一種加速器束流引出裝置制造方法及圖紙

為解決現有煙氣脫硫脫硝的電子束輻照應用中金屬隔膜的腐蝕與燒穿問題，以及高能高功率加速器束流引出薄膜的更換問題，本發明專利技術提供一種新的加速器束流引出裝置。本發明專利技術的技術方案包括加速器、氣體節流管道、氣體擴散室、真空泵、束流聚束或擴束元件、高速隔離氣流等。本發明專利技術實現了沒有真空隔離膜的加速器束流直接引出應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種加速器技術，特別涉及一種用于脫硫脫硝的電子束輻照加速器。
技術介紹
熱電廠燃煤產生的含硫含硝的煙氣是造成霧霾、酸雨等環境污染問題的主要因素之一。利用電子加速器輸出能量為1MeV左右的電子束輻照煙氣，就可以實現脫硫脫硝。目前，國內外所采用的電子加速器一般為靜電高壓型的，電子束流功率可達數百千瓦。由于電子束輻照煙氣的過程中有非常強的電離效應，產生大量臭氧及各種正負離子，對于含硫含硝的煙氣，還會產生大量硫酸、硝酸等強酸，因此具有極強的腐蝕效應。電子加速器的工作原理是，首先由電子槍產生和引出電子束，電子束在加速管內通過高壓電場或射頻電場獲得能量，電子束從加速管輸出后就可進行各種應用。其中，電子槍必須在真空環境才能有效工作并產生和引出電子束；加速管也必須工作于真空環境。然而電子束的很多應用必須在大氣環境里，例如脫硫脫硝等。因此就需要將電子束的產生和加速的真空環境與其應用環境隔離。目前通常的做法是采用薄金屬膜來實現隔離功能。對于脫硫脫硝的電子束輻照應用而言，由于電子束流功率很大，其金屬隔膜就不能做厚，否則電子束沉積到隔膜上的熱量就很大，難以冷卻而導致隔膜破損熔化。如果隔膜做得較薄，由于輻照后的煙氣具有極強的腐蝕性，會使隔膜很快腐蝕，從而導致加速器內的真空被破壞。因此，如何解決脫硫脫硝加速器的真空隔離成為其推廣應用成功的關鍵技術。此外，對于高能高功率束流的引出應用，在國際上也是一個難題。例如散裂中子源和加速器驅動次臨界潔凈核能系統(ADS)等，其束流功率高達兆瓦量級，束流能量高達GeV量級。如果采用金屬薄膜隔離真空，需要經常更換薄膜，以防薄膜的損壞而破壞加速器內的真空。而薄膜的更換需要停止加速器的運行，從而對加速器的應用造成影響，特別是對用于能源生產的ADS影響巨大。因此，高能高功率加速器束流引出技術對其應有具有重大影響。
技術實現思路
本專利技術的目的為解決現有煙氣脫硫脫硝的電子束輻照應用中，金屬隔膜的腐蝕問題，以及高能高功率加速器束流引出薄膜的更換問題，提供一種新的加速器束流引出裝置，解決高功率束流的引出難題，提出了取消真空隔離的金屬隔膜，利用氣體擴散限制裝置和真空泵獲
得加速器正常運行所需要的真空條件。本專利技術的技術方案包括加速器、氣體擴散限制裝置、真空泵、束流控制操作元件和高速隔離氣流等。所述加速器包括靜電加速器、回旋加速器、直線加速器、同步加速器等類型，加速器所加速的粒子包括電子、質子和重離子等；所述的氣體擴散限制裝置包括氣體節流管道、氣體擴散室；所述氣體節流管道的內孔徑一般與加速器的束流傳輸管道相同，也可以比其稍小，管道截面形狀可為圓形、橢圓形、方形、長方形等形狀，其作用是限制進入加速器真空室的氣體量，并使氣體節流管道的兩端形成壓強差；所述氣體擴散室的內尺寸大于氣體節流管道內尺寸，其形狀可以是任意的，其作用是使高氣壓端的氣體節流管道輸入的氣體在其室內膨脹擴散；氣體擴散室連接一個大口徑高抽速的真空泵，氣體擴散室內的大部分氣體被真空泵抽走，少部分氣體進入低氣壓端的氣體節流管道或加速器束流傳輸管道；進一步，一個氣體擴散室可以連接一個或多個真空泵；氣體擴散室可以不通過氣體節流管道而直接連接一個或多個氣體擴散室；再進一步，連接相鄰兩個氣體擴散室的氣體節流管道可以是1個，也可以是多個；再進一步，相鄰的兩個氣體擴散室可以不通過氣體節流管道直接連接在一起，之間通過帶孔隔板隔開；所述真空泵包括機械泵、分子泵、鈦泵、擴散泵等，其作用是抽取氣體擴散室加速器和氣體擴散室內的氣體，以獲得加速器正常運行所需要的真空條件；所述束流控制操作元件包括螺線管、四極磁鐵、六極磁鐵、八極磁鐵、二極磁鐵、掃描磁鐵、靜電四極透鏡、三圓筒透鏡、三膜片透鏡、靜電偏轉器、束流均勻化元件等，聚束元件的作用是約束束流包絡小于氣體節流管道的內孔徑，避免其傳輸過程中的損失，擴束元件的作用是擴大束流包絡以實現各種束流的應用，偏轉元件的作用是使束流運動軌跡彎轉。所述高速隔離氣流產生方法很多，包括吹風機、壓縮機、高壓氣罐等，根據不同應用需求及其經濟性考慮。隔離氣體可采用普通空氣、干燥空氣、氮氣等，隔離氣流的作用是將加速器外部的環境氣體加速器內部的氣體隔離開來。隔離的效果有兩個，一是使得加速器內部的氣體種類不同于環境氣體，二是使隔離區的氣體擴散限制裝置的束流出口內外形成一定的壓強差，實現一定的真空預抽功能，由于高速隔離氣流緊貼氣體擴散限制裝置的束流出口，在氣體分子碰撞的作用下會帶走裝置內的氣體，而裝置內的氣體體積容積有限，從而使得管道內的氣體壓強降低。所述的環境氣體是指加速器外部或束流應用環境的氣體，其氣體壓強
為普通的大氣壓強或高氣壓。隔離加速器內外氣體的成分對脫硫脫硝的應用非常有利，可以避免強酸對真空泵機組的腐蝕。高速隔離氣流可以垂直于束流運動的方向及其管道，也可以成其它角度；進一步，高速隔離氣流可以部分或全部電離，形成等離子體流。所述的束流的運動軌跡可以是直線，也可以轉彎；可以是一條束流運動軌跡，也可以是多條。所述的氣體節流管道可取消，相鄰氣體擴散室之間通過帶孔隔板相連，束流控制操作元件置于氣體擴散室之內或之外。所述的氣體節流管道和氣體擴散室之間可以沒有明顯的形狀突變，氣體節流管道和氣體擴散室是連續光滑連接的，可以是糖球葫蘆狀或橢球加速腔串等可以限制氣體向加速器擴散的其它形狀。所述的氣體擴散室可取消，多個真空泵并排直接連接到等機械尺寸或機械尺寸漸變的束流傳輸管道上。所述的高速隔離氣流可取消，特別是在不需要隔離環境氣體對整個設備的影響，本專利技術的有益效果如下：解決了脫硫脫硝的電子束輻照過程中真空隔離膜的腐蝕難題，解決了高功率束流對真空隔離膜的燒穿問題，實現了沒有真空隔離膜的加速器束流直接引出應用。附圖說明圖1本專利技術的具有氣體節流管道、氣體擴散室和高速隔離氣流的加速器束流引出裝置結構示意圖。圖2本專利技術的具有氣體節流管道和高速隔離氣流的加速器束流引出裝置結構示意圖。圖3本專利技術的具有氣體節流管道和氣體擴散室漸變結構的加速器束流引出裝置結構示意圖。附圖標記：1.加速器，2.氣體節流管道，3.氣體擴散室，4.真空泵，5.束流控制操作元件，6.高速隔離氣流，7.束流偏轉元件，8.氣體擴散限制裝置，9.束流引出口。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的實施方式做進一步的說明。實施例1一種加速器束流引出裝置，如圖1所示，該加速器束流引出裝置包括加速器1、氣體節流管道 2、氣體擴散室 3、真空泵 4、束流控制操作元件 5、高速隔離氣流 6、束流引出口9。所述加速器1采用高壓靜電電子加速器，其輸出電子能量為0.8MeV，電子流強為0.3A，用于燃煤電廠煙氣的脫硫脫硝；所述氣體節流管道2采用圓柱形狀，內孔徑50mm，長度200mm，共6個；所述氣體擴散室3采用圓柱形狀，其軸線垂直于束流運動方向，內徑200mm，長度200mm，共6個。所述真空泵4分別采用機械泵、分子泵和鈦泵，其中機械泵機組為4套，依次配置于圖1中的右側，其抽速為2500l/s，還可以采用3套抽速為5000l/s的機械泵；抽速為1000l/s的分子泵置于圖1中從左側數的第二個；抽速為1000l/s的鈦泵置于圖1中從左側數的第一個；所述擴束元件采用2個四極磁鐵，其長度為150mm，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加速器束流引出裝置包括加速器、氣體擴散限制裝置、真空泵、束流控制操作元件，其特征在于，加速器用于產生和加速帶電粒子束流，束流運動通過氣體擴散限制裝置，束流控制操作元件對帶電粒子束的運動進行控制操作，真空泵逐級抽取氣體擴散限制裝置中的氣體，使得加速器獲得其運行所需要的真空條件，氣體擴散限制裝置限制加速器外部氣體進入加速器內部；加速器連接氣體擴散限制裝置，真空泵連接氣體擴散限制裝置，束流控制操作元件置于氣體擴散限制裝置外部或內部。從加速器產生和加速的帶電粒子束通過氣體擴散限制裝置引出到帶電粒子束的應用位置的過程中，不通過真空隔離的薄膜。帶電粒子束的應用位置處于普通大氣壓環境或高氣壓環境。

【技術特征摘要】
1.一種加速器束流引出裝置包括加速器、氣體擴散限制裝置、真空泵、束流控制操作元件，其特征在于，加速器用于產生和加速帶電粒子束流，束流運動通過氣體擴散限制裝置，束流控制操作元件對帶電粒子束的運動進行控制操作，真空泵逐級抽取氣體擴散限制裝置中的氣體，使得加速器獲得其運行所需要的真空條件，氣體擴散限制裝置限制加速器外部氣體進入加速器內部；加速器連接氣體擴散限制裝置，真空泵連接氣體擴散限制裝置，束流控制操作元件置于氣體擴散限制裝置外部或內部。從加速器產生和加速的帶電粒子束通過氣體擴散限制裝置引出到帶電粒子束的應用位置的過程中，不通過真空隔離的薄膜。帶電粒子束的應用位置處于普通大氣壓環境或高氣壓環境。2.根據權利要求1的加速器束流引出裝置，其特征在于，加速器包括束流傳輸管道，束流傳輸管道位于加速器出口或用于不同加速結構之間的連接，其作用是實現帶電粒子束的傳輸。3.根據權利要求1的加速器束流引出裝置，其特征在于，氣體擴散限制裝置是一根很長的氣體節流管道，氣體節流管道的垂直于束流運動方向的橫截面尺寸等于或小于加速器的束流傳輸管道；氣體節流管道上依次開口通過或不通過氣體擴散室連接多臺真空泵，越遠離氣體節流管道出口的氣體節流管道內的真空度越高，最高的真空度滿足加速器正常運行所需要的。4.根據權利要求1的加速器束流引出裝置，其特征在于，氣體擴散限制裝置包括多個較短的氣體節流管道和多個氣體擴散室，氣體節流管道和氣體擴散室相互交替連接。5.根據權利要求3和權利要求5的加速器束流引出裝置，其特征在于，氣體節流管道用于限制進入加速器的氣體量，并使氣體節流管道的兩端形成壓強差。6.根據權利要求5的加速器束流引出裝置，其特征在于，氣體擴散室垂直于束流運動方向的內尺寸大于束流傳輸管道的，一個氣體擴散室連接一個或多個真空泵；氣體擴散室通過或不通過氣體節流管道在不同于束流運動方向上直接連接一個或多個氣體擴散室。7.根據權利要求5的加速器束流引出裝置，其特征在于，氣體擴散室使高氣壓端的氣體節流管道輸入的氣體在其室內膨脹...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李曉粉，
申請(專利權)人：李曉粉，
類型：發明
國別省市：北京;11