15MeV～30MeV可變能量強流質子回旋加速器2018-02-01實施中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局發布 I 2規范性引用文件 3術語和定義 4回旋加速器的組成和工作條件 25技術要求 6試驗方法 67檢驗規則 附錄A(資料性附錄)品質因數的測量 附錄B(資料性附錄)磁感應強度的測量 I本標準由中國核工業集團公司提出。本標準由全國核儀器儀表標準化技術委員會(SAC/TC30)歸口。115MeV～30MeV可變能量強流質子回旋加速器本標準規定了15MeV～30MeV可變能量強流質子回旋加速器(簡稱回旋加速器)的組成、技術要本標準適用于質子能量為15MeV～30MeV,最大束流強度為350μA的回旋加速器。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標志GB/T9969工業產品使用說明書總則GB/T10257—2001核儀器和核輻射探測器質量檢驗規則GB/T14436工業產品保證文件總則GB/T17626.4—2008電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.5—2008電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗(IEC61000-4-5:GB18871電離輻射防護與輻射源安全基本標準GB/T19661.1—2005核儀器及系統安全要求第1部分：通用要求GB/T19661.2—2015核儀器及系統安全要求第2部分：放射性測量計的結構要求和分級GB50303建筑電氣工程施工質量驗收規范部分：對電擊防護要求的導則(Classificationofelectricalandelectronicequipmentwithregardtoprotectionagainstelectricshock—3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。回旋加速器cyclotron利用磁場使帶電粒子作回旋運動，在運動中通過高頻電場反復被加速的裝置。束流中帶電粒子通過回旋加速器裝置獲得的動能。單位時間內通過某截面的帶電粒子電荷總量。2回旋加速器束流引出口的束流強度與離子源出口束流強度之比。回旋加速器每次不間斷地提供束流的時間。帶電粒子回旋運動的相位相對于高頻電壓零相位點之差。注：實際的測量和計算方法參見附錄A。回旋加速器加速的負氫束經過剝離器后轉變為質子束的引出方法。回旋加速器剝離引出質子束的流強與回旋加速器引出前加速的負氫束流強之比。4回旋加速器的組成和工作條件4.1組成回旋加速器主要包括下列組成部分：a)離子源及注入系統；b)主磁鐵系統；d)真空系統；e)控制系統；g)劑量監測安全聯鎖系統；h)剝離引出系統；i)束流監測系統；j)輻射防護系統。a)環境溫度：10℃~30℃;b)相對濕度：小于60%;3a)電源：交流三相五線制電壓380V±38V;頻率50Hz±1Hz;b)環境溫度：+10℃~+30℃;c)相對濕度：小于60%。b)水溫：25℃~30℃,長期工作不穩定度±1℃;防止雷電擊符合GB50303建筑電氣工程施工質量驗收規范的要求。5技術要求5.1外觀和警示標志回旋加速器應有應符合GB18871、GB/T19661.1--2005和GB/T19661.2—2015規定的電離輻鎖標志應在醒目位置。回旋加速器加速負氫離子，雙向引出質子。其質子束流品質滿足以下要求：a)束流能量：產品技術文件規定的能量，誤差范圍±5%;c)束流直徑：小于或等于8mm;d)束流綜合效率：大于或等于8%。離子源引出負氫離子束流強度應大于或等于5mA。4高頻系統在配備固定工作頻率的高頻發射機條件下應滿足以下要求：a)系統的頻率不穩定度應小于或等于1×10-?;b)D形加速電極電壓不穩定度應小于或等于1×10-3。主真空室靜態真空度好于3×10-*Pa,動態真空度好于8×10-*Pa。用干燥氮氣破壞主真空室真控制系統應具備如下功能：a)按自動程序開機和停機；劑量監測安全聯鎖系統應根據現場條件設計，并與控制系統相對獨立。劑量監測安全聯鎖系統的設計原則是確保工作人員的人身安全。當回旋加速器大廳有人時，回旋加速器不能開機，開機時任何人員不能進入。劑量監測安全聯鎖系統應具備以下功能：b)與現場劑量監測裝置聯鎖：監測回旋加速器大廳內的劑量(包括瞬發伽瑪和中子),當監測的c)與指示信號燈、警告裝置聯鎖：監測剝離膜剝離效率應大于或等于95%。根據IEC536-2:1992,回旋加速器屬于I類防電擊的設備，應設在試驗電壓(交流有效值或直流平均值)為1000V,回旋加速器中各獨立的供電電氣設備各相線及零線對地的絕緣電阻均不應小于1MΩ。5回旋加速器中實施保護接地的電氣設備應能承受交流或直流2000V的介電強度試驗，并在規定的持續時間內無擊穿或重復飛弧現象。回旋加速器的電氣設備在正常使用條件下，可觸及零部件與參考試驗地之間的漏電流不超過回旋加速器場所輻射劑量率限值如下：a)監督區(通常不需要專門的防護手段或安全措施，但需要經常對職業照射條件進行監督和評價b)控制區(需要和可能需要專門防護手段或安全措施的區域):10μSv/h。工作場所的放射性表面污染控制水平見表1。表1工作場所的放射性表面污染控制水平單位為貝可每平方厘米表面類型a放射性物質β放射性物質極毒性其他工作臺、設備、墻壁、地面控制區4監督區44浪涌抗擾度要求：試驗等級為3(線線間1kV、線地間2kV),重復率1次/min,試驗結果應達到GB/T17626.5—2008中第9章的b)的要求。電快速瞬變脈沖群抗擾度要求：試驗等級為3(線地間2kV),重復頻率為5或者100kHz,持續時間為120s,試驗結果應達到GB/T17626.4—2008中第9章的b)的要求。回旋加速器在全停機情況下，從開機到正常運行時間小于或等于3h,在保持正常真空條件下，恢復正常運行時間小于或等于30min。6于或等于8h。6試驗方法試驗應在滿足表2的環境條件下進行。序號環境參數參考條件試驗條件1環境溫度10℃~30℃2相對濕度3環境氣壓4供電電壓(交流)5供電頻率(交流)6交流供電波形正弦波波形總畸變小于5%7環境γ輻射8外界電磁場干擾可忽略小于引起干擾的最低值9外界磁感應可忽略小于地磁場引起干擾的2倍試驗所用儀表、設備應經過檢定并在有效檢定期內，測量儀表的精確度應符合被測參數精確度的要求。用目測法檢查回旋加速器的外觀和警告標志，其結果應滿足5.1的要求。在固定引出半徑處用特斯拉計測量該半徑處的磁感應強度，束流能量由式(1)計算：E=48(B·r)2 (1)B——磁感應強度，單位為特斯拉(T),其測量方法可參見附錄B;計算結果應滿足5.2a)的要求。在回旋加速器束流引出口，利用法拉第筒和微安電流表測試束流強度。7測量結果應滿足5.2b)的要求。在束流引出口采用絲掃描裝置進行測量，得到束流截面分布，如圖1所示。選定電流最大值Imx、0.11兩個位置為束流截面邊緣。兩個位置之間的距離d即為束流直徑，如圖2所示。測量結果應滿足5.2c)的要求。圖1束流直徑測試示意圖圖2束流直徑測試結果示意圖采用法拉第筒和微安表分別測量離子源出口束流強度I?和回旋加速器束流引出口的束流強度I?,束流綜合效率η:是I?與I?之比。可用式(2)表示： p:——束流綜合效率；8計算結果應滿足5.2d)的要求。測量結果應滿足5.2d)的要求。6.4主要子系統性能測量6.4.1離子源引出束流強度測量采用法拉第筒和微安電流表對引出負氫離子束流強度進行測量。結果應滿足5.3.1的要求。6.4.2高頻系統測量6.4.2.1頻率不穩定度測量從諧振腔體的高頻取樣端口取一路高頻信號送入頻率計，連續測量30min,每0.5min讀取一次數據，最大值fmx與最小值fmu的差與頻率平均值fsw的比值即為高頻系統的頻率不穩定度λ。可用式(3)表示：λ——頻率不穩定度；fmx——頻率最大值，單位為兆赫(MHz);fmin——頻率最小值，單位為兆赫(MHz);fwr——頻率平均值，單位為兆赫(MHz)。結果應滿足5.3.2a)的要求。6.4.2.2D形加速電極電壓不穩定度測量從高頻取樣端口，用矢量電壓表每0.5min測量一次，連續測量30不穩定度為射頻取樣電壓的最大值Umx和最小值Umin之差與平均值Ur——電壓不穩定度；Umx——最大取樣電壓，單位為千伏(kV);Umin——最小取樣電壓，單位為千伏(kV);min,D形回旋加速器電極電壓的比值，可用式(4)表示：Ur——平均取樣電壓，單位為千伏(kV)。結果應滿足5.3.2b)的要求。6.4.3真空系統測量用高真空計對主真空室真空度進行測量。測量結果應滿足5.3.3的要求。用干燥氮氣破壞主真空室的真空后，重新啟動真空系統，達到上述靜態真空度的時間，應滿足5.3.3的要求。6.4.4控制系統試驗6.4.4.1開機和停機的試驗：根據產品使用說明書規定的開機和停機步驟，進行開機和停機演示，結果應滿足5.3.4a)的要求。96.4.4.2回旋加速器主要參數設定、調節和顯示功能的檢查：根據產品使用說明書進行檢查，主要對真的設定、調節和狀態顯示。結果應滿足5.3.4b)的要求。6.4.4.3回旋加速器工作狀態和故障顯示、報警的檢查：在回旋加速器正常工作狀態下，使用目測法對各子系統設備工作狀態顯示功能進行檢查。在設定故障條件下，使用目測法檢查系統顯示、報警功能。結果應滿足5.3.4c)的要求。6.4.5劑量監測安全聯鎖系統試驗6.4.5.1與防護門位置的聯鎖的檢查：當回旋加速器開機時，模仿防護門開關打開，觀察回旋加速器是否停止供束，其結果應滿足5.3.5a)的要求。6.4.5.2與現場劑量監測裝置聯鎖的檢查：監測回旋加速器大廳內的劑量(包括瞬發伽瑪和中子),調整保護閾值(比本底略高),當監測的劑量率超過設定的閾值時，檢查系統已按要求報警或已自動關閉回旋a)首先檢查指示信號燈。當不超過規定劑量率時，顯示綠色燈光；劑量率在警告范圍內，較低頻率閃爍黃色燈光；劑量率超過設定的上限，較高頻率閃爍紅色燈光。以上試驗可通過修改閾值進行。b)回旋加速器大廳內殘余γ的劑量率的監測。當監測的劑量率在警告范圍內，蜂鳴器發出頻率較低的鳴叫；當劑量率超出上限時，蜂鳴器則發出頻率較高的鳴叫。上述試驗結果應滿足5.3.5c)的要求。6.4.5.4緊急停機試驗：緊急停止按鈕被按下時，回旋加速器應有停止高頻系統、離子源和插入束流阻擋靶的聯鎖動作，其結果應滿足5.3.5d)的要求。6.4.5.5與指示信號燈聯鎖的檢查：當回旋加速器運行時，安裝在防護門外的“回旋加速器運行指示燈”6.4.5.6與清場按鈕聯鎖的檢查：在沒有清場時，回旋加速器的離子源束流不能注入，束流阻擋靶處于阻擋狀態，其結果應滿足5.3.5f)的要求。6.4.6剝離引出效率測量用微安表測量剝離靶上的束流強度I?,用法拉第筒和微安表測量回旋加速器引出口的束流強度I?,剝離引出效率η是回旋加速器引出口的束流強度I?與剝離靶上的束流強度I?之比。可用式(5)I?——回旋加速器引出口的束流強度，單位為微安(μA);計算結果應滿足5.3.6的要求。6.5電氣安全測量6.5.1設備保護接地測量用接地電阻測試儀，測試電流25A,測量電器設備外殼與接地端子間的電阻，測試結果應滿足5.4.1用1000V絕緣電阻表，檢測相線、零線對地及設備金屬外殼之間的絕緣電阻，測試結果應滿足試驗電壓在10s內逐漸升至2000V,保持1min,測試結果應滿足5.4.3的要求。運行條件下，直接測量待測可觸及零部件與安全接地端子間的電壓值，計算的電流應滿足5.4.4的要求。使用便攜式表面污染測量儀測量回旋加速器的工作臺、墻壁、地面的表面污染，其結果滿足5.5.2浪涌抗擾度試驗方法見GB/T17626.5—2008,其結果應滿足5.6.1的要求。電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗方法見GB/T17626.4—2008,其結果應滿足5.6.2的要求。在束流能量為15MeV～30MeV,束流強度200μA±20μA時，測量連續穩定運行的時間。結果應滿足5.7.2的要求。7檢驗規則7.1.1回旋加速器的檢驗按GB/T10257—2001的7.1.2回旋加速器的檢驗分為型式檢驗和出廠檢驗。a)新產品或轉產產品；c)出廠檢驗結果與上次型式檢驗結果有較大差異時；d)國家質量監督機構提出進行型式檢驗的要求時；e)連續生產20臺時，應進行一次型式檢驗。7.1.4由于回旋加速器的批量較小，無論是型式檢驗還是出廠檢驗均應采用全數檢驗。回旋加速器的檢驗項目見表3。通常，按表3的序號順序逐項進行檢驗；需要時，也可以調整部分項目的檢驗順序或將一些項目合序號型式檢驗出廠檢驗技術要求章條號試驗方法章條號1外觀和警告標志▲▲2整機性能指標：束流能量▲△3整機性能指標：束流強度▲▲4整機性能指標：束流直徑▲▲5整機性能指標：束流綜合效率▲▲6離子源▲△7高頻系統：頻率不穩定度▲△8高頻系統：D形盒加速電極電壓不穩定度▲△9真空系統▲▲控制系統A▲劑量監測安全聯鎖系統▲▲剝離引出效率▲△電氣安全：設備保護接地▲電氣安全：絕緣電阻▲▲電氣安全：介電強度▲電氣安全：可觸及電流▲輻射安全：劑量限值▲▲表3(續)序號型式檢驗出廠檢驗技術要求章條號試驗方法章條號輻射安全：表面污染控制水平▲▲電磁兼容：浪涌抗擾度▲△電磁兼容：電快速瞬變/脈沖抗擾度▲△運行：開機與正常運行▲▲運行：連續運行▲▲注：▲表示必選項目；△表示可選項目。7.3.1型式檢驗中如發現不合格項，允許對回旋加速器的相關部件或分系統進行調整或更換，并重新7.3.2出廠檢驗中通過所有檢驗項目的產品為合格品。檢驗中如發現不合格項，允許對產品的相關部8.1標志d)產品標準編號。8.2.1回旋加速器應分裝于若干包裝箱，部件在箱內應牢固定位，壓木和部件接觸面以及部件間應襯以適當厚度的軟性塑料，以防止運輸過程中的松動和相互摩擦。8.4.1經包裝的產品應貯存在環境溫度一20℃~+60℃、相對濕度