GB-T34128-201715 MeV～30 MeV可变能量强流质子回旋加速器

15MeV～30MeV可变能量强流质子回旋加速器2018-02-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4回旋加速器的组成和工作条件 25技术要求 6试验方法 67检验规则 附录A(资料性附录)品质因数的测量 附录B(资料性附录)磁感应强度的测量 I本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC30)归口。115MeV～30MeV可变能量强流质子回旋加速器本标准规定了15MeV～30MeV可变能量强流质子回旋加速器(简称回旋加速器)的组成、技术要本标准适用于质子能量为15MeV～30MeV,最大束流强度为350μA的回旋加速器。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T10257—2001核仪器和核辐射探测器质量检验规则GB/T14436工业产品保证文件总则GB/T17626.4—2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5—2008电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(IEC61000-4-5:GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB/T19661.1—2005核仪器及系统安全要求第1部分：通用要求GB/T19661.2—2015核仪器及系统安全要求第2部分：放射性测量计的结构要求和分级GB50303建筑电气工程施工质量验收规范部分：对电击防护要求的导则(Classificationofelectricalandelectronicequipmentwithregardtoprotectionagainstelectricshock—3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。回旋加速器cyclotron利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中通过高频电场反复被加速的装置。束流中带电粒子通过回旋加速器装置获得的动能。单位时间内通过某截面的带电粒子电荷总量。2回旋加速器束流引出口的束流强度与离子源出口束流强度之比。回旋加速器每次不间断地提供束流的时间。带电粒子回旋运动的相位相对于高频电压零相位点之差。注：实际的测量和计算方法参见附录A。回旋加速器加速的负氢束经过剥离器后转变为质子束的引出方法。回旋加速器剥离引出质子束的流强与回旋加速器引出前加速的负氢束流强之比。4回旋加速器的组成和工作条件4.1组成回旋加速器主要包括下列组成部分：a)离子源及注入系统；b)主磁铁系统；d)真空系统；e)控制系统；g)剂量监测安全联锁系统；h)剥离引出系统；i)束流监测系统；j)辐射防护系统。a)环境温度：10℃~30℃;b)相对湿度：小于60%;3a)电源：交流三相五线制电压380V±38V;频率50Hz±1Hz;b)环境温度：+10℃~+30℃;c)相对湿度：小于60%。b)水温：25℃~30℃,长期工作不稳定度±1℃;防止雷电击符合GB50303建筑电气工程施工质量验收规范的要求。5技术要求5.1外观和警示标志回旋加速器应有应符合GB18871、GB/T19661.1--2005和GB/T19661.2—2015规定的电离辐锁标志应在醒目位置。回旋加速器加速负氢离子，双向引出质子。其质子束流品质满足以下要求：a)束流能量：产品技术文件规定的能量，误差范围±5%;c)束流直径：小于或等于8mm;d)束流综合效率：大于或等于8%。离子源引出负氢离子束流强度应大于或等于5mA。4高频系统在配备固定工作频率的高频发射机条件下应满足以下要求：a)系统的频率不稳定度应小于或等于1×10-⁶;b)D形加速电极电压不稳定度应小于或等于1×10-3。主真空室静态真空度好于3×10-*Pa,动态真空度好于8×10-*Pa。用干燥氮气破坏主真空室真控制系统应具备如下功能：a)按自动程序开机和停机；剂量监测安全联锁系统应根据现场条件设计，并与控制系统相对独立。剂量监测安全联锁系统的设计原则是确保工作人员的人身安全。当回旋加速器大厅有人时，回旋加速器不能开机，开机时任何人员不能进入。剂量监测安全联锁系统应具备以下功能：b)与现场剂量监测装置联锁：监测回旋加速器大厅内的剂量(包括瞬发伽玛和中子),当监测的c)与指示信号灯、警告装置联锁：监测剥离膜剥离效率应大于或等于95%。根据IEC536-2:1992,回旋加速器属于I类防电击的设备，应设在试验电压(交流有效值或直流平均值)为1000V,回旋加速器中各独立的供电电气设备各相线及零线对地的绝缘电阻均不应小于1MΩ。5回旋加速器中实施保护接地的电气设备应能承受交流或直流2000V的介电强度试验，并在规定的持续时间内无击穿或重复飞弧现象。回旋加速器的电气设备在正常使用条件下，可触及零部件与参考试验地之间的漏电流不超过回旋加速器场所辐射剂量率限值如下：a)监督区(通常不需要专门的防护手段或安全措施，但需要经常对职业照射条件进行监督和评价b)控制区(需要和可能需要专门防护手段或安全措施的区域):10μSv/h。工作场所的放射性表面污染控制水平见表1。表1工作场所的放射性表面污染控制水平单位为贝可每平方厘米表面类型a放射性物质β放射性物质极毒性其他工作台、设备、墙壁、地面控制区4监督区44浪涌抗扰度要求：试验等级为3(线线间1kV、线地间2kV),重复率1次/min,试验结果应达到GB/T17626.5—2008中第9章的b)的要求。电快速瞬变脉冲群抗扰度要求：试验等级为3(线地间2kV),重复频率为5或者100kHz,持续时间为120s,试验结果应达到GB/T17626.4—2008中第9章的b)的要求。回旋加速器在全停机情况下，从开机到正常运行时间小于或等于3h,在保持正常真空条件下，恢复正常运行时间小于或等于30min。6于或等于8h。6试验方法试验应在满足表2的环境条件下进行。序号环境参数参考条件试验条件1环境温度10℃~30℃2相对湿度3环境气压4供电电压(交流)5供电频率(交流)6交流供电波形正弦波波形总畸变小于5%7环境γ辐射8外界电磁场干扰可忽略小于引起干扰的最低值9外界磁感应可忽略小于地磁场引起干扰的2倍试验所用仪表、设备应经过检定并在有效检定期内，测量仪表的精确度应符合被测参数精确度的要求。用目测法检查回旋加速器的外观和警告标志，其结果应满足5.1的要求。在固定引出半径处用特斯拉计测量该半径处的磁感应强度，束流能量由式(1)计算：E=48(B·r)² (1)B——磁感应强度，单位为特斯拉(T),其测量方法可参见附录B;计算结果应满足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电流表测试束流强度。7测量结果应满足5.2b)的要求。在束流引出口采用丝扫描装置进行测量，得到束流截面分布，如图1所示。选定电流最大值Imx、0.11两个位置为束流截面边缘。两个位置之间的距离d即为束流直径，如图2所示。测量结果应满足5.2c)的要求。图1束流直径测试示意图图2束流直径测试结果示意图采用法拉第筒和微安表分别测量离子源出口束流强度I₁和回旋加速器束流引出口的束流强度I₃,束流综合效率η:是I₃与I₁之比。可用式(2)表示： p:——束流综合效率；8计算结果应满足5.2d)的要求。测量结果应满足5.2d)的要求。6.4主要子系统性能测量6.4.1离子源引出束流强度测量采用法拉第筒和微安电流表对引出负氢离子束流强度进行测量。结果应满足5.3.1的要求。6.4.2高频系统测量6.4.2.1频率不稳定度测量从谐振腔体的高频取样端口取一路高频信号送入频率计，连续测量30min,每0.5min读取一次数据，最大值fmx与最小值fmu的差与频率平均值fsw的比值即为高频系统的频率不稳定度λ。可用式(3)表示：λ——频率不稳定度；fmx——频率最大值，单位为兆赫(MHz);fmin——频率最小值，单位为兆赫(MHz);fwr——频率平均值，单位为兆赫(MHz)。结果应满足5.3.2a)的要求。6.4.2.2D形加速电极电压不稳定度测量从高频取样端口，用矢量电压表每0.5min测量一次，连续测量30不稳定度为射频取样电压的最大值Umx和最小值Umin之差与平均值Ur——电压不稳定度；Umx——最大取样电压，单位为千伏(kV);Umin——最小取样电压，单位为千伏(kV);min,D形回旋加速器电极电压的比值，可用式(4)表示：Ur——平均取样电压，单位为千伏(kV)。结果应满足5.3.2b)的要求。6.4.3真空系统测量用高真空计对主真空室真空度进行测量。测量结果应满足5.3.3的要求。用干燥氮气破坏主真空室的真空后，重新启动真空系统，达到上述静态真空度的时间，应满足5.3.3的要求。6.4.4控制系统试验6.4.4.1开机和停机的试验：根据产品使用说明书规定的开机和停机步骤，进行开机和停机演示，结果应满足5.3.4a)的要求。96.4.4.2回旋加速器主要参数设定、调节和显示功能的检查：根据产品使用说明书进行检查，主要对真的设定、调节和状态显示。结果应满足5.3.4b)的要求。6.4.4.3回旋加速器工作状态和故障显示、报警的检查：在回旋加速器正常工作状态下，使用目测法对各子系统设备工作状态显示功能进行检查。在设定故障条件下，使用目测法检查系统显示、报警功能。结果应满足5.3.4c)的要求。6.4.5剂量监测安全联锁系统试验6.4.5.1与防护门位置的联锁的检查：当回旋加速器开机时，模仿防护门开关打开，观察回旋加速器是否停止供束，其结果应满足5.3.5a)的要求。6.4.5.2与现场剂量监测装置联锁的检查：监测回旋加速器大厅内的剂量(包括瞬发伽玛和中子),调整保护阈值(比本底略高),当监测的剂量率超过设定的阈值时，检查系统已按要求报警或已自动关闭回旋a)首先检查指示信号灯。当不超过规定剂量率时，显示绿色灯光；剂量率在警告范围内，较低频率闪烁黄色灯光；剂量率超过设定的上限，较高频率闪烁红色灯光。以上试验可通过修改阈值进行。b)回旋加速器大厅内残余γ的剂量率的监测。当监测的剂量率在警告范围内，蜂鸣器发出频率较低的鸣叫；当剂量率超出上限时，蜂鸣器则发出频率较高的鸣叫。上述试验结果应满足5.3.5c)的要求。6.4.5.4紧急停机试验：紧急停止按钮被按下时，回旋加速器应有停止高频系统、离子源和插入束流阻挡靶的联锁动作，其结果应满足5.3.5d)的要求。6.4.5.5与指示信号灯联锁的检查：当回旋加速器运行时，安装在防护门外的“回旋加速器运行指示灯”6.4.5.6与清场按钮联锁的检查：在没有清场时，回旋加速器的离子源束流不能注入，束流阻挡靶处于阻挡状态，其结果应满足5.3.5f)的要求。6.4.6剥离引出效率测量用微安表测量剥离靶上的束流强度I₂,用法拉第筒和微安表测量回旋加速器引出口的束流强度I₃,剥离引出效率η是回旋加速器引出口的束流强度I₃与剥离靶上的束流强度I₂之比。可用式(5)I₃——回旋加速器引出口的束流强度，单位为微安(μA);计算结果应满足5.3.6的要求。6.5电气安全测量6.5.1设备保护接地测量用接地电阻测试仪，测试电流25A,测量电器设备外壳与接地端子间的电阻，测试结果应满足5.4.1用1000V绝缘电阻表，检测相线、零线对地及设备金属外壳之间的绝缘电阻，测试结果应满足试验电压在10s内逐渐升至2000V,保持1min,测试结果应满足5.4.3的要求。运行条件下，直接测量待测可触及零部件与安全接地端子间的电压值，计算的电流应满足5.4.4的要求。使用便携式表面污染测量仪测量回旋加速器的工作台、墙壁、地面的表面污染，其结果满足5.5.2浪涌抗扰度试验方法见GB/T17626.5—2008,其结果应满足5.6.1的要求。电快速瞬变脉冲群抗扰度试验方法见GB/T17626.4—2008,其结果应满足5.6.2的要求。在束流能量为15MeV～30MeV,束流强度200μA±20μA时，测量连续稳定运行的时间。结果应满足5.7.2的要求。7检验规则7.1.1回旋加速器的检验按GB/T10257—2001的7.1.2回旋加速器的检验分为型式检验和出厂检验。a)新产品或转产产品；c)出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时；d)国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时；e)连续生产20台时，应进行一次型式检验。7.1.4由于回旋加速器的批量较小，无论是型式检验还是出厂检验均应采用全数检验。回旋加速器的检验项目见表3。通常，按表3的序号顺序逐项进行检验；需要时，也可以调整部分项目的检验顺序或将一些项目合序号型式检验出厂检验技术要求章条号试验方法章条号1外观和警告标志▲▲2整机性能指标：束流能量▲△3整机性能指标：束流强度▲▲4整机性能指标：束流直径▲▲5整机性能指标：束流综合效率▲▲6离子源▲△7高频系统：频率不稳定度▲△8高频系统：D形盒加速电极电压不稳定度▲△9真空系统▲▲控制系统A▲剂量监测安全联锁系统▲▲剥离引出效率▲△电气安全：设备保护接地▲电气安全：绝缘电阻▲▲电气安全：介电强度▲电气安全：可触及电流▲辐射安全：剂量限值▲▲表3(续)序号型式检验出厂检验技术要求章条号试验方法章条号辐射安全：表面污染控制水平▲▲电磁兼容：浪涌抗扰度▲△电磁兼容：电快速瞬变/脉冲抗扰度▲△运行：开机与正常运行▲▲运行：连续运行▲▲注：▲表示必选项目；△表示可选项目。7.3.1型式检验中如发现不合格项，允许对回旋加速器的相关部件或分系统进行调整或更换，并重新7.3.2出厂检验中通过所有检验项目的产品为合格品。检验中如发现不合格项，允许对产品的相关部8.1标志d)产品标准编号。8.2.1回旋加速器应分装于若干包装箱，部件在箱内应牢固定位，压木和部件接触面以及部件间应衬以适当厚度的软性塑料，以防止运输过程中的松动和相互摩擦。8.4.1经包装的产品应贮存在环境温度一20℃~+60℃、相对湿度