质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统技术方案

本发明专利技术公开了一种质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统，其由防灾系统主要针对的目标的分析、防灾系统传感装置现场敷设的分析、防灾系统集合连锁架构的分析、防灾系统灾难等级划分的分析和防灾系统的联动分析五部分组成。本发明专利技术通过控制设备的安装及软件的编译调试，实现了系统故障的自动识别及紧急状态下的自动保护性停机。由于防灾系统相对独立，接口标准，有硬件、软件互补冗余，安全可靠，是一套成套优化自控装置。完全可以在类似医学项目或其他项目上进行运用推广。本发明专利技术将质子重离子加速器循环冷却水故障与质子重离子加速器和冷却水系统安全连锁停机集成起来，由信号的变化来实现现场设备的系统化连锁保护。

Proton heavy ion accelerator circulating cooling water leakage and accelerator linkage disaster prevention system

The invention discloses a proton accelerator for circulating cooling water leakage and accelerator linkage disaster prevention system, the disaster prevention system is mainly aimed at the target analysis, sensor installation disaster prevention system analysis, disaster prevention system set chain structure analysis, classification analysis of disaster prevention system and disaster prevention system of the linkage analysis of five parts. Through the installation of the control device and the compiling and debugging of the software, the automatic recognition of the system fault and the automatic protective stop in the emergency state are realized. Because the disaster prevention system is relatively independent, the interface standard has hardware, software, complementary redundancy, safety and reliability. It is a complete set of optimized automatic control device. It can be used and promoted in similar medical programs or other projects. The proton heavy ion accelerator for circulating cooling water fault and proton heavy ion accelerator and cooling water system safety interlock stop integrated by signal changes to realize the system of field equipment and chain protection.

【技术实现步骤摘要】
质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统
本专利技术属于防灾系统
，具体的说是涉及一种质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统。
技术介绍
当前，伴随国家经济社会的发展，人民生活水平的逐步提高，国家相关配套设施的建设也在逐步完善，十二五期间，国家也在开始逐步加大对社保医保建设的改革，非常重视社会医疗的建设和民生关注，这一举措全面带动了医疗产业的发展，医院建设也作为其中一个重要分支在逐步加强。近年来，恶性肿瘤极为多发，寻求一种治疗有效而又能让病人减少痛苦的手段是各国医学科研工作者积极探索的重大课题。现今放射治疗的主流仍然是以X射线、γ射线为标志的常规放射治疗，然而这些射线存在进入人体的剂量随深度指数衰减的缺陷,在杀死癌细胞的同时,对身体周围健康组织存在不同程度的伤害.尽管近些年进行了一些改进，取得了一些成果，如转动射线束或旋转治疗床，避免从人体的同一位置进入射线，但肿瘤周围的正常组织和器官仍受到非常大的照射剂量的影响。为了避免肿瘤周围的正常组织，特别是对放射线敏感的重要组织和器官受到不必要的损伤,有时不得不把总剂量减低,以致使肿瘤区得不到必要的照射剂量,因此大大降低了肿瘤的治愈率。为解决此历史性难题，各国医学科研工作者努力工作，经过多年研究，设计制造了医用质子和重离子加速器。此类加速器的粒子产生的射线与常规X射线、γ射线不同,它们都是带电粒子。具有一定能量的此类粒子，在物质中具有确定的射程,而且它们在射程末端处的能量损失最大,即出现所谓的Bragg峰。利用这种损失集中于射程末端的特性,在肿瘤治疗时,可以通过调节它们的能量使离子停止在肿瘤的指定部位,达到对肿瘤的最大杀伤,而在肿瘤前面粒子穿过的正常组织,受到的损伤较小,至于肿瘤后面的正常组织,因为粒子能量用尽，已经停在肿瘤部位,所以基本不受影响。临床表明，质子和重离子的特性明显优于X射线。此外,粒子的带电性决定了它们可以采用磁扫描技术引导束流对肿瘤实行精确适形治疗。医用质子和重离子加速器主体设备由数量巨大的各类磁铁构成，如螺线管磁铁、二极磁铁、四极磁铁等，这些部件在运行过程中产生巨大的热量，但由于辐射防护的要求，质子重离子核心设备是安装在一个密闭的区域内部，只有通过循环冷却水带走热量。在这些磁铁中，充满了错综复杂的毛细管路，循环冷却水在这些管路中流通，犹如加速器系统的血液，由水的流动，将其产生的大量热量带走，在外部经热交换，使热量被外循环冷却水带走，而外循环冷却水经过冷却塔和冷冻机的作用，再变为温度较低的水，再次与内循环水进行热量交换，由此形成了稳定的冷却水循环系统，作为加速器系统稳定运行的保证。冷却水系统作为医用质子重离子加速器设备的一个重要辅助系统，在整个加速器系统运行过程中起着举足轻重的作用。由于医用同步加速器是一套非常精密的设备，任何一个微小的环节不能达到要求，其运行就将会受到非常大的影响，从而导致其引出射线的效果，进而影响肿瘤病人的治疗质量。而冷却水系统如果不能完成稳定的控制，必然会造成质子重离子系统停机甚至加速器主体设备的损坏。由于冷却水系统运行要求较高，而且内循环水是在加速器密闭空间内部流动，为达到最安全的运行效果，必须考虑循环冷却水故障状态时的各种问题。比如，当封闭系统中的循环冷却水出现泄漏时，外部监控人员是很难发现的，因为循环冷却水系统有在线的自动补水恒压装置以恒定系统运行压力，在小一定规模的泄漏状态时，压力维持恒定。但是，循环水处于泄漏是非常危险的状态，由此会引起一系列问题甚至导致灾难性的影响：1、现场循环水水管的布置与电气设备错综复杂地组合在一起，泄漏的水有可能流到导致电气设备内部造成设备损坏；2、部分电气设备处于密闭的管道井内，如果长时间的泄漏不被发现，及有可能造成内部水淹事故；3、循环水泄漏导致加速器密闭空间内的湿度快速上升，因加速器内部有很多精密部件，对环境湿度有较高的要求，湿度的上升必将造成精密部件的运行受到影响甚至造成精密部件的损坏。因此，为提高运行安全性，实现泄漏时自动触发质子重离子加速器系统和冷却水系统安全停止的保护系统显得非常重要。循环冷却水泄漏只是冷却水系统故障的一种，需要考虑冷却水系统运行时的各种故障状态，通过系统化的分析、评价，确定各种故障状态可能产生的后果，将这些故障状态整合，与质子重离子加速器系统实现联动防灾。运用质子重离子加速器系统治疗恶性肿瘤作为一个国家重点发展项目，在提高我国民生问题方面有着重要的意义。如果能够将质子重离子加速器循环冷却水故障与质子重离子加速器和冷却水系统安全连锁防灾作为一套重要系统来研究，那么就属于在全国范围内开创了一个先河，具有实际应用的意义。为更好地实现质子重离子加速器系统及相关辅助系统的安全运行与现场管理提供了重要的手段和扎实的基础。质子重离子加速器循环冷却水故障与质子重离子加速器和冷却水系统安全连锁防灾是系统集成方面的研究课题，该项目的研究成功将提高质子重离子加速器与配套的冷却水系统的集成，更好地实现连锁运行。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术存在的不足，提供一种质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统，其由防灾系统主要针对的目标的分析、防灾系统传感装置现场敷设的分析、防灾系统集合连锁架构的分析、防灾系统灾难等级划分的分析和防灾系统的联动分析五部分组成；防灾系统主要针对的目标包括冷源系统、二次水系统、加速器内循环水系统和水泄漏分级，水泄漏分级分为轻微泄漏和严重泄漏两种情况；防灾系统传感装置现场敷设为：冷源系统、二次水系统和加速器内循环水系统通过板式换热器进行热量交换，由于各个系统分散在医疗仪器设备中心的各个位置，管路的敷设长，路由复杂，中间环节多，因此针对各个系统采用不同的检测方式；防灾系统的集成连锁架构的系统组成包括控制柜、控制器、控制台、冗余压力传感器、温度传感器、报警器和复位按钮；防灾系统灾难等级的划分分为I级容许风险和II级不容许风险；防灾系统的联动分析为：除冷却水系统之外，电力系统、发电机系统、主要重要的医疗设备的检测系统，地震检测系统，空气压缩机和辐射报警系统火灾报警系统都是灾难系统的子系统，需要针对这样一个庞大的系统进行系统的优化设计、深入研究和严格等级划分。冷却水系统由冷源系统、二次水系统和加速器内循环水系统组成；冷源系统由冷冻机、冷却塔、冷却水泵和冷冻水泵组成，冷源系统是冷却水系统供冷的核心子系统；二次水系统由密闭式冷却塔、循环水泵和控制阀门构成，发生故障时能够很快影响后级系统，及时快速的解决问题；加速器内循环水系统包括直线加速器冷却水、离子源冷却水、射频冷却水、输运线冷却水和同步环冷却水共5个子系统，加速器内循环冷却水系统是直接给加速器装置提供冷却的循环水系统，加速器内循环水系统主要由板式热交换器、电加热器、控制阀、管路和各种磁铁内部的毛细管组成。防灾系统传感装置现场敷设的分析具体为：冷源系统是整个冷却水系统的核心之一，冷冻水的温度，压力的变化，一旦发生报警，必须立即在监控中心发出预警，根据防灾系统的预案，进行处理，如果处理超越预案设定时间范围，医疗中心接受预警信号，医疗中心根据灾难等级处理后续工作；二次循环水系统根据季节的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统，其特征在于：所述质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统由防灾系统主要针对的目标的分析、防灾系统传感装置现场敷设的分析、防灾系统集合连锁架构的分析、防灾系统灾难等级划分的分析和防灾系统的联动分析五部分组成；所述防灾系统主要针对的目标包括冷源系统、二次水系统、加速器内循环水系统和水泄漏分级，水泄漏分级分为轻微泄漏和严重泄漏两种情况；所述防灾系统传感装置现场敷设为：冷源系统、二次水系统和加速器内循环水系统通过板式换热器进行热量交换，由于各个系统分散在医疗仪器设备中心的各个位置，管路的敷设长，路由复杂，中间环节多，因此针对各个系统采用不同的检测方式；所述防灾系统的集成连锁架构的系统组成包括控制柜、控制器、控制台、冗余压力传感器、温度传感器、报警器和复位按钮；所述防灾系统灾难等级的划分分为I级容许风险和II级不容许风险；所述防灾系统的联动分析为：除冷却水系统之外，电力系统、发电机系统、主要重要的医疗设备的检测系统，地震检测系统，空气压缩机和辐射报警系统火灾报警系统都是灾难系统的子系统，需要针对这样一个庞大的系统进行系统的优化设计、深入研究和严格等级划分。...

【技术特征摘要】
1.一种质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统，其特征在于：所述质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统由防灾系统主要针对的目标的分析、防灾系统传感装置现场敷设的分析、防灾系统集合连锁架构的分析、防灾系统灾难等级划分的分析和防灾系统的联动分析五部分组成；所述防灾系统主要针对的目标包括冷源系统、二次水系统、加速器内循环水系统和水泄漏分级，水泄漏分级分为轻微泄漏和严重泄漏两种情况；所述防灾系统传感装置现场敷设为：冷源系统、二次水系统和加速器内循环水系统通过板式换热器进行热量交换，由于各个系统分散在医疗仪器设备中心的各个位置，管路的敷设长，路由复杂，中间环节多，因此针对各个系统采用不同的检测方式；所述防灾系统的集成连锁架构的系统组成包括控制柜、控制器、控制台、冗余压力传感器、温度传感器、报警器和复位按钮；所述防灾系统灾难等级的划分分为I级容许风险和II级不容许风险；所述防灾系统的联动分析为：除冷却水系统之外，电力系统、发电机系统、主要重要的医疗设备的检测系统，地震检测系统，空气压缩机和辐射报警系统火灾报警系统都是灾难系统的子系统，需要针对这样一个庞大的系统进行系统的优化设计、深入研究和严格等级划分。2.根据权利要求1所述的质子重离子加速器循环冷却水泄漏与加速器联动防灾系统，其特征在于：冷却水系统由冷源系统、二次水系统和加速器内循环水系统组成；所述冷源系统由冷冻机、冷却塔、冷却水泵和冷冻水泵组成，冷源系统是冷却水系统供冷的核心子系统；二次水系统由密闭式冷却塔、循环水泵和控制阀门构成，发生故障时能够很快影响后级系统，及时快速的解决问题；加速器内循环水系统包括直线加速器冷却水、离子源冷却水、射频冷却水、输运线冷却水和同步环冷却水共5个...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国军，郭辉，余红民，尹松，
申请(专利权)人：上海九谷智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31