大镭

电子射线设备与辐照加工

陆锐锋

前言

新兴的辐照加工产业，由于其在食品安全、医疗灭菌、材料改性等应用领域的巨大贡献，曾被认为是最具发展潜力和发展速度的行业之一；2004年初，国家发改委数次发文大力鼓励支持放射性同位素、电子加速器用于工业辐照，称之为“民用非动力核技术高技术产业化应用”。但是十多年过去了，这一行业的发展并没有像我们想象的那么快，一方面，全国一百多家钴源辐照中心、几十家加速器辐照中心任务不饱满，互相竞争压价；另一方面，大量的食品生产企业苦于灭菌问题难以解决、大量的医用敷料生产企业还在用有毒致癌的环氧乙烷灭菌。这里面，辐射加工的射线源问题显然是一个重要的瓶颈。

辐照加工射线源分析

钴60辐照装置

我们都知道辐照加工射线源主要有钴60和电子加速器。对于钴源，其γ射线穿透力强、均匀度好、运行可靠性好等仍是其突出的优点；但其审批和安全管理的困难、高昂的购源和定期补源费用、射线利用率低等难以回避的问题严重限制了它的应用普及，特别是难以承受的空置损失。在当前辐照装置不断普及，辐照加工货源难以保证的情况下，空置成本的分摊将使钴60装置陷入越来越困难的境地。而且，其特性所决定的以辐照中心集中运行的商业模式有有着很大的局限性。所以，指望多建钴60装置推进辐照加工业的快速发展显然是与现实有差距的。

电子加速器

这里专指高能量（10MeV）的专用于食品、医用敷料等产品辐照的高功率电子射线源，以电子直线加速器为主。

电子加速器射线定向集中照射，能量利用率高，造价较低，作为Ⅱ类射线源，审批和管理相对简单，在辐照加工成本方面有着较大的优势；不足之处是β射线穿透力欠缺，但对于医用敷料、成品包装食品来说，问题并不大。而且，电子加速器有条件直接进入生产企业从事专属产品辐照加工，从根本上改变辐照加工传统商业模式，有条件快速推进辐照加工业的发展。

但是，电子加速器的普及应用却同样缓慢。根本原因在于设备的技术问题。

在现代科技水平背景下，直线加速器真算不上一套很复杂的系统，国内好几家科研单位、高校、企业都有能力建造起一套辐照加速器，但本质上却都是实验室产品装置。往往是依靠技术专家花好几年时间搭建起一套加速器辐照装置，要作为一项重大技术成果，还要请院士专家开个评审会。即使是进口的加速器设备，也同样是来几个专家和技术人员在现场一件件装配调试几个月再测量验收，出了故障得以上万元1小时的代价请国外专家过来维修。现在的问题是，从事辐照加工服务的是企业而不是科研或事业单位，如何掌握侍候好加速器这种复杂设备，如何承受故障和事故的风险，技术上是否受制于人，对于企业来说是首要考虑的问题。

直线加速器有大型电真空器件，有使用寿命，其参数会随时间缓慢变化，也有突发故障的风险；脉冲功率源存在强大的电磁脉冲干扰，精密部件与微电子器件、信息处理电路工作在非常恶劣的电磁环境中，简单的ms量级的PLC逻辑控制，许多技术细节上的不成熟，使加速器在辐照加工领域的普及还显得那样的步履维艰。很多地方在上辐照中心项目时还在首选钴60辐照装置。

用户对辐照加工的需求

辐照加工作为一种新兴的加工技术越来越被广大用户所认识，但被拒之门外的往往是成本、运输等原因，而不是效果、副作用、担心“辐射残留”等原因。

随着新食品安全法的实施，越来越多的食品生产企业都在寻找有效的食品灭菌方法以减少食品添加剂的用量；大量的医疗用品生产企业还在他们自己也认为污染和危害太大、不愿意长期使用的环氧乙烷熏蒸灭菌。为什么辐射灭菌还是不能大量普及，其重要原因还是成本和货物流转运输问题。目前将近每公斤0.5到1元的辐照灭菌成本对于附加值不高的食品制品来说是难以承受的；同样，比环氧乙烷灭菌高出几倍的医用产品辐照灭菌成本也是难以普及的重要原因。

货物的运输、装卸也是辐射加工成本的重要组成，按目前辐射加工流程模式，这一块还较难压缩。

企业是营利机构，他们需要的是用简单可靠低成本的方式达到产品提升、增值赢利的目的。所以，大幅度下降辐照加工的成本，是推进这一产业发展的重要因素。