小型粒子加速器人身安全联锁系统设计与实现

20世纪30年代以来,世界上运行中的粒子加速器已超过3万台,其中用于科研的大型粒子加速器有200台左右。粒子加速器在运行过程中会产生对人体有害的电离辐射,为保障工作人员在联锁控制区内的人身辐射安全,避免出现辐照事故,需建立一套人身安全联锁系统。本文利用全硬件、模块化的设计思想,基于PLC、置换型机械联锁钥匙、自主研制的急停/巡更装置及摄像监控等一系列硬件设备,专门为小型粒子加速器研制了人身安全联锁系统。该系统在加速器驱动的次临界系统（ADS）注入器Ⅰ和中国科学院高能物理研究所（IHEP）加速器电子标定束线装置两个项目中至今运行稳定可靠,并可推广应用于工业辐照装置。     

FELiChEM联锁系统的设计

联锁系统是加速器装置的重要组成部分,用于保护设备和人员的安全。本文基于EPICS设计FELiChEM联锁系统,该系统由硬件联锁系统和软件联锁系统两部分组成,硬件联锁系统又分为机器保护系统(MPS)和人身安全保护系统(PPS)。硬件联锁系统的架构分为IOC层、Profinet IO控制层和Profinet IO设备层。每层均可进行冗余配置,而各层之间相互独立。原型样机的测试显示,硬件联锁系统的响应时间为2.144ms,远好于100ms的设计需求。软件联锁系统的设计采用联锁程序与配置文件分离的方式。测试表明,软件联锁逻辑完全由配置文件确定,具有非常好的灵活性。     

BESⅢ安全联锁慢控制系统方案设计与可靠性研究

新一代北京谱仪BESⅢ安全联锁系统完成北京谱仪内部装置以及与加速器中央控制室间的协同工作,保证系统运行时的重要设备与人身安全。文章从设计需求入手,主要介绍了安全联锁系统的硬件和软件设计,提出了基于PLC的状态机软件实现方法以及提高系统可靠性的研究。     

基于EPICS的粒子加速器辐射安全联锁PLC系统设计

粒子加速器是一种研究粒子结构的高能物理研究装置,在加速器调试和运行过程中,会形成瞬发辐射,一套稳定可靠的辐射安全联锁系统是粒子加速器保护人员安全的必备设施.本文以高能同步辐射光源为例,介绍了一种基于EPICS的辐射安全联锁系统,该系统以横河PLC作为联锁控制器,可以保证系统的稳定可靠和可扩展性;用加速器控制行业十分流行...     

加速器屏蔽室入口安全系统的设计

为进一步确保辐照过程中人员的人身安全,对辐照加速器小车系统迷宫入口设计一种光电联锁系统。该光电联锁系统根据小车具体结构采用28组光电开关多点分布组合设计,设置于辐照加速器屏蔽室入口处,具有检测到非特定特征小车或物体进入屏蔽室时发出报警信号的功能。为辐射、化学危害,核能利用等提供有力的安全保障和技术支持,对设备的操作便捷性、场地安全性有重要指导意义。     

BEPCⅡ数字化辐射防护平台研究及应用

平台在BEPCⅡ(北京正负电子对撞机二期工程)的人身及设备防护安全需求上根据粒子加速器辐射防护最新发展理念,结合计算机控制技术、可编程序控制器技术、门禁控制技术、多媒体视听技术、网络技术等建立起来。它集成了人身安全联锁PLC系统、人身安全联锁门禁系统、剂量监测系统、急停按钮警示系统等,各子系统均有独立的上位机。平台采用分布式控制系统,将从各子系统采集到的信息进行集中处理后可对加速器辐射安全做出评估。     

加速器联锁系统设计和运行中一个值得注意的问题——高频引起的 X 射线

在加速器安全联锁设计中,一般将控制开关与粒子源(离子源或电子枪)联锁,一旦因人员误入加速器大厅或靶室,或者联锁系统出现故障时,即可自行切断粒子束流。同样,在加速器运行过程中,如需要临时停机,也往往只通过切断粒子束流而自行解除门联锁开关,然后允许工作人员进入加速器大厅或隧道进行工作。在某些加速器的设计和运行中,没有考     

中子物理实验装置辐射安全联锁系统

中子物理实验装置是一台用于钍铀燃料循环系统中子截面测量的加速器装置,在运行时不可避免地产生电离辐射,为了避免人员误入高辐射区受到辐射危害,建立了基于冗余控制技术的辐射安全联锁系统。系统根据人员进出的控制模型,以高可靠性的硬冗余可编程逻辑控制器(PLC)为核心,开发了逻辑控制程序,实现了对联锁设备的控制。经现场测试,辐射安全联锁系统运行稳定、可靠,保护了人员的辐射安全,满足了系统的设计要求。     

电子加速器辐照装置清场巡检联锁的优化设计

电子加速器运行期间,辐照室和主机室会产生多种辐照源,人员误入辐照室或主机室会受到辐射危害,为此我们必须建立性能齐全且稳定可靠的辐射安全联锁系统。清场巡检联锁是辐射安全联锁系统的重要组成部分,本文介绍清场巡检联锁的优化设计方案,将清场巡检与控制门联锁、与防人误入信号联锁、与声光报警联锁,实现了开门必须清场巡检、巡检警示和巡检过程中防人员跟随等功能,进一步完善了清场巡检,更好地保护人员的人身安全。     

DZ-12/4多能量档电子直线加速器辐照关键参数测试

中国原子能科学研究院建立了一台DZ-12/4多能量档电子直线加速器,该装置主要用作辐射加工级电子束辐照实验平台。为了检测该电子束辐照实验平台辐照工艺控制参数,本文利用中国原子能科学研究院FJL-02型辐射变色薄膜剂量计对DZ-12/4多能量档电子直线加速器关键参数能量进行了测量,并对研制的束流监测系统法拉第筒的可靠性进行了验证。结果表明,DZ-12/4多能量档电子直线加速器能量在4~12 MeV范围可调,运行参数准确可靠;日常运行中,加速器运行人员通过监测设备和调节加速器参数可有效控制并估计辐照剂量,具有非常好的实用性和简便性。     

基于高精度脉冲发生器的定时系统设计

为满足自由电子激光装置的正常运行需求,需要向加速器设备提供精确的定时触发信号。依据上海软X射线自由电子激光装置(Soft X-ray Free-Electron Laser Facility,SXFEL)的物理需求和系统分配,基于高精度脉冲发生器,结合具有联锁接口的光电转换器,实现了SXFEL定时系统的硬件设计。系统的软件部分使用实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control Systems,EPICS)完成基于网络的分布式远程控制。通过在线测试,该系统运行稳定可靠,抖动时间小于150 ps,满足加速器对定时系统的要求。     

漯河辐照加速器控制系统研制

漯河辐照加速器是1台用于食品杀菌与保鲜等的8MeV电子直线加速器。文章从硬件组成、软件设计及辐照剂量控制等方面介绍漯河辐照加速器控制系统。近9个月的连续运行表明，该控制系统操作简便、运行稳定可靠。     

国外工业辐照加速器的应用及其进展

用于工业辐照的加速器绝大多数是电子加速器,其能量在0.15MeV到10MeV之间。近年来工业辐照技术发展很快,全世界用于射线辐照的总功率已超过15MW,其中,电子射线的功率14MW,~(60)Coγ射线的功率仅1MW。到1985年,全世界电子加速器消毒装置有十多台;用于工业辐照的电子加速器超过400台,其中,美国有265台、日本85台、苏联50台、欧洲其它国家10台。     

光束线3W1A实验站辐射安全联锁系统的设计与建造

本文扼要地介绍了光束线3W1A及其实验站辐射安全联锁系统的设计、系统的构成、系统功能作用和操作规则。此外，还为两个实验大厅研制并安装了同步辐射运行状态实时显示装置和电子注入自动报警与语音提示装置。这种自动报警装置和辐射安全联锁系统为实验人员和其他工作人员的人身安全提供了可靠的保证。     

医用小型回旋加速器安全联锁系统设计与实施

正串列升级工程部201工号101房间作为医用小回旋加速器以及中心区试验台架的调试场地,在未来加速器调试和供述时间会逐步增多,原有门联锁系统在厂房建设时一同设计和安装,已经不能适应目前设备运行,因此在对小型加速器工艺和设备进行研究的基础上,遵循GB 18871—2002以及相关射线装置安全联锁的规定,设计了新的安全联锁系统。系统构架(图1)主要由小型安全PLC和现场设备组成,现场设备包括门限位开关、清场按钮、     

加速器-电镜联机的离子光路及其调整方案

离子辐照引起的材料微结构变化是一个复杂的过程,用加速器-电镜联机装置可原位观察载能离子束辐照引起的材料微结构演变.武汉大学加速器-电镜联机装置由1台2×1.7 MV串列加速器、1台200 kV离子注入机和1台200 kV透射电镜组成,通过自行设计的传输系统实现联机.本文介绍联机装置的光路布局,给出了静电加速器离子动力学计算程序LEADS(linear and electrostatic accelerator dynamics simulation)优化计算的结果,提出了两种改进方案,并用LEADS对改造后的加速器-电镜联机中离子运动进行了计算.结果显示,调整现光路二单元四极透镜的同时,在200 kV注入机90°偏转磁铁至电镜之间增加1个二单元静电四极透镜,将提高该系统中离子束传输效率.     

SRAM单粒子效应监测平台的设计

SRAM单粒子效应监测平台用于兰州重离子加速器(HIRFL)辐照终端开展单粒子效应实验,采用"承载子板-主控制板-上位机"结构.简要分析了SRAM单粒子效应产生机理,详细描述了该平台的硬件系统、软件系统和性能指标.重离子辐照实验中,该平台多次检测到IDT71256发生单粒子翻转和单粒子闩锁,实验结果与理论分析的结论基本一致.     

关于粒子加速器人身辐射安全联锁系统设计原则的建议

本文讨论了在粒子加速器上的联锁系统设计中应遵循的一些原则,其中建立隔离区、“失效导致安全(Fail-safe)”,使用“硬件”、“多重联锁”、设置急停开关等是最重要的。     

钴源升降装置

钴源升降装置作为辐照工程中的核心设备,对辐照运行的安全性、控制水平以及放射源的利用率,均有至关重要的作用。1983～1986年,北京核工程设计院在承担各种用途和不同规模的多项辐照工程设计中,较成熟地设计了一种适用于水井贮源辐照室的运转可靠、功能齐全的钴源升降装置。并可通过自控电路实现以源升降装置为中心的各系统间的安全联锁,从而为辐照运行提供全面的安全保证。文中除介绍该钴源升降装置的结构特点和性能外,还从辐照设施的操作、运行及辐照工艺的安全角度,详细地阐述了升、降源的安全联锁条件。     

钴源升降装置

钴源升降装置作为辐照工程中的核心设备,对辐照运行的安全性、控制水平以及放射源的利用率,均有至关重要的作用。1983～1986年,北京核工程设计院在承担各种用途和不同规模的多项辐照工程设计中,较成熟地设计了一种适用于水井贮源辐照室的运转可靠、功能齐全的钴源升降装置。并可通过自控电路实现以源升降装置为中心的各系统间的安全联锁,从而为辐照运行提供全面的安全保证。文中除介绍该钴源升降装置的结构特点和性能外,还从辐照设施的操作、运行及辐照工艺的安全角度,详细地阐述了升、降源的安全联锁条件。