СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБЛУЧЕНИЯ БРЕВЕН РЕНТГЕНОВСКИМИ ЛУЧАМИ ДЛЯ ФИТОСАНИТАРНОЙ ОБРАБОТКИ
METHOD AND DEVICE FOR RADIATION OF LOGS WITH X-RAY BEAMS FOR PHYTOSANITARY TREATMENT

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к области карантинной обработки продуктов фермерского хозяйства и лесоводства для борьбы с вредителями, в частности к способу и устройству облучения бревен рентгеновскими лучами для фитосанитарной обработки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С быстрым развитием деревообрабатывающей промышленности и лесоводства становится актуальным усилить проверку и карантин импортируемых бревен и деревянных изделий, чтобы предотвратить распространение опасных насекомых. При обычной карантинной обработке бревен используется способ окуривания бромистым метилом. У этого способа есть серьезные недостатки и ограничения. Бромистый метил оказывает вредное воздействие на озоновый слой атмосферы, и согласно поправкам к "Монреальскому протоколу о веществах, которые вредно влияют на озоновый слой" в Копенгагене (1992 г.), чтобы защитить озоновый слой атмосферы, каждая промышленно развитая страна, подписавшая Протокол, должна гарантировать, что в течение двенадцатимесячного периода, начинающегося 1 января 2005 года, и в каждый двенадцатимесячный период после этого, ее расчетный уровень потребления бромистого метила должен быть нулевым, так же как и любая развивающаяся страна с 1 января 2015 года. Окуривание бромистым метилом невозможно при температуре ниже 50°С. Бромистый метил является ядовитым, и при выпуске в атмосферу после обработки окуриванием загрязняет окружающую среду веществами, вредными для человека. Кроме того, сама фитосанитарная обработка окуриванием бромистым метилом является неэффективной, потому что она требует герметизации бревен на более чем 16 часов, чтобы закончить один цикл обработки.
СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Чтобы устранить вышеуказанные недостатки, настоящее изобретение предлагает способ и устройство для облучения бревен рентгеновскими лучами для фитосанитарной обработки. При этом используется множество линейных ускорителей для формирования рентгеновских лучей для облучения бревен с равномерной дозой поглощения на определенную глубину от поверхности бревна с достижением минимального уровня дозы поглощения поглощенной дозы, отвечающей стандарту карантинного требования, приводя к бесплодию или смерти насекомых-вредителей, живущих непосредственно под корой ствола дерева, и, таким образом, достигая цели фитосанитарной обработки бревен.
Настоящее изобретение обеспечивает способ облучения рентгеновскими лучами для фитосанитарной обработки, отличающийся тем, что способ включает следующие стадии: соединение тягового устройства и транспортного средства за экранирующей дверью и открытие экранирующей двери; буксировку транспортного средства в туннель облучения тяговым устройством и закрытие экранирующей двери; когда транспортное средство войдет в зону, в которой рентгеновские лучи формируются ускорителями, транспортное средство буксируется через зону облучения тяговым устройством, чтобы закончить карантинную обработку всего транспортного средства облучением, после чего рентгеновский аппарат выключается; открытие экранирующей двери, вывод транспортного средства из туннеля облучения тяговым устройством и разъединение тягового устройства и транспортного средства.
Согласно предпочтительному варианту изобретения на стадии буксировки транспортного средства через зону облучения тяговое устройство перемещает транспортное средство через радиационную зону вперед и назад, чтобы обеспечить двойное облучение транспортного средства и гарантировать, что минимальная поглощенная доза в бревнах соответствует требованию фитосанитарной обработки.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения ускорители представляют собой множество ускорителей, установленных симметрично по обеим сторонам и в верхней части зоны облучения в туннеле в поперечном сечении, перпендикулярном направлению проходки туннеля, чтобы создать радиационную рентгеновскую зону в бревнах с возможно более равномерным уровнем радиации.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения облучению подвергаются все бревна, которые погружены на транспортное средство.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения множество ускорителей составляет пять ускорителей, при этом два установлены на левой стороне туннеля, два установлены на правой стороне туннеля, и один установлен в верхней части туннеля.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения ускорители расставлены вдоль направления проходки туннеля.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения каждый ускоритель может излучать рентгеновские и электронные лучи, поражающие цель под различными углами сканирования, чтобы создать радиационную рентгеновскую зону в бревнах с возможно более равномерным уровнем радиации.
Настоящее изобретение предусматривает устройство для проведения облучения с целью фитосанитарной обработки рентгеновскими лучами, включая экранирующую конструкцию, туннель, выполненный в экранирующей конструкции, рельсовый путь вдоль туннеля, ускорители, окружающие туннель, и тяговое устройство для буксировки транспортного средства, несущего товары, отличающееся тем, что ускорители представляют собой множество ускорителей, симметрично установленных по обеим сторонам и в верхней части зоны облучения в туннеле в поперечном сечении, перпендикулярном направлению проходки туннеля.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения множество ускорителей составляет пять ускорителей, при этом два установлены на левой стороне туннеля, два установлены на правой стороне туннеля, и один установлен в верхней части туннеля.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения товары для карантинной обработки включают все бревна транспортного средства.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения экранирующая конструкция содержит экранирующую дверь на одном конце туннеля; экранирующие стены, формирующие туннель; лабиринт для того, чтобы обеспечить вход в туннель; экранирующую камеру источника излучения, расположенную в середине туннеля для снижения утечки рентгеновской радиации, формируемой ускорителями, и дверь камеры устройства для того, чтобы обеспечить вход в экранирующую камеру источника излучения обслуживающего персонала и доставку оборудования; в котором экранирующие стены расположены по обеим сторонам и на одном конце туннеля, а экранирующая дверь расположена на другом конце туннеля.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения экранирующая дверь, дверь камеры устройства и лабиринт оборудованы предохранительными блокировочными устройствами для того, чтобы избежать несчастного случая при случайном входе людей.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения экранирующая дверь, экранирующие стены, лабиринт и экранирующая камера источника излучения формируют закрытую область, которая определяется как управляемая радиационная зона.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения экранирующие стены имеют контрфорсы вдоль направления проходки туннеля, чтобы понизить уровень излучения за экранирующей дверью, вызванной рассеиванием на экранирующих стенах.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения тяговое устройство включает тяговый локомотив, крюк, токосниматель и направляющий контактный рельс; при этом направляющий контактный рельс уложен на грунт вдоль направления проходки туннеля; тяговое устройство может быть оборудовано автоматическим соединением с транспортным средством через крюк, и токосниматель, установленный на стороне тягового локомотива для контакта с направляющим контактным рельсом для обеспечения связи и подачи электроэнергии на тяговый двигатель.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения тяговое устройство дополнительно включает устройство для предупреждения столкновений, установленное на одном конце рельса в туннеле для того, чтобы предотвратить столкновение между тяговым устройством и закрытым торцом туннеля.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения тяговый локомотив работает без обслуживающего персонала и представляет собой автоматический тяговый локомотив.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения каждый ускоритель может излучать рентгеновские и электронные лучи, поражающие металлическую цель с различными углами сканирования, чтобы создать радиационную рентгеновскую зону в бревнах с возможно более равномерным уровнем радиации.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения энергия ускорителей выбрана в диапазоне от 10 МэВ до 16 МэВ.
В настоящем изобретении используется сильная проникающая способность рентгеновских лучей, направить биологическое воздействие на насекомых прямо или косвенно для достижения цели карантинной обработки, поражая насекомых в бревнах бесплодием или неспособностью развиваться до взрослого состояния, или даже уничтожая насекомых. По сравнению с обычной методикой облучение по настоящему изобретению более эффективно, безопасно, свободно от загрязнений и удобно в работе. Кроме того, транспортное средство, несущее бревна, может пройти через радиационную зону вперед и назад и обеспечить двойное облучение груза транспортного средства, которое сокращает длину туннеля, соответственно уменьшая стоимость, и увеличивает скорость транспортного средства вместе с упрощением проекта. Кроме того, один конец туннеля может быть закрыт, таким образом, снижая стоимость защиты от облучения и облегчая управление работой локомотива.
Кроме того, ускоритель, используемый в соответствии с настоящим изобретением, является электрическим устройством, которое не связано с проблемой загрязнения атмосферы и окружающей среды. Кроме того, устройство по заявленному изобретению не подвержено влиянию температуры окружающего воздуха, и работает до тех пор, пока электропитание удовлетворяет соответствующим требованиям. Ускоритель формирует рентгеновские лучи только во время работы, и не генерирует никаких лучей после выключения, поэтому здесь не нужна никакая дополнительная обработка, которая необходима в случае использования источника радиоизотопов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - принципиальная схема всей конфигурации устройства согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 - схема расположения ускорителей в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения;
Фиг.3 - схема карты распределения поглощенной дозы в транспортном средстве после облучения пятью ускорителями в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения;
Фиг.4 - схема экранирующей конструкции по настоящему изобретению;
Фиг.5 - схема, иллюстрирующая функцию контрфорсов на экранирующих стенах согласно настоящему изобретению;
Фиг.6 - принципиальная схема тягового устройства согласно настоящему изобретению; и
Фиг.7 - технологическая схема, иллюстрирующая способ согласно настоящему изобретению.
Цифровые позиции оборудования на чертежах объяснены ниже.
1 - экранирующая дверь; 2 - рельс; 3 - экранирующая конструкция; 4 - транспортное средство с загруженными бревнами; 5 - ускоритель; 6 - тяговое устройство; 7 - туннель; 8 - экранирующая стена; 9 - контрфорс; 10 - лабиринт; 11 - экранирующая камера источника излучения; 12 - дверь камеры устройства; 13 - тяговый локомотив; 14 - крюк; 15 - токосниматель; 16 - направляющий контактный рельс и 17 - устройство для предупреждения столкновений.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение будет описано на примере воплощения изобретения. Однако изобретение этим не ограничивается. Изобретение показано как транспортное средство, несущее бревна, но этой позицией могут быть другие транспортные средства, которые могут перевозить другие товары.
На фиг.1 показана принципиальная схема устройства по настоящему изобретению. Устройство для выполнения облучения бревен рентгеновскими лучами, в основном, включает рельс 2, экранирующую конструкцию 3, ускорители 5, тяговое устройство 6 и туннель 7. Туннель 7 выполнен в экранирующей конструкции 3. Рельс 2 проложен в туннеле 7 и может выходить за пределы туннеля 7. Ускорители 5 установлены по обеим сторонам и на вершине туннеля 7 в середине туннеля 7. В соответствии с карантинными требованиями ускорители 5 могут состоять из нескольких узлов, причем каждый узел может включать несколько ускорителей. Экранирующая конструкция 3 включает рентгеновский аппарат и устройства защиты, чтобы экранировать утечку и рассеянную радиацию рентгеновских лучей, сформированных ускорителями и другими вторичными лучами и гарантировать безопасность оператора и окружающих, и также безопасность устройства. Тяговое устройство 6 может буксировать транспортное средство 4, загруженное бревнами, по рельсу 2.
Проникающая способность высокоэнергетических рентгеновских лучей чрезвычайно высока, что успешно может быть использовано для облучения всех бревен, которые погружены на транспортное средство. Однако рентгеновские лучи подвержены затуханию в объектах, в то время как распределение рентгеновских лучей, сформированных электронами и направленными на металлическую цель в линейном ускорителе, различно в каждом пространственном направлении. Поэтому число и устройство ускорителей должны быть должным образом оптимизированы, чтобы эффективно использовать энергию, повышая экономичность эксплуатации. Изобретатели провели ряд вычислений и экспериментов и пришли к выводу о целесообразности использования 5 ускорителей как один узел в предпочтительном варианте, который расположен, как описано ниже, чтобы получить хороший результат обработки. Следует отметить, что использование 5 ускорителей приведено только в качестве примера, и что другие числа и расположение ускорителей также могут быть использованы, не выходя из объема настоящего изобретения.
Как показано на фиг.2, ускорители 5 по изобретению установлены в середине туннеля 7 и создают зону радиации рентгеновских лучей, определяемую как рабочая область облучения. В предпочтительном варианте пять ускорителей используются как один узел и они установлены по обеим сторонам и на вершине туннеля 7 соответственно. Плоскость в поперечном сечении перпендикулярна направлению движения бревна вперед, как показано на фиг.3. Эти пять ускорителей установлены симметрично слева и справа: два слева, два справа и один наверху. В направлении движения бревна вперед целевые положения ускорителей предусмотрены с обеих сторон зоны облучения (как показано на фиг.1). Каждый ускоритель может излучать рентгеновские и электронные лучи, поражающие металлическую цель под различными углами сканирования, чтобы обеспечить распределение поглощенной дозы в бревнах с возможно более равномерным уровнем радиации. Число узлов ускорителей может быть увеличено должным образом в соответствии с требованием по производительности обработки.
Фиг.3 - схема карты распределения поглощенной дозы в транспортном средстве после облучения пятью ускорителями, размещенными как описано выше. Можно видеть, что после облучения с этих пяти ускорителей, установленных как показано на фиг.3, распределение поглощенной дозы в основном равномерное, и может быть достигнут лучший эффект облучения.
Следует отметить, что ускоритель, используемый в соответствии с настоящим изобретением, является электрическим устройством, работа которого не подвержена влиянию температуры окружающего воздуха, и пока электропитание удовлетворяет требованиям, заявляемое изобретение выполнимо. Ускоритель формирует рентгеновские лучи только во время операции облучения и не генерирует никаких лучей после выключения; поэтому здесь не нужна никакая дополнительная обработка, которая необходима в случае использования источника радиоизотопов.
Однако следует отметить, что будет иметь место фотоядерная реакция, когда высокоэнергетические рентгеновские лучи встретит элемент в облученной массе, в результате формируя радиоизотоп. Кроме того, рентгеновские лучи могут реагировать с массой, приводящей к нейтронной активации. Все эти реакции могут формировать искусственную радиоактивность, и чем выше энергия, тем больше будет уровень искусственной радиоактивности. С другой стороны, выбор ускорителя со слишком низкой энергией снижает эффективность обработки всей системы. Принимая во внимание безопасность окружающей среды, безопасность людей и безопасность устройства, и, в то же время, рассматривая эффективность обработки, изобретатели точно оценили влияние искусственной радиоактивности рентгеновских лучей с различными энергиями и нашли, что предпочтительно выбрать ускоритель с энергией в пределах от 10 до 16 МэВ. Поэтому предпочтительный вариант настоящего изобретения должен работать с ускорителем с энергией в пределах от 10 до 16 МэВ и гарантировать, что произведенная искусственная радиоактивность не будет оказывать вредного влияния на оператора и на окружающих.
На фиг.4 представлена примерная экранирующая конструкция 3 по настоящему изобретению. Экранирующая конструкция 3 включает экранирующую дверь 1, экранирующие стены 8, лабиринт 10, экранирующую камеру источника излучения 11 и дверь камеры устройства 12. Экранирующая дверь 1 устанавливается на входе в туннель 7; рельс 2 проходит от экранирующей двери 1, входит в туннель 7 и может дополнительно выйти за пределы туннеля 7. Экранирующая камера источника излучения 11 может быть расположена в середине туннеля 7, благодаря чему и источник излучения во время работы может быть установлен в середине туннеля 7. Дверь камеры устройства 12 обеспечивает вход в экранирующую камеру источника излучения 11 для обслуживания и доставки инструмента. Дверь камеры устройства 12 снабжена предохранительным блокировочным устройством, чтобы избежать случайного несанкционированного входа. Экранирующие стены 8 могут быть установлены по обеим сторонам туннеля 7 и могут быть установлены в конце туннеля 7, который находится напротив места, где расположена экранирующая дверь 1. Экранирующие стены 8 также установлены в верхней части туннеля 7.
Для целей безопасности экранирующая дверь 1 обычно находится в закрытом состоянии, и открывается автоматически только когда к ней подходит транспортное средство, нагруженное бревнами. Дверь оборудована предохранительным блокировочным устройством для того, чтобы избежать несчастного случая при неумышленном входе людей.
Экранирующие стены 8 могут быть снабжены определенным количеством контрфорсов или барьеров 9 вдоль направления проходки туннеля, чтобы понизить уровень излучения за экранирующей дверью, вызванной рассеиванием на экранирующих стенах. Функция контрфорсов на экранирующих стенах 8 показана на фиг.5. При наличии контрфорсов 9 большая часть рентгеновских лучей от источника излучения не может достичь экранирующей двери 1, поскольку они рассеиваются на экранирующих стенах 8.
Лабиринт 10 служит для пропуска людей, входящих в туннель 7. Лабиринт 10 снабжен предохранительным блокировочным устройством, чтобы избежать случайного несанкционированного входа людей. Экранирующая дверь 1, экранирующие стены 8, лабиринт 10 и экранирующая камера источника излучения 11 составляют закрытую область, которая определяется как управляемая радиационная зона.
Настоящее изобретение относится к прямому облучению бревен на транспортном средстве, которое требует туннеля с большим поперечным сечением для доступа в него локомотива. Поэтому обычная структура лабиринта не может использоваться как часть туннеля. Следовательно, в настоящем изобретении используется экранирующая конструкция, содержащая стены туннеля с контрфорсами (барьерами), и по требованиям безопасности предусмотрены экранирующие двери на входе и на выходе, так же как другие части вне туннеля. Поэтому, когда работают ускорители, уровень излучения утечки за пределы туннеля отвечает соответствующим требованиям международных правил ("Основные международные правила безопасности по защите от ионизирующей радиации и для безопасности источников излучения", МАГАТЭ, Номер 115, 1996 г.), и наша система гарантирует безопасность операторов и окружающих.
Принципиальная схема тягового устройства по изобретению показана на фиг.6. Примерное тяговое устройство 6 включает тяговый локомотив 13, крюк 14, токосниматель 15, направляющий контактный рельс 16 и устройство для предупреждения столкновений 17. Направляющий контактный рельс 16 уложен на грунт вдоль направления проходки туннеля для того, чтобы обеспечить электрическое соединение с токоснимателем 15 тягового локомотива 13. Токосниматель 15 расположен на одной стороне тягового локомотива 13, чтобы быть в контакте с направляющим контактным рельсом 16, чтобы установить связь и подачу электроэнергии на тяговый двигатель. Устройство для предупреждения столкновений 17 прикреплено к концу рельса в туннеле, служит механической защитой настоящей системы и может рассматриваться как часть тягового устройства. Тяговый локомотив 13 может быть оборудован автоматической или ручной сцепкой с транспортным средством 4, загруженным бревнами, через крюк 14.
В настоящем варианте тяговый локомотив работает без обслуживающего персонала и представляет собой автоматический тяговый локомотив. При работе тяговый локомотив может либо буксировать транспортное средство 4, загруженное бревнами, с относительно низкой постоянной скоростью через зону облучения, чтобы подвергнуть бревна действию радиации с возможно более равномерным уровнем, или тянуть/подталкивать транспортное средство 4, загруженное бревнами в туннеле с относительно высокой скоростью, чтобы увеличить производительность. В предпочтительном варианте настоящего изобретения тяговый локомотив может буксировать транспортное средство 4, загруженное бревнами, через радиационную зону вперед и назад, чтобы обеспечить двойное облучение груза транспортного средства и гарантировать, что минимальная поглощенная доза в бревнах соответствует требованию фитосанитарной обработки с целью упростить проектирование и, следовательно, снизить стоимость.
Альтернативно, согласно другому варианту настоящего изобретения туннель 7 может быть снабжен экранирующими дверьми 1 на обоих концах туннеля. Следовательно, тяговый локомотив может буксировать транспортное средство 4, загруженное бревнами, через радиационную зону один раз (или несколько раз вперед и назад) от экранирующей двери на входе в туннель 7 до экранирующей двери на выходе туннеля 7. В данном варианте устройство для предупреждения столкновений 17 может отличаться от вышеописанного варианта, например, устройство для предупреждения столкновений 17 в одном варианте может не применяться.
На фиг.7 показана технологическая схема предпочтительного варианта настоящего изобретения, которое будет кратко описано ниже.
В позиции S1 транспортное средство 4, загруженное бревнами, выталкивается за пределы экранирующей двери 1 локомотивом; локомотив отцепляется, тяговое устройство 6 автоматически сцепляется с транспортным средством, загруженным бревнами 4, и экранирующая дверь 1 открывается.
В позиции S2 транспортное средство 4, загруженное бревнами, вталкивается в туннель облучения 7 тяговым устройством 6, и экранирующая дверь 1 закрывается.
В позиции S3, когда транспортное средство 4, загруженное бревнами, приближается к ускорителям 5, ускорители 5 формируют лучи, тяговое устройство 6 тянет транспортное средство 4, загруженное бревнами, через зону ускорителей 5 вперед и назад, обеспечивая облучение всех бревен транспортного средства; после завершения облучения всех бревен транспортного средства рентгеновский аппарат выключается.
В позиции S4, после завершения облучения, открывается экранирующая дверь 1, и транспортное средство 4, загруженное бревнами, вытаскивается из туннеля 7 тяговым устройством 6.
В позиции S5 транспортное средство 4, загруженное бревнами, отсоединяется от тягового устройства 6, пройдя весь цикл обработки облучением.
Следует отметить, что конкретная конструкция устройства для осуществления вышеописанных процессов может быть различна. Например, в устройстве с двумя экранирующими дверьми транспортное средство 4, загруженное бревнами, может проходить от входа к выходу. Альтернативно, транспортное средство 4, загруженное бревнами, может пройти через зону облучения один раз или несколько раз вперед и назад.
Хотя в настоящем варианте описан способ и устройство для облучения бревен рентгеновскими лучами для целей карантинной обработки, квалифицированные специалисты понимают, что настоящее изобретение применимо и к другим областям для решения задачи облучения и/или карантинной обработки других товаров. Поэтому любая модификация и заявка, основанные на настоящем изобретении, подпадают под объем защиты настоящей заявки согласно приложенной формуле изобретения.