讓核能為人類撒下陽光

編輯 柯妍

廣島上空巨大的蘑菇云讓全世界都認識了核能的威力。戰爭的陰霾煙消云散之后，核能的和平利用為人類未來的新生活撒下了一縷陽光。特別是近年來，為了保護人類的生存環境，大力發展以核能為代表的清潔能源已成為全世界的共識。在美國和日本的國民經濟總產值中，核技術的貢獻約占3％—4％，美國核技術產業的年產值約為3500億美元，日本約為1500億美元，而我國的核技術應用產業年產值為386億，僅占國民經濟總產值的0．4％。

放射性同位素工業是核工業的一個重要分支。放射性同位素技術應用于工、農、醫中而產生出工業同位素示蹤、放射性診斷和治療、輻射育種和輻射加工工業等行業。輻射加工被稱為同位素工業中的輕工業。全世界輻射加工的年產值為200億，每年以20％的速度增長。用于輻射加工的電子加速器超過1000臺，總功率約為45MW，Co60輻照裝置220座，強度約1億居里。

同位素在衰變時釋放出射線，發生核輻射，當核輻射直接或間接的使物質產生電離就是電離輻射。輻射加工是利用電離輻射為手段對物質和材料進行加工處理的一門技術。這門技術涉及到物理學、化學、輻射化學、生物化學、輻射生物學、食品學、遺傳學和微生物學，是一門綜合應用科學技術。目前，輻射加工已在醫療衛生用品、藥品的滅菌和消毒、食品保存、抑制農作物發芽、酒醇化、三廢處理、交聯線纜、熱縮材料、橡膠硫化、泡沫塑料、表面固化、中子嬗變摻雜單晶硅等領域取得顯著成效，形成了產業規模。

輻射加工業的特點及發展前景

輻射加工行業的蓬勃發展，依賴于輻射加工技術的諸多優點：一是輻射加工可在常溫下進行，適用于對熱敏感的產品；二是輻射的穿透性強，作用均勻徹底；三是無殘留；四是輻射源發射射線的能量及強度穩定可靠，易于控制；五是操作簡便，速度快，易于實現工藝的自動化六是不易污染環境。輻射加工為諸多行業的生產帶來了重要的技術變革，也因此而成為代表高科技的朝陽產業。

輻射加工的設備

輻射加工的設備通常有兩類：一種是電子加速器，它的優點是易于控制，缺點是電子射線的穿透性差(與γ射線比)，不易到達物質的深層。另一種是鈷60-γ輻射裝置，這是我國目前最普通的輻射加工設備，它的優點是穿透性好，可形成較均勻的劑量場。

輻射加工的范圍及應用

醫療衛生用品的消毒和滅菌

這種處理的目的是殺滅醫療衛生用品中的致病微生物(消毒)或所有微生物(滅菌)，電離輻射可使微生物的核糖核酸、蛋白質及酶變性、失活，使其致死。同時也可電離微生物細胞中的水分子，所產生的自由基與核糖核酸、蛋白質及酶發生氧化還原反應，也可致死微生物。

當前，用于醫療衛生用品的消毒和滅菌的方法有十幾種，如：還氧乙烷、高壓蒸汽、微波、膜過濾、高頻極化等，其中，以輻射(以鈷－60γ輻射為主)和環氧乙烷占的市場份額最大。環氧乙烷滅菌產生的廢氣可能污染環境，被滅菌產品中的殘留化學物質對人有致畸致癌的作用，因此，環氧乙烷滅菌醫療衛生用品在歐、美國家受到限制。輻射方法的優點是消毒、滅菌徹底，節省能源，不污染環境，無殘留物、操作簡便且是冷處理，特別適合風險高和滅菌要求高的醫療用品。

1956年美國Ethicon公司首次采用電子加速器進行手術縫合線和一次性使用注射器及針頭的滅菌實驗，60年代，澳、英、法等國家工業化的輻照裝置相繼投入運行。經過40-50年的發展，目前，全世界45個國家的220座輻照源中80％用于輻照醫療衛生產品。在美國、日本、歐洲(德國除外)，60％的醫療衛生用品采用輻射處理。1989年我國建立了第一個醫療用品輻射消毒實驗開發基地，即北京射線應用研究中心。但由于種種原因，我國醫療衛生用品的輻射加工量僅占全部輻射加工量的10％-20％。

可輻射加工處理的醫療衛生用品有上千種，如：人工關節、人造皮膚、注射器、輸液器、外科手套、外科敷料、紗布、衛生巾、手術器械、手術衣等。隨著醫療事業的發展，人民醫療衛生水平的提高及對傳染病控制的加強，醫療衛生用品的滅菌需求將不斷增大。特別是，在各種物理化學消毒滅菌方法的誘變下，微生物世界不斷產生新種，被篩選出新種耐受消毒滅菌方法的抗性也在不斷增強，Y輻射能夠破壞微生物分子的各級結構，徹底殺滅微生物，是有效的滅菌方法，因而在保護人民健康、預防和控制傳染病中將起到越來越重要的作用。

藥品的消毒和滅菌

這種處理的目的是殺滅藥品中的致病微生物(消毒)或所有微生物(滅菌)?？诜幰话悴捎孟?，創傷及無菌體腔用藥一般采用滅菌。在我國，成產業規模輻照的品種主要是中藥。

1978年以來，國家科委在“六五”、“七五”、“八五”三個五年計劃中組織了15年中藥輻照的研究，從事中藥研究、檢測、生產和輻射加工的28個單位參加了研究工作，先后對204種藥材、44種單品蜜丸、74種中成藥及54種化學成分單體進行了60Co-γ射線輻照前后的質量考察，對其中部分品種作了化學、藥理、毒理研究。對部分中成藥有效成分輻照前后的變化作了考察。對6種藥材、7種化學成分單體及3種成藥附加劑的輻解產物作了深入研究。研究結果肯定了輻照滅菌效果。依據以上研究成果，衛生部制定了中藥輻照規范。中藥輻射消毒方法的設立在中藥微生物標準設立之初為中藥消毒提供了一個有效的、不可缺少的方法。事實上，中藥材的輻射消毒已成為中藥加工的一道工序，近20年來，中藥輻照一直在輻射加工中占有較大的比重。

隨著技術進步，現在用于藥品消毒滅菌的方法有近10種之多，如：低溫等離子技術、高頻極化技術、超高靜壓技術、膜過濾技術等，但還沒有一種技術像輻射加工技術這樣，就其在加工藥品中的應用，經過如此系統的、大規模的研究和論證。

食品保存

輻照食品的目的是提高食品衛生質量，延長保存期。食品輻照的優點很多：一是節能，與冷藏相比較，輻射加工的耗能要低十幾至幾十倍．二是環保。核能是清潔能源；三是方便快捷高效。輻照裝置可以連續、大批量地處理各種包裝的產品，支持工業化的規模生產；四是保持食品風味。由于冷消毒，所以口味破壞較熱加工少；五是安全，沒有殘留。

從20世紀50年代開始，許多國家都開始了食品輻照的研究。1961年聯合國FAO／IAEA／WHO三個組織正式成立食品輻照安全聯合專家委員會。經過近半個世紀的研究與論證，1999年FAO／IAEA／WHO正式宣布：“在當前技術可達到的任何劑量的處理下，這些食品都是安全的和具有營養適宜性”。到2003年，已有52個國家批準了輻照食品，其中，33個國家實現了產業化。

食品輻照的發展受到了頻發的食品中毒事件的推動。1993年美國發生了因漢堡牛肉餅引發火腸桿菌0157：H7感染，造成700多人發病，4人死亡的事件，導致美國FDA批準紅肉輻照。繼而發生的單核細胞增生李斯特氏菌感染、瘋牛病、禽流感都是由食品不潔引起的。1994年世界衛生組織發表的專題研究報告《輻照食品在安全和營養上的有效性》指出：在發展中國家有高達70％的腹瀉病例是由食物傳染的，患食品傳染病而死亡的人數約占總死亡人數的25％。許多國家已把食品輻照作為預防食源性疾病的一種有效手段。

我國從1958年開始食品輻照研究，1984年食品輻照商業化開始啟動，1994年衛生部批準了18種輻照食品的衛生標準，1997年公布了6類輻照食品的衛生標準。1999年食品輻照量達8．6萬噸，2002年超過10萬噸，位居世界首位。

輻照食品的種類有：花粉、熟畜禽肉、干果果脯、香辛料、新鮮水果、蔬菜類、冷凍包裝畜禽肉、豆類、谷類及其制品、薯干酒等。除此之外還有近年發展起來的功能食品，如：保健茶、螺旋藻、靈芝孢子粉、龜鱉蛇制品及減肥茶等。輻照食品的種類之多遍及了人們日常食品的各個角落，而且已形成產業化規模。由此可見，輻照技術在食品安全中起著重要作用。

輻照滅菌的食品還可為宇航員和免疫缺陷癥患者服務。宇航員食用無菌食品是為了避免污染外太空。免疫缺陷癥患者食用無菌產品是為了不因食品引起感染。

輻照技術還用于處理飼料，無菌飼料喂養醫學實驗的無菌動物；消毒飼料減少飼料中添加的抗生素以提高畜禽肉的質量。

殺蟲及抑制農作物發芽、延長保存期

中國是農業大國，農副產品在儲藏中的損失巨大，被蟲吃掉、霉變和發酵是主要原因。據《中國糧食儲藏大全》記載，我國的儲糧害蟲有128種。輻照殺蟲是很成熟的技術，除此之外，輻照雄性昆蟲，導致不育后，放歸自然，與雌蟲產生不能發育的卵，造成昆蟲滅絕，此技術曾經在墨西哥、美國、智利等國家成功的用于殺滅和控制地中海蠅。我國也曾用此技術以控制棉鈴蟲。

中國每年進口糧食2000多萬噸，還有其他農副產品，IAEA鼓勵各國家在進口檢疫中使用輻照技術，我國在杜絕進口小麥中的矮星黑穗病中使用了輻照技術。今后，輻照技術在避免病蟲害進口和處理進口農副產品中會大有作為。

實驗證明，輻照能夠明顯降低種子的呼吸強度，從而推遲成熟期的到來，達到延長貯存期的目的；輻照還可以干擾農作物體中ATP的合成，使細胞核酸減少，從而抑制生物體發芽。因此，抑制發芽和延長貯存期是輻射技術在農業上的應用。輻照土豆、大蒜，抑制發芽，在土豆大蒜的產區已被普遍應用。

此外，輻照酒以縮短醇化的時間是輻照技術的另一個應用，我國曾經做過大量的酒輻照的研究和商業化嘗試。

輻射化工

輻射化工是利用電離輻射作用于物質產生的化學變化達到材料改性目的的加工方法。這種方法的優點是：不需要催化劑，反應可以在常溫下進行，而且，核能無污染、高效、節能。輻射化工產品涉及到電子通訊、電力交通、石油化工、航空航天和三廢污染治理等諸多方面。

輻射材料改性依發生反應的種類不同而分為輻射交聯、輻射聚合、輻射固化、輻射降解。輻射交聯已產業化，其產品有電線電纜、熱收縮產品、輪胎、聚烯烴發泡材料、表面涂層固化、高分子PTC元件等。這些產品的產值占輻射化工年總產值的95％以上。輻射聚合的主產品是水性乳膠和離子交換膜，作為家具、木地板的環保涂料有很好的產業化前景。輻射固化主要用于表面涂層加工，在一些國家已形成產業規模。輻射降解主要用于天然高聚物、廢塑料、橡膠的再利用，由于成本較高，尚未產業化。

在美國，輻射化工產品在軍工中使用最早且用量最大，之后，逐漸發展到民用的通訊、電力、能源等市場。1998年北美輻射硫化輪胎的產值達到135億美元。在日本，輻射硫化的輪胎對日本的汽車工業有著極大的貢獻。在亞洲地區，耐熱線纜、熱縮材料、輪胎也已形成了產業規模。

我國輻射化工產業自80年代起步至今已有20余年了，目前，從事輻射化工生產和研究的機構有60多家，到2002年底，我國輻射化工產品的產值已接近27億，其中交聯電信電纜和熱收縮材料占輻射化工總產值的80％。與國外發達國家比，我國的輻射化工產業的規模小、產品種類少。在我國經濟迅速發展的背景下，輻射化工業存在著極大的市場空間，如：輻射交聯電線電纜面對著新型建筑用線、汽車用線、船用線、電力電纜、核電站高性能電纜等市場，熱縮材料面對著信息化向農村的推進、國防事業的進步，醫療制度的改革、西氣東輸及國際石油管道的建設等市場，環保涂料每年有100萬噸的需求。

除此之外，將輻射技術用于制造納米材料是輻射技術的新應用，制造出的納米金屬等產品廣泛應用于電子、醫藥、化工、軍事、航天航空及生物醫學中。

三廢處理

輻射火力發電廠煙道氣脫硫脫硝，輻射能被煙道氣中的水份、氧及氮吸收，生成的自由基可加速氧化反應，從而有效地消除煙道氣中的污染物。輻射廢水去除有機氯和重金屬，在很多國家都有這種示范工廠。德國、美國、日本、印度及阿根廷都建有鈷－60污泥處理廠。韓國大丘印染聯合業1998建立了輻射污水處理廠。

我國有2000多座火力發電廠可做輻射處理廢氣，有3000億元的市場規模。此外醫療垃圾的輻射無害化處理也是三廢處理的一個新的方向。

毛皮、煙草、文物等的保存

使用輻射技術處理毛皮、煙草及文物，以達到延長保存期的目的。輻射煙草的目的主要是除霉菌，也有報道稱，輻射處理過的煙草焦油量降低。毛皮及文物的輻射主要是殺滅各種微生物以阻止微生物對毛皮和文物的侵蝕。

總之，輻射加工是一種環保的、使用新型能源的、可廣泛應用于各行業的技術，全面落實以人為本、全面協調可持續發展的科學發展觀，必將為其開拓廣泛的發展前景。

(本文由北京市射線應用研究中心供稿)