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从研究室到高新技术企业(李建平 刘曙东)
发布时间:2013-01-28 | 文章来源:李建平 刘曙东  |  浏览次数:
 

  八十年代初期,在中国开始建造高能粒子加速器,如北京正负电子对撞机、合肥同步辐射装置及兰州重离子加速器。特别是邓小平同志于1984年10月为北京正负电子对撞机工程奠基,加速了高能加速器的研制建造进程。

  北京正负电子对撞机建造在周围居民密集的北京市内石景山区。作为中科院高能物理研究所辐射防护研究室(技安室),承担着对撞机的辐射防护研究设计任务,确保周围环境和运行工作人员的辐射安全。

  在八十年代初先后从全国各地,调入核物理专业、辐射防护专业有实践经验人员,组成一个力量较强的专业队伍。

  这批人员虽然对反应堆核电站以及低能加速器辐射防护与监测有研究设计能力,但对高能加速器辐射防护与监测尚不熱悉。为此开展国外文献调研,並走出国门,与国外有关实验室开展合作研究,掌握高能加速器的辐射防护与监测特点。本文只限于描述与形成高新技术产品有关的辐射探测方法。

  1979年未1980年初我们在日本高能物理研究所,利用500MeV质子同步加速器完成了脉冲中子辐射探测方法研究,我们与日本同行第一次认识到高能加速器产生的脉冲中子辐射的特点及探测方法。

  回国后利用中科院高能所的30MeV,90MeV电子直线加速器,10MeV,35MeV质子直线加速器,继续研究脉冲中子、γ辐射探测方法。实验证明了,高能加速器瞬发中子、γ辐射与反应堆及低能加速器辐射场不同之处,並建立了探测方法。

  通过理论研究和国外高能加速器上实践,认识到高能加速器运行时,在周围环境产生的辐射主要是中子,其次是γ。这与反应堆核电站不同,它们主要是γ,其次是中子辐射。研制低水平中子辐射探测器,能正确测定天然中子本底水平,成为我们主要研究目标。通过测量实践认识到了国内外当时的中子探测器,不能正确测定天然中子本底水平。经过大量实验研究,研制出高灵敏度中子探测器,比现有的中子探测器灵敏度高100倍,並用它测定了天然中子本底水平,在国内首次给出天然中子本底数据。利用中科院高能所香河高空气球发射基地,研究了天然中子本底水平随海拔高度的变化,同时在黄山研究了中子宇宙辐射随海拔高度变化。在北京合肥等地区研究天然中子本底水平随地磁纬度的变化。利用香河高空气球发放基地,同时研究了球形高气压充氩电离室的电离量随海拔高度变化,又利用密云水库研究了该电离室天然γ辐射本底中,宇宙辐射电离量所占比例。

  在北京正负电子对撞机建成后,从辐射场测量中认识到,高能加速器产生的20MeV以上中子剂量贡献大于20%以上。当时国内外剂量仪器产品中,能测量20MeV以上的中子剂量仪还未存在。这是我们的第三个目标,研制改进型A-B中子“雷姆”计数器(可测量能量为20MeV以上的中子剂量)。我们与美国LBL实验室合作,研制改进型A-B中子“雷姆”计数器,在我们研究室完成了该类型计数器制造。但在国内尚无20MeV以上的单能中子束进行标定。与日本高能所(KEK)同行联系,得到日方同行支持,于1995年和1999年两次8个月完成了改进型A-B中子“雷姆”计数器,6个能量点标定及应用实验,在国际上首次完成了该类型中子计数器的实验标定,在辐射防护国际刊物上发表,证明探测器实际效果,并得到推广应用。

  上述三种类型探测器研究成果,首先用到北京正负电子对撞机,合肥同步辐射装置及兰州重离子加速器上,同时也应用到秦山核电站的环境辐射监测,通过三台大型加速器运行实践,证明了该科技成果性能先进,填补当前国内外该类产品空白。

  基于上述科技成果及其应用基础上,于1992年12月15日成立北京高能辐射防护技术公司。当时以一室两制形式存在。辐射防护研究室,一方面承担北京正负电子对撞机辐射安全任务,同时又以公司形式开始运营。公司自成立以来被认定为高新技术企业。科技成果能转化成以下高新技术产品:

  定型中子辐射探测器产品:

  1.高灵敏度环境中子监测器(ENM型,非“rem”结构);

  2.便携式高灵敏度中子剂量仪(3He正比计数管,非“rem”结构);

  3.区域中子监测器(普通A-B中子“rem”计数器)固定式及便携式;

  4.宽能区区域中子监测器(改进型A-B中子“rem”计数器)。

  定型γ辐射探测器产品:

  1.环境γ监测器(EGM5型球形高压电离室及I/F变换电路);

  2. 新型环境γ监测器(EGM5型球形高压电离室及I/V变换电路);

  3.区域γ监测器(AGM型柱形高压电离室及I/F变换电路);

  4.双高压电离室环境γ监测器。

  上述定型产品的形成,是由李建平、刘曙东、汤月里等人自1980年以来,利用国内外辐射装置完成了大量实验研究工作,在国内外刊物上发表了37篇论文(其中7篇国外刊物),汇集在专著“粒子加速器辐射探测方法与应用”,原子能出版社2007年3月。并获得实用新型专利二项,发明专利一项。

  依据反应堆核电站及粒子加速器辐射场特点,建立了三种类型辐射场探测方法,並且通过高能辐射防护技术公司,依据社会(用户)需求,将这些研究成果有针对性地转化成产品。

  经过二十余年的推广应用,形成了自己特定的用户群:

  1.大、中、小型研究用的粒子加速器环境和工作场所中子、γ辐射监测系统,如北京正负电子对撞机、合肥同步辐射装置、兰州重离子加速器、韩国浦项同步辐射装置、上海同步辐射装置、北大重离子所串列加速器及兰州大学高压倍加速器;

  2.辐照加速器和医用加速器的场所中子和γ辐射监测系统;

  3.轻核反应装置(托卡马克装置)辐射监测系统,如中国科学院合肥等离子体物理研究所和核工业西南物理研究院的环境辐射监测;

  4.核电站环境γ辐射连续监测系统,采用双电离方法用于秦山核电站和巴基斯坦恰希玛核电站;

  5.国家及省级环境辐射监测站,如河北省和安徽省辐射环境监测站,采用环境γ监测器,用于环境监测。

(作者:离退办李建平、实验物理中心刘曙东)


 
 
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