10MeV10kW电子辐照加速器KDLINAC10项目商业计划书.docx
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10MeV10kW电子辐照加速器KDLINAC10项目商业计划书
10MeV、10kW电子辐照加速器
KD-LINAC-10
可
行
性
研
究
报
告
项目总论
项目背景
随着我国加入WTO，以及人民生活水平的提高，对食品的卫生要求必定要遵循国际规范。
为达到国际卫生组织制定的食品卫生标准，即便严格控制食品生产环境及工艺也不易达标，如家禽产品，在欧洲市场上有75％，在美国有60％已被沙门氏杆菌感染,在美国每年约有200万沙门氏病病例，其治疗费用约25.4亿美元，而用于弓形浆虫病的治疗费约44亿美元。
原因在于这些食品的原料在饲养或栽培、运输等过程中很难控制微生物等，因此联合国世界卫生组织（WHO）、食品和农业组织（FAO）批准并推荐食品辐照等后处理加工，以减少食源性疾病。
据不完全统计，目前世界上已有30多个国家建立了食品辐照中心（详见附件二），对食物（水果、肉类、蔬菜、药材等）等进行辐照处理，以达到杀菌、灭虫、消毒、抑制发芽、延缓衰老、延长保存期等目的（附件一）。
如附件一所示，美国已建立了20个辐照装置，并用于35种食品辐照（见附件三），非洲加纳就有171种食品经辐照处理上市出口（附件四），南非有89种食品辐照产品（附表五）。
“9.11”事件后，炭疽菌因危害人的生命安全也成为重要的杀菌对象，附着在邮件等纸制物品上的这类菌采用常规消毒法已无能为力，只有电子束或γ－射线才能到达杀菌的目的（附件六）。
2004年在我国及世界上30多个国家出现的SARS病毒对我国的国民经济发展和广大人民生产生活带来了很大影响,电子束或γ－射线由于具有一定的穿透能力,可以用来对价值较高,难以一次性使用的医疗用品和防护用品进行有效的杀菌灭菌。
近年来欧盟、日本、美国等国的农副产品出口大国由于农药残留及含菌的问题,相继部分禁止进口我国虾仁、鳗鱼、鸡肉、蜂蜜等食品，每年给我国造成经济损失高达几十亿美元。
很多国家要求我国的出口食品进行辐照处理,例如日本已明确表示，不允许未经辐照处理的中草约、豆制品等进口，另据有关报道，目前我国水果蔬菜因腐烂变质每年损失数十亿元。
为解决事关人们身体健康和国家经贸发展的这一问题，以电子加速器产生的高功率电子束及其产生的γ－射线作为辐照源，可以对各种物品（食品、饮料、药材、医用器械等）进行辐照处理，意义重大、经济效益前景良好。
项目名称
10MeV、10kW电子辐照加速器KD-LINAC-10辐照杀菌消毒。
项目承办单位
合肥中科大爱克科技有限公司
合肥中科大爱克科技有限公司是由中国科学技术大学科技实业总公司控股的科技型公司，公司依托中国科学技术大学国家同步辐射实验室，是国家同步辐射实验室科技成果转化的平台。
本公司的主要科技人员均来自中国科学技术大学国家同步辐射实验室，技术上居国内领先水平。
公司的技术创新能力不断提高，不断开发出新产品，如研制的2MeV邮件消毒用加速管,10MeV、20kW辐照加速管，16MeV医疗用电子加速管，X射线探伤加速管等均为国内首次研制成功，包括该公司已购入的“电子直线加速管研制和调试技术”均代表了国内先进水平，部分成果为国际首创。
我们掌握了辐照加速器研制的核心技术——物理设计、工程设计、辐射防护设计、加速管制造、部件测试和整机调试技术。
已获得“安徽省高新技术企业”和“安徽省科研型企业”国际ISO9001质量体系认定，先后参加国家“863”、“973”、“211”工程、“大科学工程”及重点攻关项目多项，为国家大科学工程及重大项目的完成做出了积极贡献。
经过几年发展，已在国内辐照加速器行业树立了领先地位，积累了一定的经营管理经验和对市场行情的把握能力，在当地政府和社会各界的大力支持下，公司进入了快速发展的轨道。
公司开展的业务主要有：
电子直线加速器的研制及相关技术服务；电子直线加速管的研制及相关技术，并提供相关技术服务。
项目主管部门
河南省科技厅（或漯河市科技局）
通讯地址：
项目拟建地区、地点
河南省漯河市召陵工业园区
承担可行性研究工作的单位和法人代表
合肥中科大爱克科技有限公司
总经理：
付绍军
项目负责人：
裴元吉研究员、教授、博士生导师。
项目负责人简介：
裴元吉
1964年7月毕业于中国科学技术大学，毕业至今一直在中国科学技术大学从事教学和科研工作。
先后参加“696”电子工业会战，研制微米束掺杂机；用于飞机上的激光测距仪的研制，完成了激光测距仪的电源的研制。
主持完成了用于合肥TOKAMAK装置的中性粒子加热用的500mA强流离子源的研制。
1977年－1991年12月，参加合肥同步辐射加速器的立项调研、预研究、物理设计、工程建设。
期间曾任筹备组副组长兼任注入组组长和真空组组长，工程副总工程师兼直线加速器部主任。
92－96年任国家同步辐射实验室副主任，主持合肥同步辐射加速器的运行和性能改进，束流不稳定的课题研究，等离子体加速器原理的探索研究。
组织国家同步辐射实验室二期工程加速器部分的项目建议书的起草并参与二期工程的建设。
97－99年主持完成国家攀登项目123I药物的研究。
2003－2004年主持完成了5kW、8-10MeV辐照加速器研制（2005年通过安徽省科技厅主持等全国专家审定会）；
2002年首次在国内开展二次电子发射微波电子枪的研究（中国科学院创新课题）；
2002－至今开发研制10MeV、10-25kW辐照加速器；
2007－至今承担国家863项目和国家自然科学基金项目等。
曾历任中国粒子加速器学会理事、常务理事、加速器技术委员会副主任、主任，《真空科学与技术》杂志编委，安徽省核学会理事、常务理事。
中国物理学会、真空技术学会会员。
美国先进科学协会成员。
上述有关研究曾获以下奖励：
“合肥同步辐射装置预研制和物理设计”1983年获中国科学院重大科技成果一等奖。
集体奖，未排名。
“合肥同步辐射加速器及光束线实验站”1992年获中国科学院科技进步特等奖。
排名第三。
“合肥同步辐射加速器及光束线实验站”1995年获国家科技进步一等奖。
排名第三。
“康普顿型自由电子激光理论与实验”1995年获中科院自然科学奖三等奖。
排名第四。
《加速器物理基础》一书1995年获部级优秀教材一等奖（在第三届普通高校原子能类教材评比中）。
主要编写者之一。
未排名。
在发展中华民族科学技术事业中取得优异成绩。
获1996年度“光华科技基金奖”二等奖。
目前承担的项目有：
参与介质波导加速结构的研究（国家自然科学基金项目，2003—2006）。
主持负责10MeV，10KW辐照加速器的研制。
（合作开发项目，2006—2009年）。
主持6MeV驻波医用加速器本体结构的研制（合作开发项目，2006.3—2008.10）。
THz辐射源研究（2007－）
同轴吸收负载研究（国家自然科学基金项目，2008－2010）
发表论文160余篇，学术论文代表作如下：
Y.J.Pei,200MeVLINAC-InjectorforStorageRingofHESYRL,《Rev.ofSic.Inst.》Vol.60,No.7,1701,（1989）
Y.J.Pei,etal.,“ANewMagneticMaterialwithLowoutgassingRatefortheElectronStorageRingofHESYRL”《Vacuum》Vol.41,No.7-9,1870（1990）。
YuanJiPei;W.M.Li;D.M.Jiang;X.Q.Wang,Apulseseptummagnetwithlowoutgassingrate，NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearchSectionA:
398pp.368-372,,1997
Y.J.Pei,Y.X.Wang,Y.X.Lietal.,"Feasibilitystudyon123IproducedbyphotonuclearreactiononXenonatelectronLINACof200MeV"«Proc.of3rdinternationalConferenceonIsotopes»Vancouver,CanadaSept.6-10,1999
裴元吉，刘清亮，李裕熊，“用
反应生产放射性药物
的研究”«核技术»2000Vol.23,No.8PP:
562-566
Y.J.Pei,GeLi,XiangQiWang,et.al.,“ALOWCOSTANDHIGHEFFICIENCTFACILITYFORREMOVALOFSO2ANDNOxINTHEFLUEGASFROMCOALFIREPOWERPLANT”2001PAC,Chicago（2001）
YuanJiPei,WencanHe,KaiJin,“Thesimulationandanalysisofsecondaryemissionmicrowaveelectrongun”,APAC2001,Beijing（2001）
Jin,K.;Pei,Y.J.;Jiang,D.M.;Liu,Y.Z.CollinearloadstudyforX-bandlinearacceleratorstructure，NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearchSectionA:
Volume:
488,Issue:
3,,pp473-477，August11,2002
刘建宏，王筠华，裴元吉等“合肥光源逐束团测量系统研制”《强激光与粒子束》2005Vol.17,No.5
谢爱根，裴元吉，孙红兵等，金属的有效真二次电子发射系数的关系与原高能电子入射角的关系《高能物理和核物理》Vol.29,No.5，婆婆：
530－5322005
孙红兵，裴元吉等，二次发射微波电子枪的倍增特性《强激光与粒子束》2004Vol.16,No.11
孙红兵，裴元吉等，二次发射微波电子枪数字计算方法《高能物理和核物理》Vol.29,No.12005
裴元吉“漯河食品辐照加速器研制报告”（见8-10Me、V3-5kW电子直线加速器辐照装置科技成果鉴定文件）2005.5
H.Zhang,Y.J.Pei,“AdsorptionStudyofAl2O3CoatingfonthePulseSeptumMagnetSurface”PAC’03P.818,Stanford（2003）
冯光耀，裴元吉等，消毒灭菌用电子直线加速器物理设计高能物理与核物理，Vol.30，Supp.I，2006
冯光耀，裴元吉，蒋道满等，辐照食品直线加速器电子枪设计核技术，Vol.29，No.9，2006
WangRong，PEIYuan-Ji，“ACalculationMethodforRFCouplersDesignBasedonNumericalSimulationbyMicrowaveStudio”HEP&NP，Vol30,No6,Jun.,2006
裴元吉，“基于自由电子激光等高功率THz波辐射源”，《国防科技前沿论坛‘2008论文集》p.43-53,2008
专利：
集装箱中卷烟探测成像装置，发明人：
李广寅、裴元吉、许志宗、胡素华、张学普、张庆华
专利申请号：
CN99120681。
9
专利公开号：
CN1301960
专利公开日期：
2001年7月4日
外置阴极独立调谐微波电子枪，发明人：
裴元吉、庞键、冯光耀等
专利申请号：
2010101052772。
2
此专利申请已于2010年2月5日受理。
研究工作依据
本项目是一项多学科综合性的高技术产业化项目，它涉及到加速器物理及技术、化学、辐射化学、辐射生物学、医学、微波技术、高压技术、等离子体物理及诊断等学科。
本项目依托中国科学技术大学国家同步辐射实验室，国家同步辐射实验室为完成国家大科学工程合肥同步辐射光源建设，先后研制了30MeV、200MeV电子直线加速器各一套，其中200MeV电子直线加速器已经稳定运行了十五年。
中国科学技术大学国家同步辐射实验室拥有我国第一台专用同步辐射装置，该装置是我国“七．五”期间的国家重点大型科研工程项目。
“八．五”期间建成并正式投入运行向国内外100多用户单位开放。
该项目是该校的专家教授、工程技术人员，立足国内，自行设计，在国内加工制造、调试成功的具有国际先进水平的大型科研工程装置。
该项目于1992年获中科院科技进步特等奖，1995年获国家科技进步一等奖。
她的建成和良好运行不但反应了该实验室拥有一批高于水平的专家教授，而见还成长了一批优秀的年青科学工作者。
在“九.五”期间国家又投资1.18亿人民币，对该装置进行新建光束线的建设和加速器性能进一步提高的二期工程建设。
在“2ll”工程中，加速器物理及同步辐射应用属于重点学科建设，其中脉冲磁场技术、微型场致发射点阵式冷阴极研究、新加速结构研究、深度光刻LIGA研究均是其中研究课题，这些课题为本项目研究奠定了坚实的基础。
在“八五”、“九五”期间，该实验室还承担攀登（B）项目、国家自然科学基金重大项目以及科学院重点项目、国家“九、五”人才教育基地建设等项目，加上二期工程项目建设，每年有不少于3000万的经费支持。
这些项目研究，有的已完成，有的正在进行。
己取得的研究成果将为完成此项目铺平道路，如最近完成的时间间隔可调，时间抖动＜o.1ns的时序研究取得成功，这为产生任意时间结构的电子束、栅控技术奠定了可靠基础等。
同步辐射光源的主体设备是电子加速器，该加速器的物理设计、工程设计以及安装调试全是该实验室的专家教授、工程技术人员，在攻克一个又一个科学技术难题后建成的。
在建设、调试以及进行改进的过程中积累了丰富的经验，建立了各种实验设备，这些理论基础、技术基础，如带电子粒子动力学研究，各种电场形态的理论计算和测试技术，电子枪，高压技术，束流控制及诊断技术，越高真空技术，各种形态磁场（直流、脉冲磁铁、永久磁铁以及超导磁铁等）的设计及测试技术，剂量防护设计和监控技术，以及相应的实验室及其测试设备等。
在设计、建造、运行、维护和改进200MeV电子直线加速器的过程中以及“211工程”的建设过程中已形成了一支高水平的技术队伍和建立了相关的实验室和设备。
近几年，特别是在“211工程”的支持下，开展了不同波段加速结构的研究，拥有完备的设计软件：
MAFIA（用于加速腔体设计等）、OPERA-3D（电磁场、电子枪、束流动力学模拟计算等）、I-DEAS（用于结构冷却、热变形等模拟计算）、EGS4（模拟束流同物质的相互作用等）以及自编的束流动力学计算程序等。
这些程序已用于数十根加速管的设计和数台低能加速器的设计（1.6MeVX-波段加速器的设计、2MeV,1kW辐照加速器的设计等），其设计参数同调试参数吻合很好。
其他设备如调制器、微波功率管（磁控管、速调管等）等可从有关单位和公司签订合同购置。
总之，该项目依托中国科学技术大学国家同步辐射实验室等单位，已具备走出实验室，迈向市场进行商业运作的一切条件。
研究工作概况
预研制阶段（1977～1981）
20世纪70年代末，中国科学技术大学在国内率先提出建设电子同步辐射加速器。
1977年同步辐射装置的建造列入全国科学技术发展规划。
1978年春中科院决定成立以中国科学技术大学为主的同步辐射加速器筹备组，并于当年三月在合肥召开了第一次筹备工作会议，讨论了我国建造电子同步辐射加速器的初步方案，象征着我国同步辐射事业的正式启动。
在随后几年的预研制过程中，工程人员制成了一段30MeV的电子直线加速器、一块弯转磁铁、一块四极磁铁及一个储存环的超高真空系统，以及物理设计，取得了良好的结果和第一手的经验，为后面的工程打下了坚实的基础。
1981年10月，中科院在合肥召开了“合肥同步辐射装置预研制及物理设计审定会”，会议认为“合肥同步辐射装置已基本进入工程的条件”。
国家同步辐射实验立项建设（1983～1991）
1983年，国家计委以计科【1983】470号文《关于建设国家同步辐射实验室的复函》批准了在中国科学技术大学筹备国家同步辐射实验室，国家同步辐射实验室正式立项。
这是国家计委批准建设的我国第一个国家级实验室。
1984年，国家计委以计科（外）【1984】2033号文《关于合肥同步辐射实验室扩初设计的批复》批准了该工程的主体工程建设规模为建造一台能量为8亿电子伏的同步辐射光源及相应的实验设施，总投资5990万元（含350万美元），并列入按合理工期组织施工的国家重点项目。
国家计委批准的国家同步辐射实验室扩初设计中确定了电子储存环的能量为800MeV、平均流强为100～300mA，用一台能量为200MeV、脉冲流强为50mA的电子直线加速器作为注入器。
并明确与加速器建设的同时，建造5条光束线及5个实验站，它们分别是：
光电子能谱光束线实验站、分时光谱光束线实验站、软X射线显微术光束线实验站、X射线光刻光束线实验站。
1988年，国家同步辐射实验室的土建工程基本完工；1989年3月加速器的所有部件都已安装就位并经过局部和分系统的调试，同年4月开始联调，25日开始注入储存环，仅经过23小时便得到第一个储存束流；1989年光束线实验站开始安装，1991年8月完成所有光束线实验站的安装调试工作，同年9月开始用同步光进行调试，并开展实验研究工作。
1991年12月22日至23日，由国家科委组织，王淦昌任主任的鉴定委员会对合肥同步辐射加速器及光束线实验站进行技术鉴定。
鉴定委员会认为“由我国自行设计、研制建成的合肥同步辐射加速器的主要性能指标已达到国际上同类加速器的先进水平，已建成的五条同步辐射光束线和五个实验站的主要性能指标已基本达到国际水平”。
1991年12月26日，国家同步辐射实验室工程顺利通过了国家计委组织的国家验收。
“国家验收委员会高度评价国家同步辐射实验室工程的建设者们在全国有关工厂、研究所及院校的大力协同和支持下，团结一致、坚忍不拔，发扬了艰苦奋斗、自力更生、少花钱多办事的精神，圆满地完成了工程建设任务。
”
二期工程建设（1998年～2004年）
1994年2月由钱临照、唐孝威两位院士发起，王淦昌、谢希德、谢家麟、冯端、卢嘉锡等34位院士联合向有关部门提出《关于集中力量全面建设、充分利用合肥国家同步辐射光源的建议》，中国科技大学也正式向国家有关部门提出建造国家同步辐射实验室二期工程（以下简称二期工程）的申请。
1996年，国家科技领导小组批准二期工程作为“九五”的首批国家重大科学工程项目之一启动。
国家计委分别以计科技[1997]557号文和1503号文对二期工程项目建议书和可行性研究报告批复中国科学院，同意以中国科技大学为依托建设“国家同步辐射实验室二期工程”国家重大科学工程项目，总投资11,800万元人民币。
1999年4月15日，国家发展计划委员会以计投资〔1999〕416号文《国家计委关于国家同步辐射实验室二期工程开工建设的批复》同意二期工程开工建设。
二期工程的技术目标是：
在充分保证机器主体长期、可靠、稳定运行，大幅度提高光源积分流强、亮度和稳定性的基础上，新建1台波荡器插入元件，增建8条新光束线和相应8个实验站。
竣工后，合肥光源的潜力得到更充分的发挥，将作为性能优秀、稳定可靠、部分指标相当先进的中低能区同步辐射光源，长期处于国际上同类装置的一流水平。
2003年11月，合肥光源首次满能量储存300mA束流；2004年3月～5月，中科院组织专家组对加速器、光束线的大多数项目进行测试。
同年5月，中科院组织对工程进行工艺鉴定。
2004年12月14日，国家发展和改革委员会委托中国科学院对二期工程进行国家验收。
国家验收委员会认为：
“国家同步辐射实验室通过二期工程建设，提高了装置技术水平，扩大了实验应用领域，基本完成了国家发展和改革委员会（原国家计委）批准的建设目标。
国家验收委员会一致同意二期工程通过国家验收。
可行性研究结论
市场预测和项目规模
高功率电子束辐照加速器广泛应用于食品保鲜、药品和医疗卫生材料的消毒灭菌，它也广泛用于材料改性、高性能材料制备等领域。
漯河市属于食品名城，漯河市及其周边可提供的资源是非常广阔的：
1.调味品：
漯河市及周边区域有规模以上调味品企业40余家，年辐照量3万吨；年辐照收入可达3600万元；
2.卫生材料：
一次性注射器、妇女儿童卫生用品，年辐照量1万吨；年辐照收入可达1000万元；
3.农副产品：
大蒜及农副产品深加工，年加工量约1万吨；年辐照收入可达750万元；
4.生鲜肉产品：
生鲜猪肉、生鲜鸡肉，年辐照量10万吨。
年辐照收入可达750万元。
根据以上数据，漯河周边每年的辐照需求在15万吨，辐照费用6100万元。
本项目拟建辐照加工生产线三条，每条生产线年辐照时间按7000小时计算，每小时辐照产品品均按3吨计算，年辐照能力为6.3万吨。
原材料、燃料和动力供应
项目启动运行后无原材料、燃料的采购使用。
动力采用工业用电已经满足设备运行的需要。
厂址
本项目选址意向：
漯河市召陵工业园区，占地面积：
2万平方米
水源及取水条件：
自来水，循环冷却使用。
废弃物排放堆置条件：
无废水废渣等废弃物排放。
项目工程技术方案
项目范围：
专用厂房，仓库（未辐照仓库、已辐照仓库），办公楼，停车场，厂区绿化。
本项目主要采用电子直线加速器对客户来料进行辐照消毒杀菌。
主要设备的来源，向中国科技大学国家同步实验室定制。
环境保护
根据国家辐射安全标准，本项目按比国家标准严格十倍的计量要求进行辐射屏蔽计算，并利用EGS4软件进行模拟计算，辐照加工场所的四侧采用等效2.3m厚水泥的防护墙，顶盖选一米厚的钢筋水泥，对环境非常安全。
在设备运行、检修时安全连锁系统将确保人身安全和环境安全。
由于电子能量低于10MeV，因此该装置在运行时除自身的电子束和γ-射线外不产生任何放射性物质，即在运行后或关机后不存在残余放射性物质。
工厂组织及劳动定员
公司采用全员聘用制。
签订全员劳动合同。
各岗位人员需要量：
管理人员3人、设备运行6人（单机）、保安4人、搬运工6人（单机），化验员1人
项目建设进度
2010年5月底提交项目可行性报告（立项报告）给科技局；
2010年6月初立项报告审批过后立即申请注册成立公司，购置土地；中科大艾克科技有限公司按照合同要求设计、生产加速器
2010年6月上旬开始到省环保局做环评报告；
2010年7月，环评批复后，做土建设计，土建招标，招聘建筑监理；
2010年8月开始土建工作；
2011年4月采购进口部件（主要是束下装置）
2011年6月土建完成，设备开始安装调试；
2011年9月，设备试运行；
2011年11月，公司正式营业。
投资估算和资金筹措
项目所需总投资额约4500万元人民币。
其中固定资产投资为土地30亩约240万元人民币，电子直线加速器3台+附属装置约3400万元人民币，土建（厂房、仓库、办公楼、厂区绿化）750万元人民币，化验室设备及办公设施约110万元人民币。
资金来源：
中科大爱克科技有限公司投资：
1200万元人民币；
自然人：
夏阳投资：
800万元人民币；
自然人：
XXX投资：
1000万元人民币；
政府引导资金：
500万元；
政府担保贴息贷款：
1000万元。
存在问题及建议
电子束辐照杀菌和杀虫、医疗器械
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