目前我國加速器能量構成如表3。
表3 我國加速器能區(qū)構成（截止07年10月）
能區(qū)分布(MeV) 數(shù)量（臺） 比重(%)
0.2-0.8 13 9.77
1-4 102 76.70
5-10 18 13.53
合計 133
● 結構類型。國產中能區(qū)加速器主流機型為高頻高壓型，它是以美國RDI地那米加速器為原形演變而來。進口俄羅斯的加速器為單腔直線和絕緣蕊變壓器型；高能區(qū)以直線型為主；低能區(qū)為高頻高壓和高壓變壓器型。
2.3擴展了新的應用領域
在國家發(fā)改委和國防科工委等部門專項支持下，加速器的應用領域已經(jīng)并正在進一步擴展。
● 輻照交聯(lián)高性能核電站電纜在溧陽等電纜廠通過鑒定；
● 河南同位素所用加速器生產電池隔膜生產線已投入試運行；
● 在輪胎廠迫切需求的拉動下，輻照預硫化輪胎技術已取得新進展；
● EB表面固化在工業(yè)產品和城市建設中的應用；
● EB在環(huán)境治理方面，如水、特殊垃圾處理上發(fā)揮作用。
2.4 生產能力估計
● 按國內市場價位和主產品結構測算，在加速器運行效率處于80%水平上，每1kW年創(chuàng)造產值為100萬元計，國內已建成的100臺加速器總功率為5300 kW，即年生產能力達到53億元。
● 生產能力另一個估算方法是：以每臺加速器平均每小時所創(chuàng)造的產值年有效運行時間之積，全行業(yè)生產能力L為：
其中k系數(shù)為單位時間產值，T為年有效運行時間。這一估算方法較前一方法更接近實際，但是測算難度較大。
3 我國市場需求與生產能力評估
3.1 市場需求分析
中國是13億人口的大國，從近中期考察分析，中國將成為世界輻射加工產業(yè)的第一大市場。如果算上印度及亞洲地區(qū)潛在需求，可以肯定的是以中國為首的亞洲區(qū)必定成為世界市場的“增長極”。本報告重點分析國內市場，有兩種估計。
第一，保守估計。國家宏觀經(jīng)濟環(huán)境穩(wěn)步發(fā)展，平均GDP為8%左右，加速器能夠在1-2個工業(yè)應用領域有所突破，如子午線輪胎預硫化、橡膠乳液硫化，或者工業(yè)、農業(yè)、環(huán)境治理方面高性能輻照材料問世，或者高能電子加速器用于消毒、滅菌技術推廣等，其結果都將會有上百億規(guī)模產值。如果這一估計成立，今后5年，即2008-2012年我國電子輻照加速器平均按15%增長，即在現(xiàn)有100臺套（已建成）基礎上翻一番，達到200臺左右，一次性產業(yè)規(guī)模15-20億元，二次產業(yè)規(guī)模150億-200億左右*。今后五年加速器能區(qū)主要構成如表4
表4保守估計今后五年新增加速器構成
能量范圍（MeV） 2008-2012年 份額
5-10 30臺 30%
1-4 30臺 30%
0.2-0.9 40臺 40%
合計 100臺
* 新增的100臺加速器二次產業(yè)規(guī)模較前100臺大的多，其主要原因是：（1）10MeV高能區(qū)的電子加速器用于消毒滅菌、食品保鮮的產值是按被加工產品原值計算的;（2）低能區(qū)橡膠預硫化是以成品產值估算的。
第二，較樂觀估計�？茖W發(fā)展觀得到較全面落實，國家產業(yè)結構調整有較大進步，市場對輻照技術和產品需求旺盛，有3-5個應用領域形成產業(yè)規(guī)模。今后5年加速器將會以年均18%左右速度增長，到2012年總量達到230臺左右，凈增130臺左右（表5），累計創(chuàng)造一次性產業(yè)規(guī)模25億元，二次性產業(yè)規(guī)模200億元。主要構成是：
表5 樂觀估計今后五年新增加速器構成
能量范圍（MeV） 2008-2012年 份額
5-10 45臺 34.6%
1-4 35臺 26.9%
0.2-0.9 50臺 38.5%
合計 130臺
3.2 我國加速器裝備生產能力有較快增長
主要表現(xiàn)為：其一，專業(yè)化、規(guī)模化的生產基地初具規(guī)模。專委會于2005年在昆明會議上曾提出基地的概念。所謂基地化，就是在一個特定的空間范圍內，通過現(xiàn)代企業(yè)制度，實現(xiàn)技術、人才、資金、生產手段及信息的優(yōu)化組合，實現(xiàn)生產能力最大化。經(jīng)過這幾年的發(fā)展，其中以加速器為主，裝備一體化的生產基地無錫愛邦公司已初具規(guī)模。江蘇達勝緊隨其后，寧波超能科技股份有限公司的電子直線加速器已穩(wěn)定運行，正在研發(fā)新型的加速器。上海應用物理所和北京原子能研究院都是國家重點支持的綜合產業(yè)基地，這些單位雖然承擔國家重點任務，但基地建設仍在抓緊進行中。保守估計，我國目前加速器生產能力約30臺套/年（以中能區(qū)為主，不包括外國企業(yè)的生產能力）。
其二、技術創(chuàng)新水平有較大提高。據(jù)對5家加速器生產廠家的統(tǒng)計，這5家單位申請加速器技術專利16件，其中已授權7件。企業(yè)在申請這些專利的同時，大部分已在生產中得到應用，為提高產品質量，推動產品升級發(fā)揮了重要作用。
其三、外國企業(yè)的進入加速了我國加速器裝備生產能力增長。近幾年，國外同行，紛紛看好中國市場前景，先后在上海、北京等中心城市設廠或建立辦事機構。他們主動要求加入?yún)f(xié)會，如日新、IBA等。這些公司進駐中國，反映了國內市場國際化趨勢日益明顯；實際上我國的一些企業(yè)也開始向國外銷售產品。通過比較和競爭，將會成為我國加速器產業(yè)發(fā)展的強大動力。
3.3 加速器裝備產業(yè)結構急待優(yōu)化
整體上講，目前我國加速器產業(yè)市場需求和產能比較，是供大于求的局面。即包括外國企業(yè)在內國內加速器生產能力達到約40臺/年或更多。然而在今后一段時間內在低能區(qū)和高能區(qū)的產品是短缺的。隨著低能加速器應用領域的擴展，10MeV加速器應用技術的推廣，這一結構性矛盾日益突出。實際上外國企業(yè)進入中國主要也是瞄準這兩端的市場。一方面產能過剩，另一方面是產品短缺，這就是現(xiàn)實。國內企業(yè)必須認清這一形勢，采取對策，盡快拿出有競爭力的產品。
4 組織重大共性技術攻關
我國輻射加工產業(yè)市場廣闊，在國內外市場趨于一體化的背景下，用戶對國產加速器無論在型號、性價比、配套性、技術服務等提出更高要求，而國內加速器研發(fā)和生產單位都面臨共同技術門檻，難以跨越。我們將共同的技術門檻定義為重大共性技術。為便于大家討論，我們初步提出以下重大共性技術，供大家研討。
第一，完善電子束流聚焦系統(tǒng)，提高束流品質。從理論與設計兩個方面優(yōu)化束流光學系統(tǒng)，改善束流品質，提高束流利用率，減少射線污染。
第二，提高國產電子槍束流產出水平和使用壽命，這是高能區(qū)加速器關鍵部件，希望與有關廠家合作有所突破。
第三，與有關方面合作，研發(fā)生產大功率速調管，提高電子直線加速器關鍵部件國產化水平，降低生產成本，保證設備安全運行。
第四，電子束轉換X射線，第一步力求在轉換效率上有所提高，達到經(jīng)濟可行。
第五，加速器用材料或部件，如絕緣材料、電子器件具有抗輻照高性能化。
第六，采用最新技術產品和成果用于提高加速器系統(tǒng)控制水平，實現(xiàn)控制系統(tǒng)自動化、智能化，提高運行安全和質量控制水平。
第七，優(yōu)化電子束與工藝傳輸系統(tǒng)配置，提高傳輸工藝可調性和系統(tǒng)性，保證輻照產品質量水平。
第八，改善加速器屏蔽系統(tǒng)，使有害氣體排放降至最低水平。
第九，新型加速器原理研究和技術探索，爭取將大科學工程的最新成果轉化成產業(yè)。
我們希望通過研討，取得某些共識，在自愿互利的基礎上，建立合作機制，組織聯(lián)合攻關或者爭取國家支持項目。國家發(fā)改委專項還希望繼續(xù)下去，但關鍵是要有好的項目和機制。
5 關于產業(yè)發(fā)展中幾個值得關注的問題
5.1 加速器標準問題，盡快修訂行業(yè)標準，爭取升級為國家標準
（1）該行業(yè)標準是1995年頒布實施的，時間已過去10多年，在這10多年中，我國的電子輻照加速器數(shù)量大大增加，產品質量水平發(fā)生了質的變化。該標準已不適應當前電子輻照加速器的技術水平，積極作用已變得淡薄。
（2）標準化的許多參量，如電子束流能量、束流強度、能量不穩(wěn)定度、束流不穩(wěn)定度、環(huán)境條件、掃描不均度、重新開機時間、可靠性檢驗、計算能量的公式等，需要根據(jù)當前的技術水平，進行修訂。
（3）目前已頒布實施的其它有關工業(yè)加速器的標準均屬國家標準，唯獨“輻射加工用電子加速器通用規(guī)范”為行業(yè)標準，因此理應提升為國家標準。
5.2 關于知識產權問題，重視知識產權價值，要依法保護，有償使用；
5.3 關于加速器市場價格問題；
5.4 人才培養(yǎng)。
專委會組織的第一期輻射加工行業(yè)從業(yè)人員職業(yè)培訓班已結業(yè)，計劃在總結驗的基礎上，開辦第二期，人才培養(yǎng)是戰(zhàn)略問題，希望引起各單位領導的重視。
浙公網(wǎng)安備 33059102000256號
