CH616017A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestrahlung von kreiszylindrischen Gegenständen mit beschleunigten Elektroden, in welchem die Gegenstände im Kreuzungsbereich dreier, unter Winkeln von 120° zueinander gerichteten, im Querschnitt bandförmigen Elektronenstrahlbündeln untergebracht werden. Ein solches Verfahren kann zur Bestrahlung beispielsweise von Kunststoffrohren zwecks Verbesserung deren Betriebseigenschaften verwendet werden.

Es ist bereits ein Verfahren zur Bestrahlung von kreiszylindrischen Gegenständen bekannt, bei dem die Gegenstände durch zwei gegeneinander gerichtete und in einer Richtung abgelenkte bandförmige Bündel mit beeinflusst werden. Durch die beidseitige Bestrahlung der Gegenstände wird jedoch keine für die meisten praktischen Anwendungsfälle erforderliche gleichmässige Bestrahlung erreicht.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Bestrahlung von kreiszylindrischen Gegenständen mit beschleunigten Elektronen bekannt, bei welchem Gegenstände im Kreuzungsbereich dreier, unter einem Winkel von 120° zueinander stehenden, bandförmigen Elektronenstrahlbündel untergebracht sind.

Dieses Verfahren sichert die für die meisten praktischen Anwendungsfälle erforderliche, gleichmässige Bestrahlung von Gegenständen runden Querschnitts sicher, es ist jedoch wenig wirksam in den Fällen, in welchen die Ausbeute des Bestrahlungsvorgangs nicht durch die Leistung der verwendeten Strahlungsquelle, also des Elektronenbeschleunigers, sondern durch die Schnelligkeit der Zuführung von Gegenständen zum Bestrahlungsbereich begrenzt ist, indem sie beispielsweise von der Schnelligkeit des Ablaufes des technologischen Prozesses zur Herstellung der Gegenstände bzw. von der Verschlechterung der Festigkeitswerte der Gegenstände infolge deren Erwärmung bei der Bestrahlung abhängig ist. Bei der Herstellung von Kunststoffrohren, bei welcher die Absorptionsdosis 20 Mrad beträgt, die einen grösstmöglichen bzw. günstigen Wert für die Strahlungsbeeinflussung der meisten Kunststoffe auf Polyolefingrundlage darstellt, wobei die modernen Extruder eine Leistung von 60 bis 90 kg/h aufweisen, beläuft sich z. B. die ausgenutzte Leistung des Elektronenbündels lediglich auf 3 bis 5 kW, was um eine Grössenordnung niedriger ist als die Leistung der heutigen Elektronenbeschleuniger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestrahlung von kreiszylindrischen Gegenständen mit beschleunigten Elektronen zu schaffen, das unter Verwendung von modernen Beschleunigern mit einer Bündelleistung von mehreren Dutzenden kW als Strahlungsquelle eine nach der oberen Grenze zulässige Stromdichte an der Oberfläche der zu bestrahlenden Gegenstände bei begrenzter Schnelligkeit der Zuführung der letzteren zum Strahlungsbereich und ohne Verminderung der Leistung des Beschleunigers sicherzustellen gestattet.

Die gestellte Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs genannten Art derart gelöst, wie in der Kennzeichnung des Anspruchs 1 definiert ist.

Zur Erlangung einer gleichmässigen Bestrahlung jedes Gegenstandes von allen drei Richtungen her ist es zweckmässig, die Stromdichte längs der Querschnittslänge jedes Elektronenstrahlbündels im Bereich zwischen den in den Endpunkten der zugehörigen Dreiecksseiten befindlichen Gegenständen gegenüber den Randbereiche zu erhöhen.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Bestrahlung von zylindrischen Gegenständen runden Querschnitts mit beschleunigten Elektronen;

Fig. 2 schematisch den erfindungsgemässen Bestrahlungs-bereich in grösserem Massstab;

Fig. 3 ein Diagramm für die Elektronenstromdichte-Vertei-lung längs dem Elektronenstrahlbündel-Querschnitt.

Die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung umfasst einen beliebigen, vorzugsweise impulsartigen Elektronenbeschleuniger 1 als Strahlungsquelle, eine Elektronenstrahlführung 2, durch welche der Elektronenbeschleuniger 1 mit einem Magnetteiler 3 zur Teilung des Elektronenstrahlbündels in drei Teilbün-del, also ein mittleres Bündel im Kanal 4 und zwei Seitenbündel in Kanälen 5 verbunden ist. Am Eingang jedes der Kanäle 4 und 5 ist ein Magnetsystem 6 zur Elektronenablenkung vorgesehen. Die Kanäle 4 und 5 enden in je einem Austrittsfenster 7. In jedem von den Seitenkanälen 5 befindet sich darüber hinaus ein Magnetsystem 8 zur Elektronenstrahlbündelumkehr. Die Austrittsfenster 7 sind in einem Winkel von 60° gegeneinander angeordnet und bilden dadurch einen Bestrahlungsbereich 9.

In Fig. 2 sind mit Pfeilen die Richtungen dreier, unter einem Winkel von 120° zueinander gerichteten Bandelektronenstrahl-bündel 10,11 und 12 im Strahlungsbereich 9 angedeutet. Ausserdem sind im Strahlungsbereich 9 die Querschnitte von drei Gegenständen 13,14,15 mit einem Durchmesser d veranschaulicht.

In Fig. 3 ist ein Diagramm das die Verteilung der Elektronendichte (Ordinatenachse) über die Länge 1 des Bündelquerschnitts (Abszissenachse) zeigt.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Das Bündel der beschleunigten Elektronen gelangt aus dem Beschleuniger 1 (Fig. 1) über die Elektronenstrahlführung 2 in den Magnetverteiler 3, durch welchen das Bündel abwechselnd in jeden von drei Kanälen 4,5 geleitet wird. Beim Durchgang des Elektronenstrahlbündels durch den Mittelkanal 4 wird dieses mittels des Magnetsystems 6 in einer Richtung abgelenkt und zu einem Elektronenstrahlbündel mit bandförmigem Querschnitt beim Eintritt in die Atmosphäre durch das Fenster 7 umgestaltet.

Während das Elektronenstrahlbündel durch jeden der Seitenkanäle 5 hindurchgeht, wird es ebenfalls mittels des Magnetsystems 6 abgelenkt und danach mit Hilfe des jeweiligen Magnetsystems 8 umgekehrt, wonach das jeweilige Bündel durch das Fenster 7 in die Atmosphäre abgeleitet wird.

Die Magnetsysteme 8 zur Umkehr des Elektronenstrahl-

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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bündeis sorgen dafür, dass die Bündel 11 und 12 (Fig. 2) die Seitenkanäle 5 (Fig. 1) unter einem Winkel von 120° zueinander und zum aus dem Mittelkanal 4 (Fig. 1) austretenden Bündel 10 (Fig. 2) verlassen.

In dieser Weise wird der Strahlungsbereich 9 der dargeleg- 5 ten Vorrichtung durch drei, sich in einem Winkel von 120° kreuzenden Elektronenstrahlbündel gebildet.

Im Verfahren zur Bestrahlung von kreiszylindrischen Gegenständen (Fig. 2) mit beschleunigten Elektronen werden kreiszylindrische Gegenstände 13,14,15 für dieselbe Zeit im 10 Strahlungsbereich 9 untergebracht und derart angeordnet, dass deren Querschnittsmittelpunkt in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks ABC liegen. Jede Seite AB, BC, CA dieses Dreiecks verläuft senkrecht zur Richtung eines der Elektronenstrahlbündel 10,11,12 und eine Länge von mindestens zwei 15 Durchmessern d des Gegenstands aufweist. Die Länge 1 der Ablenkung jedes Elektronenstrahlbündels 10,11,12 wird zumindest gleich der Länge der Seite des Dreiecks ABC zuzüglich des Durchmessers d des Gegenstands 13,14,15 gewählt. In Fig. 2 ist der Fall abgebildet, wo AB=BC=CA=2d und l=3d 20 sind. Zur Erreichung einer gleichmässigen Bestrahlung jedes der Gegenstände 13,14,15 von drei Seiten her wird die Stromdichte I (Fig. 3) längs der Querschnittslänge jedes Elektronenstrahlbündels im beschriebenen Ausführungsfall im Bereich DE, der dem Spalt zwischen den Gegenständen 13 und 14 gegenüberliegt, um etwa 30% vergrössert (Fig. 2). Die Gegenstände 13 und 14 befinden sich an der Seite AB des Dreiecks ABC, um dadurch eine Verminderung der Bestrahlung in den dem Mittelpunkt des Strahlungsbereichs 9 zugewandten Gegenstandssektoren infolge der Elektronenzerstreuung auszugleichen.

Bei der gezeigten Anordnung der Gegenstände 13,14,15 im Kreuzungsbereich dreier Elektronenstrahlbündel 10,11,12, d. h. im Strahlungsbereich 9, vermindert sich die Leistung der Expositionsdosis, und zwar als Folge einer Herabsetzung der Stromdichte an der Oberfläche der zu bestrahlenden Gegenstände 13,14,15. Dadurch wird erreicht, dass die Gegenstände 13,14,15 dem Strahlungsbereich 9 mit begrenzter Geschwindigkeit zugeführt werden. Des weiteren besteht die Möglichkeit, Elektronenbeschleuniger mit einer dreimal so hohen Leistung einzusetzen, so dass die Produktivität einer einer solchen Beschleuniger enthaltenden Strahlungsanlage verbessert und die Kosten herabgesetzt werden können, da der Preis des Beschleunigers nicht linear mit der Elektronenbündel-leistung anwächst.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

616017 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Bestrahlung von kreiszylindrischen Gegenständen (13,14,15) mit besthleunigtên Elektronen, in welchem die Gegenstände im Kreuzungsbereich (9) dreier, unter Winkeln von 120° zueinander gerichteten, im Querschnitt bandförmigen Elektronenstrahlbündeln (10,11,12) untergebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass in den genannten Bereich (9) drei Gegenstände (13,14,15) auf einmal eingebracht werden, wobei diese derart angeordnet werden, dass deren Querschnittsmittelpunkte in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks (ABC) liegen, von dem jede Seite senkrecht zur Richtung eines der Elektronenstrahlbündel ( 10,11,12) verläuft und eine Länge von mindestens zwei Durchmessern (d) des Gegenstands aufweist, und dass die Länge (1) jedes bandförmigen Bündelquerschnitts im Kreuzungsbereich zumindest gleich der Seitenlänge des Dreiecks (ABC) zuzüglich des Gegenstandsdurchmessers (d) gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdichte (1) längs der Querschnittslänge jedes Elektronenstrahlbündels (10,11,12) im Bereich (DE) zwischen den in den Endpunkten der zugehörigen Dreiecksseite (AB) befindlichen Gegenständen (13,14,15) gegenüber den Randbereichen erhöht ist.