обеспечивают возможность получения равномерного поля поглощенных доз в больщом объеме гомогенного материала, возможность облучения объектов сложной конфигурации с приемлемой неравномерностью на поглощенной дозе, относительную простоту ведения процесса, высокую надежность [55]. Однако при использовании изотопных источников трудно получить высокую мощность дозы в достаточно больщом объеме, необходимо периодически восполнять естественную убыль активности у-источника вследствие радиоактивного распада. Самое главное, в этом случае существует радиационная опасность, даже если источник не используется, и возможность радиоактивных загрязнений.

Поэтому в кабельной технике получила щирокое распространение технология радиационного модифицирования с использованием электронных ускорителей. Использование электронных ускорителей обеспечивает получение высоких мощности дозы и коэффициента использования излучения, относительную простоту регулирования параметров поля излучения. Самое главное, что электронным ускорителям присуща высокая безопасность. При использовании существующих ускорителей в облучаемых материалах практически не образуются радиоактивные элементы, и поэтому радиационная защита необходима только в период работы ускорителя.

Основой установок радиационного модифицирования кабельной изоляции являются электронные ускорители. В кабельной технике, как правило, используются ускорители типа ЭЛВ, представляющие собой ускорители прямого действия, работающие в непрерывном режиме. Принцип действия электронных ускорителей типа ЭЛВ основан на использовании генератора ускоряющего напряжения, в качестве которого используется повышающий трансформатор без железного сердечника с секционированной вторичной обмоткой [56]. Переменное напряжение каждой секции преобразуется в постоянное по схеме с удвоением напряжения. Обмотки этого трансформатора расположены коаксиально. Внутри обмоток и колонны из выпрямительных секций установлена вакуумированная ускорительная трубка. Фокусировка выпускаемого электронного луча осуществляется с помощью магнитного поля. Для повышения электрической прочности генератор и ускорительная трубка помещаются в котел, заполненный элегазом под давлением. Ток в трубке регулируется путем изменения напряжения на питающем электроде инжектора.

Конструкция ускорителя типа ЭЛВ показана на рис. 9.5 [56]. Первичная обмотка повышающего трансформатора состоит из двух частей, каждая из которых выполнена конической. В качестве проводника используется медная трубка, по которой циркулирует охлаждающая вода. Выпрямительные

Jf 3023

Рис. 9.5. Конструкция электронного ускорителя типа ЭЛВ; / - котел; 2-первичная обмотка; 5, 4, 25 - выпрямительные секции; 5-ускорительная трубка; 6-вакуумные насосы; 7-раструб; S - высоковольтный электрод; У -блок уг/равления инжектором; 10-12-магнитопроводы; 13-автотрансформатор: -катушка питания; /5 - электропровод; 16 - ввод; 17, /5 - отклоняющие электромагниты; 19-пучок; 20-выпускное окно; 21 - удлинитель; 22-сопло; 23-переходник; 24 - вал управления; 26-экраны секций вторичной обмотки; 27-предохранительные разрядники; 28-делитель сопротивления; 29-магнитные линэы; -радиационные экраны; 31 - электроды ускорительной грубки; 32 - шаровая опора трубки; -уплотнение трубки; 34-радиационная защита; 35-радиатор охлаждения; 36-вентилятор

Рис, 9.6. Схемы выпускных устройств: а-лнвейвая развертка: /-электромагниты поперечной В, и продольной В, разверток; J-фольга вьтускного окна; 4-облучаемое изделие; б-квазикольцевая развертка; /-переключающий магнит; 2-развертывающее устройство; 5-поворотный магнит; 1г 4-фольга; 5-облучаемое изделие

секции находятся друг над другом и образуют вертикальную •колонку. Сверху находится вертикальный электрод с блоком управления инжектором. Рабочий магнитный поток замыкается магнитопроводами. Ускорительная трубка имеет раструб, расположенный в нижней части котла. Выпускное устройство состоит из двух электромагнитов для регулировки электронного пучка. Энергия электронного пучка ускорителей типа ЭЛВ, используемых в отечественной кабельной промышленности, равна 0,4-1,5 МэВ при мощности 20 кВт. Ускорители предназначены для эксплуатации в непрерывном режиме . работы.

Зона облучения зависит от применяемых типов развертки электронного пучка. Обычно используют два типа устройств такого рода: линейную развертку и квазикольцевую развертку [57]. Такие развертки показаны на рис. 9.6. Линейная развертка распределяет пучок равномерно по всей площади титановой фольги, которая охлаждается воздухом и через которую пучок электронов выпускается в воздушную среду к облучаемому изделию. Линейная развертка с успехом используется при производстве проводов .малых диаметров. Квазикольцевая развертка обеспечивает трехстороннее облучение изделий и по зволяет обрабатывать кабельные изделия больших диаметров. -. Выпущенный за пределы фольги пучок электронов формируют при помощи электромагнитных систем (рис. 9.7).

При облучении изделий, транспортируемых через зону облучения в несколько ветвей, используется электромагнитная система зеркального типа. В этой системе электроны пучка, 286 <

Рис;. 9.7. Схемы Электромагнитных систем: А-зеркального типа; б-для облучения изделий большого диаметра; / - выходное окно ускорителя; 2 - облучаемое изделие; 3-электромагнитная система

не попавшие непосредственно на поверхность движущегося кабельного изделия, возвращаются в зону облучения магнитным полем с равномерным распределением излучения по поверхности. При облучении кабельных изделий большого диаметра электромагнитная система равномерно распределяет поток электронов по поверхности изделия. Технические данные ускорителей типа ЭЛВ, применяемых в кабельной промыш-1 ленности, приведены в табл. 9.1.

В настоящее время на кабельных заводах начинают использовать импульсные высокочастотные электронные ускорители типа ИЛУ с местной защитой. Источником ускоряющего напряжения служит вакуумный тороидальный резонатор, возбуждаемый генератором на промышленной генераторной лампе. Максимальная энергия ускорителя типа ИЛУ-8 равна 0,7 МэВ. Выбор тороидальной формы резонатора позволит обеспечить малые потери в резонаторе и более полно использовать ускоряющее напряжение.

Конструктивно высокочастотная система, включающая генератор и резонатор вместе с системой инжекции электронов (электронной пушкой), представляют собой единую конструкцию, показанную на рис. 9.8 [58, 59]. Резонатор выполняется из двух изолированных половин, которые частично входят одна в другую и боковые поверхности которых образуют емкость. Между боковыми стенками верхней и нижней половин резонатора устанавливается определенный зазор. Размер этого зазора выбирается таким, чтобы максимальная напряженность электрического поля в этом цилиндрическом конденсаторе не превышала напряженности поля в основном ускоряющем зазоре. Нижняя половина резонатора изолирована от корпуса, и на нее через реактор подается напряжение смещения 5-10 кВ для подавления высокочастотного резонансного разряда и отсоса электронов из ускоряющего зазора.

Таблица 9.1. Техвическве данные электрмшых ускорителен типов ЭЛВ-1 и ЭЛВ-2

Показатель

Энергия частиц, МэВ Средняя мощность пучка КПД, %

Потребляемая мощность, кВт Давление элегаза, МПа (атм)

ЭЛВ-1

0,4-1,0

26 0,49 (5)

ЭЛВ-2

0,8-1,5 20 75 27

1,07 (И)

Катод электронной пушки, вьшолняемьш из гексаборида лантана помещается непосредствешю в зазор и располагается на его B?pxS половине. Электронная пушка, или инжектор объедена с ускоряющим зазором и образует триод, состоящий

8 il

Рис. 9.8. Конструкция электронного ускорителя типа ИЛУ: /-стальной вакуумный бак; 2 - тороидальный резонатор; 3-реактор; 4 - магнитораз-рядный насос; 5 -инжектор электронов; Л - выпускное устройство; 7-контрольная петля для опенки амплитуды напряжения на ускоряющем зазоре; &-лампа автогенератора; 9- индуктивная петля для связи анодного контура генератора с резонатором; 10 - конденсатор настройки анодного контура; - емкость для обратной связи в автогенераторе; 12-катодный шлейф настройки коэффициента обратной связи в автогенераторе

Рис. 9.9. Схема устройства электронной пушки: I / - анод; 2-управляющая сетка; i - электрод; 4 - катод; 5 - коническая спираль; б - магнитная линза для корректировки поперечного размера пучка 1

ИЗ катода и управляющей сетки (рис. 9.9). Роль анода выполняет электрод ускоряющего зазора, другой его электрод соединен с сеткой. Вся система располагается в стальном вакуумном баке.

Технологическая линия для радиационного модифицирования изоляции кабельных изделий с использованием электронного ускорителя показана на рис. 9.10. Она состоит из приемного и отдающего устройств, системы направляющих роликов для транспортирования изделия через технологические отверстия в радиационной биологической защите и многороликовой системы (или системы другого типа) для транспортирования изделия в зоне облучения. Несмотря на применяемые электромагнитные системы развертки электронного луча, позволяющие повысить равномерность облучения поверхности изделия, следует учитывать, что даже заправка изделия при транспортировании изделия в зоне облучения «восьмеркой»,

iTore- у

Рис. 9.10. Схема технологической линии для радиационной обработки гибких

протяженных изделий с помощью электронного ускорителя: /-ускоритель; 2 электромагнитная система; i - биологическая защита; 4-блоки роликов; 5-направляющие ролики; б - технологические отверстия в защите; 7-обрабатываемое кабельное изделие; 5 - приемно-отдающие блоки; 9-пульт управления

19 3125 289