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辐照灭菌保安全

日期:2019-12-04 22:18

  由中国原子能科学研究院自主设计研制的10MeV/15kW电子加速器辐照装置日前在北京通过验收,这是我国目前即将投入使用的能量最高、功率最大的电子辐照加速器装置。吉祥坊网站,该示范工程的建成显著提升了我国电子辐照加速器的制造技术和产业化应用水平。

  随着我国科技文化、工农业生产的快速发展,人们对生活质量的要求也日益提高,传统的食品保鲜和消毒灭菌,如冷冻储藏、低温杀菌、微波灭菌、紫外线照射、药物熏蒸等已远远不能满足人们的需要,有效而彻底的射线灭菌方法已成为国内外进行食品保鲜和消毒灭菌的重要手段之一。

  辐照应用技术是利用核辐射或射线辐射与物质相互作用所产生的物理效应、化学效应和生物效应,对被辐照物品进行处理,以达到预定的目标。如材料改性、食品保鲜、消毒灭菌、生物变异等。辐照杀菌是基于电离辐射在物质内经过直接和间接作用,引起生物体内DNA失活的一种生物效应。当被照射食品通过高能电子束辐照区时会吸收剂量,当电子束剂量达到足够的剂量后,被辐照物品中的生物细菌就会被全部杀死。

  食品辐照与其他众多的食品保藏方法相比的优点在于:第一,可以杀菌、消毒,降低食品病原菌的污染,通过辐照可以杀灭影响公共健康的致病微生物和寄生虫、消灭谷物和其他贮存物品的虫害。第二,食品的辐照处理是在常温下进行,特别适用于要保持原有风味的食品和含芳香性成分食品的杀菌和消毒,如对调味品和脱水蔬菜消毒灭菌。第三,能耗低,无毒物残留,无污染。第四,辐照鲜活食品可以促进早熟,抑制发芽,减少农产食品腐烂和损失。通过辐照可以抑制球茎、块茎、根茎作物发芽;推迟水果和蔬菜的成熟期、凋谢期和微生物腐败期,延长保鲜期;控制水果和蔬菜的虫害,以便达到隔离目的;通过辐照可以减少肉、家禽、海产品、鱼等食品中腐败微生物的数目,延长其冷藏销售期。

  关于食品辐照安全性的国际讨论和实验早在20世纪60年代就已开始,经过20多年的实践,联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(IAEA)和世界卫生组织(WHO)于1980年得出结论:经10kGy以下剂量的辐照处理,任何食品在安全性上都不存在问题,不存在毒理学、营养学和微生物学问题。

  1997年,FAO/IAEA/WHO高剂量研究小组宣布,“超过10KGy高剂量辐照食品也是安全的”。1997年9月又宣布以病人所用食物为对象的75KGy灭菌剂量在安全上也没有问题。1999年在日内瓦,上述组织的联合报告中指出:“在当前技术可达到的任何剂量的处理下,这些食品都是安全的和具有营养适宜性的。”1999年10月,FAO/IAEA/WHO在土耳其召开的通过辐照加工确保食品安全和质量的国际大会上的公告中,发布了“不必要设置一个更高剂量上限”的结论。这些决定都是根据大量动植物毒性试验和辐照产物研究结果得出的,都是极具权威性的结论。

  目前,辐照杀菌技术在熟畜禽肉类、冷冻包装畜禽肉类、方便面调料、干果、水果、豆类、谷类及其制品,以及脱水蔬菜、动物用饲料及原料、酒类、农作物种子、中成药、中西药原材料等方面都得到了推广应用。此外,还用于一次性医用手套、医用纱布、手术刀等医疗用品的辐照消毒灭菌。

  辐照灭菌使用的射线可以来自放射性同位素源产生的射线、加速器产生的高能电子束或电子束打靶产生的X射线。

  电子加速器是最主要的辐射源之一,广泛应用于工业、农业、医疗卫生、环保等领域,已形成一个非常重要的产业,即辐射加工产业。与传统的钴源辐照装置相比,10MeV大功率电子辐照加速器产生的射线具有高功效、确保高度无菌、高可靠性、对制造和包装材料具有广泛选择性、无需储存、连续加工、不要求周期性多次灭菌及冷加工、无核废源处理、射线定向辐照、不危害环境等特点,被誉为“绿色加工”装置,是符合可持续发展要求的理想辐射源,采用高能大功率电子加速器作为辐照装置是辐射加工产业发展的必然趋势。一台10MeV/15kW的电子辐照加速器可相当于100万~150万居里当量的钴源(1居里造价20元)。

  目前,俄罗斯圣彼得堡电物理研究所已研制出10MeV/8~12kW工业辐照电子加速器,美国TITAN公司研制出10MeV/15kW电子辐照加速器,日本三菱重工研制出10MeV/25kW电子辐照加速器。它们广泛应用于辐照加工和消毒灭菌。国内的电子辐照加速器,目前正朝着高能大功率的方向发展,我国多家科研机构也在进行高能大功率电子加速器辐照装置的研究。

  以电子加速器产生的高能电子束灭菌的方法正在成为发展趋势,一台10MeV/15kW高能大功率电子辐照加速器,每年开机5000小时,就相当于一座装量为100万~150万居里钴源辐照装置。每年可辐照产品3万余吨,可实现年收入约2000万元。目前,在我国国民经济总产值中核技术的贡献还不高,相信随着高能大功率电子加速器辐照装置的推广,核技术将会更多地应用到我们的生活之中。

  在核技术应用产业的发展中,电子加速器是辐射加工产业的基础和关键。10MeV/15kW高能大功率电子加速器辐装照置是我国第一台按欧洲标准建立起来的、具有多项自主知识产权的高能大功率加速器辐照装置系统。加速器装置主要由电子枪、加速管、微波传输系统、调制器系统、机械支撑系统、真空系统、电子束聚焦系统、控制系统、恒温水冷系统、束流扫描系统等组成,该系统装置的研制成功和投入试运行突破了多项关键技术。包括解决了大功率、长脉冲、高重复频率脉冲高压调制器技术,解决了高效率束流加速、微波传输与监控技术,解决了大功率、复杂部件的冷却技术,解决了加速器辐照装置应用的一体化计算机自动控制和安全联锁保护技术。

  核技术应用的安全性是至关重要的,通过设置开机前警铃预告、开机时的警灯提示、紧急情况下的急停钮和个人与系统的超剂量报警等,确保了操作辐照加速器装置系统的技术人员的安全。同时,通过设置高压过流的保护连锁,水压、过压和欠压连锁,真空连锁等,确保整套装置在安全连锁状态下运行,可以说10MeV/15kW高能大功率电子加速器辐照装置的安全防护功能是很齐全的。高能大功率电子加速器辐照装置的研制成功,标志着我国已具备了提供高能大功率电子辐照加速器成套设备的自主设计生产能力,对优化我国辐照加工行业的产业结构、促进食品安全、提高经济效益、实现可持续发展有着重要意义。(本报记者 潘希/采访整理)