de.wedoany.com-Bericht: Der erste von China federführend erstellte internationale Standard für Elektronenlinearbeschleuniger in der Strahlenverarbeitung wurde offiziell veröffentlicht. Die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) herausgegebene Norm IEC 63589-1:2026 Linearbeschleuniger – Elektronenlinearbeschleuniger für die Strahlenverarbeitung – Teil 1: Allgemeine Anforderungen und Prüfverfahren wurde unter chinesischer Leitung ein Jahr früher als geplant abgeschlossen. Dies markiert den Fortschritt Chinas von der Geräteentwicklung zur Regelsetzung im Bereich der Bestrahlungsbeschleuniger.
Bislang fehlte es weltweit an einheitlichen Maßstäben für Design, Abnahme und Export von Bestrahlungsbeschleunigern, was zu erheblichen Branchenbarrieren führte. Diese Norm wird die Forschungs-, Produktions- und Prüfsysteme für Elektronenlinearbeschleuniger in der Strahlenverarbeitung weltweit standardisieren, die internationale Stimme Chinas im Bereich der zivilen nichtnuklearen Technologien und Bestrahlungsanlagen stärken und gleichzeitig die Zertifizierungskosten für chinesische Bestrahlungsanlagen auf dem internationalen Markt senken, um den Export hochwertiger heimischer Beschleuniger zu fördern. Die Norm wurde gemeinsam vom China Institute of Atomic Energy und dem Institut für Nuklearindustrie-Standardisierung federführend erstellt, unter Einbeziehung internationaler Experten in einer Arbeitsgruppe. Der gesamte IEC-Prozess – von der Abstimmung über den Vorschlag, der Erstellung des Entwurfs, der Einholung von Stellungnahmen, der Abstimmung über den Komitee-Entwurf (CDV) bis zur Genehmigung des Schlussentwurfs einer Internationalen Norm (FDIS) – wurde in knapp zwei Jahren abgeschlossen, ein Jahr früher als geplant.
Bestrahlungsbeschleuniger werden häufig in Bereichen wie Lebensmittel- und Arzneimittelbestrahlung, Materialmodifikation und medizinischer Sterilisation eingesetzt. Bereits 2007 entwickelte das China Institute of Atomic Energy den ersten kommerziellen 10-MeV/20-kW-Hochenergie-Hochleistungs-Elektronenbestrahlungsbeschleuniger mit eigenem geistigem Eigentum. Seitdem treibt das Team für Linearbeschleunigerentwicklung am Institut für Nukleartechnologie die Weiterentwicklung der Geräte in Richtung mehrerer Energiebereiche, kompakter Bauweise und Typenreihen voran. Dieses junge Team mit einem Durchschnittsalter von unter 35 Jahren deckt Fachgebiete wie Strahldynamik, Mikrowellenstrukturdesign, Präzisionsfertigung, Vakuumlöten, Hochspannungsstromversorgung, Steuerungstechnik und Strahldiagnostik ab.
Bei der Entwicklung des neuen universellen 10-MeV/30-kW-Elektronenbestrahlungslinearbeschleunigers sind die Herstellung der Beschleunigungsröhre und die Hochleistungsstrahljustierung die Kernaufgaben. „Die Struktur herkömmlicher Beschleunigungsröhren hat gewisse Engpässe bei der Leistungsverlustreduzierung und Effizienzsteigerung. Um eine hohe Effizienz zu erreichen, müssen wir über den Tellerrand hinausdenken", sagte Teamleiter Zhu Zhibin. Das Team bildete umgehend eine Arbeitsgruppe aus Kernmitarbeitern der Bereiche physikalisches Design, Strukturtechnik und Prüfverifikation, systematisierte technische Unterlagen und erstellte mithilfe moderner Simulationsmethoden ein neues physikalisches Modell der Beschleunigungsstruktur. In der intensivsten Phase der Designiteration führte das Team fast täglich eine Runde Modellanpassung, Simulationsberechnung und Ergebnisanalyse durch. Die Beschleunigungsröhre besteht aus 50 bis 60 Hohlräumen und muss in einem Lötofen in einem Durchgang gelötet werden. Anfangs scheiterten mehrere Lötversuche an mangelhafter Abdichtung. Das Team optimierte schrittweise die Löttemperaturkurve, die Positioniergenauigkeit der Hohlräume und die Spannvorrichtungen, bis die Beschleunigungsröhre erfolgreich gelötet wurde.
Nach der Lösung des Problems der Beschleunigungsröhre widmete sich das Team der Justierung der 30-kW-Strahlleistung. Die Erzielung einer durchschnittlichen Strahlleistung von 30 kW bei einem Tastverhältnis von 8‰ erforderte eine systemische Koordination. Projektleiter Yang Jinghe erklärte: „Unsere Vorgänger im Labor haben eine solide wissenschaftliche Grundlage für uns geschaffen. Wir jungen Leute sollten in der neuen Ära die Kernindikatoren an die Spitze der Branche bringen." Während der Justierung erhöhte das Team die Leistung schrittweise, verlängerte allmählich die Pulsbreite und optimierte die Betriebsparameter dynamisch. Schließlich erreichte der Beschleuniger einen Pulsstrom von 400 mA, eine Einfangeffizienz der Beschleunigungsstruktur von 84 %, eine Leistungsausnutzung von 75 % und eine Strahlleistung von bis zu 32 kW – bei einer gesamten Entwicklungszeit von nur etwas mehr als 150 Tagen.
Dank langjähriger technischer Erfahrung mit mehreren Modellen von Elektronenbestrahlungslinearbeschleunigern stellten das Institut für Atomenergie und das Institut für Nuklearindustrie-Standardisierung im März 2023 die Serienstandardisierung internationaler Normen für Elektronenlinearbeschleuniger in der Strahlenverarbeitung auf die Tagesordnung. Wang Guobao, Chefwissenschaftler der China National Nuclear Corporation, sagte: „Wenn wir einen internationalen Standard entwickeln, können wir die Forschungs-, Produktions- und Prüfsysteme für Bestrahlungsbeschleuniger weltweit standardisieren, die internationale Stimme Chinas stärken und gleichzeitig die Zertifizierungskosten für chinesische Bestrahlungsanlagen auf dem Exportmarkt senken, um den Export hochwertiger heimischer Beschleuniger zu fördern." Im Oktober 2023 stellte das Team in einer Online-Sitzung der 20. Arbeitsgruppe des IEC-Komitees für nukleare Instrumentierung seinen Vorschlag vor. Im Februar 2024 wurde das New Work Item Proposal (NP) veröffentlicht und zur Abstimmung gestellt; im Mai stimmten alle zehn teilnehmenden Mitgliedsländer einstimmig zu. Yu Guolong, Leiter des internationalen Normungsprojekts, sagte: „Jedes Land hat andere technische Ansichten und Branchenanforderungen. Die Sitzungen der internationalen Arbeitsgruppe sind oft die intensivsten akademischen Debatten. Die Veröffentlichung einer internationalen Norm ist ein harter Prozess mit wiederholten Überarbeitungen, Diskussionen und Abstimmungen, bis die wichtigsten Differenzen zwischen den Ländern weitgehend ausgeräumt sind." Das Projektteam initiierte in knapp zwei Jahren mehrere internationale Sitzungen, überarbeitete den Entwurf mehrfach auf der Grundlage der Stellungnahmen internationaler Experten und erreichte in den Phasen Komitee-Entwurf (CD), Komitee-Entwurf zur Abstimmung (CDV) und Schlussentwurf einer Internationalen Norm (FDIS) jeweils eine einmalige Annahme.
Vom neuen universellen hocheffizienten 10-MeV-Elektronenbestrahlungslinearbeschleuniger bis zur Veröffentlichung des ersten von China dominierten internationalen Standards für Bestrahlungsbeschleuniger ist dieses junge Team zu einer tragenden Säule herangewachsen. Es hat mehrere technologische Durchbrüche erzielt und über 30 Patente angemeldet.
