Китай опубликовал первый международный стандарт на электронные линейные ускорители для радиационной обработки

Репортаж от Wedoany，Первый международный стандарт на электронные линейные ускорители для радиационной обработки, разработанный при ведущей роли Китая, официально опубликован. Стандарт «IEC 63589-1:2026 Линейные ускорители — Электронные линейные ускорители для радиационной обработки. Часть 1: Общие требования и методы испытаний», выпущенный Международной электротехнической комиссией (IEC), был разработан под руководством китайской стороны, причём весь процесс завершён на год раньше запланированного срока, что знаменует переход Китая от разработки оборудования к установлению правил в области ускорителей для облучения.

Ранее в мире отсутствовали единые стандарты для проектирования, приёмки и экспортной торговли продукцией ускорителей для облучения, что создавало значительные отраслевые барьеры. Данный стандарт позволит унифицировать системы разработки, производства и контроля электронных линейных ускорителей для радиационной обработки по всему миру, повысить международный авторитет Китая в области гражданских неэнергетических ядерных технологий и оборудования для облучения, а также снизить затраты на сертификацию китайского облучательного оборудования при выходе на зарубежные рынки, способствуя масштабному выходу отечественных высококлассных ускорителей на международный рынок. Стандарт разработан под совместным руководством Китайского института атомной энергии и Института стандартизации ядерной промышленности, с привлечением экспертов из нескольких стран для формирования международной рабочей группы по разработке. Весь процесс, включающий голосование по инициации, подготовку проекта, сбор замечаний, голосование по проекту комитета (CDV) и утверждение окончательного проекта международного стандарта (FDIS), был завершён в течение почти двух лет, на год раньше запланированного срока.

Ускорители для облучения широко применяются в таких областях, как облучение пищевых продуктов и лекарств, модификация материалов, медицинская стерилизация и другие. Ещё в 2007 году Китайский институт атомной энергии разработал первый в Китае коммерческий высокоэнергетический мощный электронный ускоритель для облучения мощностью 10 МэВ/20 кВт с собственными интеллектуальными правами. Впоследствии команда разработчиков линейных ускорителей из Института комплексных ядерных технологий этого института продолжила продвигать оборудование в направлении многодиапазонности, компактности и типизации. Эта молодая команда, средний возраст которой не превышает 35 лет, обладает специализацией в таких областях, как динамика пучка, проектирование микроволновых структур, прецизионная обработка, вакуумная пайка, высоковольтные источники питания, технологии управления и диагностика пучка.

В разработке нового поколения универсального электронного линейного ускорителя для облучения мощностью 10 МэВ/30 кВт ключевыми задачами являются создание ускорительной трубки и настройка мощного пучка. «Традиционная конструкция ускорительной трубки имеет определённые ограничения с точки зрения потерь мощности и повышения эффективности. Для достижения высокой эффективности необходимо отказаться от устоявшихся подходов», — говорит руководитель команды Чжу Чжибинь. Команда оперативно сформировала целевую группу из ключевых специалистов по физическому проектированию, структурным технологиям, тестированию и верификации, систематизировала технические материалы и, используя современные средства моделирования, заново построила физическую модель ускорительной структуры. В период наиболее интенсивной итерации решений команда практически ежедневно проводила цикл корректировки модели, имитационного расчёта и анализа результатов. Ускорительная трубка состоит из пятидесяти-шестидесяти резонаторов и должна быть сварена в печи для пайки за один раз. Первоначально несколько экспериментов по сварке не соответствовали требованиям из-за нарушения герметизации. Команда поэтапно оптимизировала температурный профиль сварки, точность позиционирования резонаторов и способы фиксации оснастки, в конечном итоге успешно завершив сварку ускорительной трубки.

После преодоления проблемы с ускорительной трубкой команда приступила к настройке мощности пучка на уровне 30 кВт. Для достижения средней мощности пучка 30 кВт при коэффициенте заполнения 8‰ требовалась системная координация и согласование. Руководитель проекта Ян Цзинхэ отметил: «Старшие коллеги в лаборатории заложили для нас прочную научную основу. Мы, молодые учёные, в новую эпоху должны вывести ключевые показатели на передовые позиции в отрасли». В ходе настройки команда придерживалась поэтапного повышения мощности, постепенного увеличения длительности импульсов и динамической оптимизации рабочих параметров. В результате импульсный ток пучка данного ускорителя достиг 400 мА, эффективность захвата ускорительной структуры составила 84%, коэффициент использования мощности — 75%, а мощность пучка может достигать 32 кВт. Весь цикл разработки занял чуть более 150 дней.

Опираясь на многолетний технический опыт в области электронных линейных ускорителей для облучения различных моделей, в марте 2023 года Институт атомной энергии и Институт стандартизации ядерной промышленности официально приступили к работе по сериализации международных стандартов на электронные линейные ускорители для радиационной обработки. Главный учёный Китайской национальной ядерной корпорации (CNNC) Ван Гобао сказал: «Если мы разработаем международный стандарт, это позволит унифицировать системы разработки, производства и контроля продукции ускорителей для облучения по всему миру, повысить международный авторитет Китая, одновременно снизив затраты на сертификацию китайского облучательного оборудования при выходе на зарубежные рынки и способствуя масштабному выходу отечественных высококлассных ускорителей на международный рынок». В октябре 2023 года на онлайн-заседании 20-й рабочей группы Технического комитета по ядерным приборам IEC команда представила концепцию заявки. В феврале 2024 года был опубликован документ нового рабочего предложения (NP) и началось голосование; в мае 10 стран-участниц единогласно проголосовали «за». Руководитель проекта международного стандарта Юй Гуолун сказал: «Технические взгляды и отраслевые интересы каждой страны различны. Заседания международных рабочих групп часто являются самыми острыми научными дискуссиями. Публикация международного стандарта — это результат многократной доработки, обсуждений и голосований, пока основные разногласия между странами не будут практически устранены». За почти два года команда проекта провела несколько международных встреч, многократно дорабатывая проект на основе замечаний экспертов из разных стран, и добилась одобрения на этапах проекта комитета (CD), проекта для голосования в комитете (CDV) и окончательного проекта международного стандарта (FDIS) с первой попытки.

От нового поколения универсального высокоэффективного электронного линейного ускорителя для облучения мощностью 10 МэВ до публикации первого международного стандарта на ускорители для облучения, разработанного под руководством Китая, эта молодая команда выросла в ключевую силу, последовательно добившись прорывов в ряде ключевых технологий и подав заявки на более чем 30 патентов на изобретения.