【導(dǎo)讀】10MeV、10kW電子輻照加速器。合肥中科大愛克科技有限公司。10MeV、10kW電子輻照加速器KD-LINAC-10項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

　　

【正文】 射性射線，如若在使用時，突然停電，那將是一件災(zāi)難性事件。 2021 年 6 月河南杞縣的鈷源卡源和 2021 年 12 月廣東番禹鈷源卡源，都上升成公眾安全事件，特別是河南杞縣，民眾大量外逃，造成了極其惡劣的社會影響。而且由于它存在有半衰期特性其半衰期為 年，即每 年源的射線強(qiáng)度減少一半，因此過一定時間該源就不好用了， 或進(jìn)行源的補(bǔ)充或處理掉，這不但其處理價格昂貴且對環(huán)境會帶來嚴(yán)重的污染。 具有以下劣勢： 電子線的穿透深度小于鈷 60 的伽瑪射線； 機(jī)器運(yùn)行維護(hù)比鈷源復(fù)雜。 本項(xiàng)目的實(shí)施不僅能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益 ,也能獲得很好的社會效益 ,通過實(shí)施該項(xiàng)目可以帶來以下社會效益 : 提供就業(yè)機(jī)會 ,形成新的產(chǎn)業(yè) ,帶動相關(guān)加工業(yè)。 提高食品的安全性和產(chǎn)品檔次，促進(jìn)出口，提高收益。 用輻照法代替化學(xué)法對食品和醫(yī)療用品，衛(wèi)生用品的消毒，有利與環(huán)保，對含菌廢棄物10MeV、 10kW 電子輻照加速器 KDLINAC10 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 十五 的處理有利于環(huán)境安全。 可以為科研和國防建設(shè)做出貢獻(xiàn)。 本項(xiàng)目的風(fēng)險初步分析 本項(xiàng)目的競爭對手還是很強(qiáng)大的，其中有兩家上市公司，盡管實(shí)驗(yàn)室在核心部件加速管的生產(chǎn)上占有一定的優(yōu)勢，但是，并沒有絕對優(yōu)勢，隨著大家的投入不斷加大，競爭會越來越激烈，彼此之間的分工和傳統(tǒng)市場也會打破，競爭的加劇將導(dǎo)致價格大戰(zhàn)，最終造成效益下降。另外，大功率速調(diào)管換依賴進(jìn)口，進(jìn)口的周期也很長，國際上只有少數(shù)幾家生產(chǎn)，出品的時間不長，質(zhì)量也沒有經(jīng)過長時期的考驗(yàn)。在功率較小時面臨已有鈷源的競爭。對于生產(chǎn)單位來說，技術(shù)掌握上比鈷源困難，故障率也會高于鈷源。 10MeV、 10kW 電子輻照加速器 KDLINAC10 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 十六 第 2章 項(xiàng)目背景和發(fā)展概況 167。 項(xiàng)目提出的背景 167。 國家或行業(yè)發(fā)展規(guī)劃 在上世紀(jì)六十年代 ,美國西歐等發(fā)達(dá)國家的輻射加工產(chǎn)業(yè)就進(jìn)入了快速發(fā)展期 ,但是由于對食品和農(nóng)副產(chǎn)品在輻照后的安全性積累的數(shù)據(jù)較少 ,時間也較短 ,加之公眾對核的畏懼心理 ,所以對食品和農(nóng)副產(chǎn)品的輻照加工一度減少并受到限制 ,但是七十年代末期 ,尤其是進(jìn)入八十年代后 ,經(jīng)過長期的研究和數(shù)據(jù)積累 , 食品和農(nóng)副產(chǎn)品的輻照加工的安全性得到了科學(xué)的確認(rèn) , “輻照食品安全性聯(lián)合專家委員會 ”，于 1980 年正式向全世界提出： “任何食物受到 10kGY 以下照射量的輻照，都不會因輻照引起毒性危害。因此，用輻照方法處理的食物是衛(wèi)生安全的，不再需要 進(jìn)行毒理學(xué)方面的檢驗(yàn)，同時在營養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)上也是安全的 ”。 1997 年，該委員會高劑量研究小組宣告超過 10kGY 高劑量輻射也是安全的。這些結(jié)論極大地推動了世界各國輻照產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)已為國際上接受。中國也早在 1958 年就進(jìn)行了輻照土豆的人體實(shí)驗(yàn)，后在國家科委和衛(wèi)生部的組織領(lǐng)導(dǎo)下， “五五 ”期間進(jìn)行了多項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)，包括終生和傳代實(shí)驗(yàn)； “六五 ”期間進(jìn)行了四百余人的人體試食實(shí)驗(yàn)，并制定了七項(xiàng)輻照食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)； “八五 ”期間，又在前者工作基礎(chǔ)上進(jìn)行了：（ 1）輻照食品類別標(biāo)準(zhǔn)的制定（糧食類、果蔬類、熟肉類、冷凍畜禽類、干果 果脯、調(diào)味品味）；（ 2）輻照食品鑒別方法的研究。 1997 年 6 月正式頒布了六大類七大項(xiàng)輻照食品的國家標(biāo)準(zhǔn)。即： 《輻照熟畜禽肉類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 《輻照干果、果脯類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 《輻照香辛料類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 《輻照新鮮水果、蔬菜類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 《輻照冷凍包裝畜禽肉類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 《輻照豆類、谷類及其制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 北美、歐洲的輻照加工產(chǎn)品應(yīng)用已十 分廣泛，亞洲、南美洲甚至比較落后的非洲，都相繼有不少裝置投入使用，年產(chǎn)值高達(dá)數(shù)千億美元。如美國九十年代中期產(chǎn)值已超過兩千億美元，為核電（ 730 億美元）的 倍，占美國 GDP 的 %，并創(chuàng)造約 370 萬個就業(yè)崗位，是核電的 倍。近幾年來，輻射加工技術(shù)在配方、抗氧劑、交聯(lián)機(jī)理、性能檢測等方面的研究正向更深、更寬的方向發(fā)展，在材料科學(xué)、生命科學(xué)、生物工程、環(huán)境保護(hù)、營養(yǎng)學(xué)、醫(yī)療科學(xué)、電子工程、航空航天、地質(zhì)、石油化工等方面已取得重要成果。因此輻射加工技術(shù)正在突破傳統(tǒng)的應(yīng)用格局，向科技前沿和生產(chǎn)廣度滲透，形成 許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。 10MeV、 10kW 電子輻照加速器 KDLINAC10 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 十七 我國輻射加工產(chǎn)業(yè)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)。近十幾年來，在改革開放大環(huán)境影響下，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展較快，年均以 20%的速度增長。目前投入使用的電子加速器生產(chǎn)線 49 條，束功率達(dá) 2830kW，加上鈷源裝置，年加工物品超過 70 億元產(chǎn)值，在國民經(jīng)濟(jì)中占有一席之地。然而，與發(fā)達(dá)國家相比較，我國的輻射加工產(chǎn)業(yè)差距明顯，主要是產(chǎn)品品種少，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，許多重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域尚屬空白，不適應(yīng)市場需求。 改革開放以來，核技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域的應(yīng)用都有較大的發(fā)展。目前，中國從事核應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)的企事業(yè)單位有 300 多家，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到年總產(chǎn)值 150 多億元。進(jìn)入 90 年代以來，工業(yè)用電子加速器、工業(yè)鈷源的實(shí)際裝源量的年均增長速度維持在 20%以上，是世界上發(fā)展最快的國家之一。核技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)取得一批重要成果，核技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加快。海關(guān)集裝箱電子束監(jiān)測系統(tǒng)、信件電子束滅菌裝置等一批裝置研制成功，為打擊走私和反恐活動提供了新型有效的技術(shù)手段。核技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)的各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了卓越成就，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)效益。中國有近 400 家醫(yī)院擁有電子直線加速器，核醫(yī)學(xué)得到普及和推廣，為提高人民健康水平做出了 積極貢獻(xiàn)。 電子直線加速器的使用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域 ,其中目前最多使用的領(lǐng)域是醫(yī)院的癌癥治療 ,其次是工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的輻照加工 ,輻照改性和工業(yè)探傷 ,最近幾年發(fā)展起來的射線的無損檢查 ,如海關(guān)集裝箱檢查等也可以歸到工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 ,直線加速器的應(yīng)用在以上兩個領(lǐng)域已得到了普遍認(rèn)同和普及 ,已進(jìn)入了穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段 ,目前主要是擴(kuò)大規(guī)模和更新?lián)Q代以便更多更好地滿足日益增長的需求。食品的輻照保鮮和殺蟲滅菌 ,衛(wèi)生用品和材料的消毒滅菌 ,郵政信件 ,文件紙張的消毒滅菌 ,醫(yī)療 ,生化廢棄物 ,含菌廢水等的安全處理等目前在發(fā)達(dá)國家有些 已經(jīng)得到應(yīng)用 ,如食品的輻照保鮮和殺蟲滅菌 ,但是在我國 ,很多的應(yīng)用不但落后于發(fā)達(dá)國家 ,甚至落后于部分欠發(fā)達(dá)國家如一些非洲國家 , 有些正在開始使用 ,如信件消毒滅菌 ,值得一提的是我國科學(xué)家在美國“ ”事件后，恐怖分子通過郵件惡意傳播炭疽菌毒 ,危害人的生命安全事件發(fā)生后幾個月內(nèi)即研制成功專用郵件消毒滅菌加速器裝置 ,我們承擔(dān)了核心部件加速管的研制。此裝置已在我國的重要部門和大型會議、活動的安全保衛(wèi)工作中發(fā)揮作用 ,美國則通過緊急征用食品輻照裝置對疑似郵件進(jìn)行處理 ,以確保安全。表一給出了電子直線加速器在食品、醫(yī)藥、 衛(wèi)生材料等領(lǐng)域的使用情況。 表一、電子直線加速器在食品領(lǐng)域的使用情況簡表 序號 輻照目的 輻照物品 1 殺蟲滅菌 (殺滅沙門氏菌、弓形漿蟲卵、O157 病毒、瘋牛病、禽流感等 ) 畜禽肉類及其制品 ,如冷凍肉類、火腿腸、罐頭、熟食 水產(chǎn)品類：魚、蝦、蟹、貝類等 方便食品、飲料等 10MeV、 10kW 電子輻照加速器 KDLINAC10 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 十八 豆制品 中藥材等 2 殺蟲、防霉（尤其是殺滅黃曲霉素） 糧食、飼料等 3 殺蟲、滅菌、保鮮 新鮮水果、干果等 調(diào)味品 4 改善品質(zhì) 牛肉等經(jīng)過輻照纖維變細(xì)，口感變嫩 5 抑制發(fā)芽 大蒜、洋蔥、土豆、生姜等 6 儲存保鮮 延 長新鮮水果、蔬菜保鮮期和上貨架期 ,如蘋果、荔枝、花菜等 7 推遲后熟 番茄、蘑菇、冬筍等 8 毒素降解 畜禽肉、水產(chǎn)品等的毒素 ,如所含氯霉素降解等 9 進(jìn)出口要求的其它消毒、滅菌 寵物食品、飼料、兒童玩具等 10 消毒滅菌 醫(yī)療器械和衛(wèi)生材料 ,如胃鏡導(dǎo)管、一次性醫(yī)療用品、手術(shù)包、手術(shù)服、帶入無菌室的用品等。 11 廢棄物安全消毒 各種含有病菌的廢棄物的消毒 ,如愛滋、非碘等傳染病人使用過的醫(yī)療、生活廢棄物。 中成藥輻照 中成藥輻照滅菌研究，我國上一世紀(jì)六十年代已經(jīng)開始。 1978 年原國家科委組織，由 中國醫(yī)藥工業(yè)公司和中國藥材公司負(fù)責(zé)，進(jìn)行了“鈷 60γ射線輻照中藥滅菌工藝和質(zhì)量評價研究”，此項(xiàng)研究 1985 年結(jié)束，結(jié)論是輻照滅菌效果顯著，對中藥質(zhì)量基本上無影響，輻照后中藥不產(chǎn)生射線殘留和有毒有害物質(zhì)。 中成藥輻照滅菌的商業(yè)化，我國上世紀(jì) 70 年代末已經(jīng)開始，其輻照量占輻照中心首位。1988 年春節(jié)上海甲肝流行，引起一次性醫(yī)療器械輻照滅菌的“大革命”，中成藥輻照滅菌的輻照量降為第二； 1995 年快餐食品調(diào)味料的輻照滅菌，保健食品和即食食品小包裝輻照滅菌，以及加入 WTO 后的水產(chǎn)品，出口食品輻照滅菌數(shù)量迅速上升，便使 其又降為第三位；近年來出口寵物飼料的大量發(fā)展和輻照輻射化工產(chǎn)品的數(shù)量大大增加，在沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)中成10MeV、 10kW 電子輻照加速器 KDLINAC10 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 十九 藥輻照滅菌的數(shù)量已降為第五位，其份額占輻照加工服務(wù)費(fèi)的 10%左右。但是在我國邊緣地區(qū)如海南、云南、貴州、內(nèi)蒙、黑龍江以及中成藥產(chǎn)區(qū)湖南、湖北、四川、廣西等地區(qū)，中成藥輻照量仍占總輻照量的 30%，甚至 50%。可見中成藥輻照滅菌在我國輻照加工行業(yè)中至今還占十分重要地位。 我國藥典附錄 XⅦ：滅菌法，第四條輻照滅菌法規(guī)定：。不受輻射破壞的藥品均可應(yīng)用 . 衛(wèi)生部根據(jù)上述研究于 1997 年 5 月 21 日發(fā)出“關(guān)于發(fā)布《 鈷 60 輻照中成藥滅菌劑量標(biāo)準(zhǔn)》的通知，第 條規(guī)定中藥輻照滅菌的最大吸收量：散劑、片劑為 3kGy。丸劑為 5kGy；中藥原料 6kGy；”。 農(nóng)產(chǎn)品輻照 農(nóng)副產(chǎn)品輻照儲存時利用核技術(shù)開發(fā)出來的一種新型的儲存保鮮方法。其原理是：利用放射性核素（如鈷 60）放射出 γ射線，或利用電子加速器產(chǎn)出的電子束在一定劑量范圍內(nèi)輻照農(nóng)產(chǎn)品，殺其中害蟲，消除其中病原微生物，或抑制農(nóng)副產(chǎn)品中的某些生物活性或生理過程，從而達(dá)到農(nóng)副產(chǎn)品安全儲存或保險之目的。 輻照儲存的優(yōu)點(diǎn) （ 1）、 γ射線或電子束穿透力強(qiáng)，可以再不損壞原包裝情況下對 包裝物進(jìn)行輻照，并可通過控制輻照的劑量和工藝達(dá)到對物品輻照劑量的均勻度。 （ 2）、輻照加工通常是在常溫下，可以保持商品的新鮮狀態(tài)，并使其在感官性狀、質(zhì)地及色、香、味等方面同原商品相差無幾，尤其對不適于加熱、熏、蒸、濕煮的農(nóng)產(chǎn)品，也能用射線處理。 （ 3）、逐副產(chǎn)品輻照是物理加工過程，不需要添加任何化學(xué)藥物，沒有化學(xué)殘留和放射性污染。 （ 4）、可以改進(jìn)某些食品的工藝質(zhì)量，如面粉經(jīng)過輻照處理可提高烘烤質(zhì)量等 （ 5）、比傳統(tǒng)的加工方法（如熱加工和冷加工）節(jié)省能源。 （ 6）、由于輻照能徹底殺蟲滅菌。可作為一種特殊檢疫 措施。如美國加州柑橘、南非芒果、法國的香料等都考慮用輻照作為病蟲害的檢疫措施。 農(nóng)副產(chǎn)品輻照技術(shù)的使用范圍 （ 1）、糧食：我國糧食年蟲蛀損耗約為總產(chǎn)值的 10%，因此，消滅害蟲是保存糧食的關(guān)鍵。采用化學(xué)藥物殺蟲，存在熏蒸不均勻，殺蟲不徹底缺點(diǎn)并易造成殘留污染。利用輻照法10MeV、 10kW 電子輻照加速器 KDLINAC10 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 二十 能有效地抑制糧食中害蟲繁殖或徹底殺死害蟲，并且輻照處理不宜熏蒸的糧食制品（如面粉）會取得更好的效果。 （ 2）、蔬菜：一些蔬菜的特點(diǎn)是度過休眠期即發(fā)芽、消耗營養(yǎng)成分甚至腐爛變質(zhì)而失去食用價值、采用輻照處理可取得良好的效果。黃瓜易于腐爛黃化，輻 照處理后可安全地儲藏2 月以上；另外，番茄、蒜苔、生姜、苔菜、菜心、甜玉米等蔬菜經(jīng)過輻照后都可以延長儲存時間。 （ 3）、干鮮果品：蘋果、梨、大棗、荔枝、芒果、板栗、核桃、和銀杏等通過輻照處理都能取得殺蟲滅菌、減少霉?fàn)€、延緩后熟良好的效果。 （ 4）、肉類：肉類及其制品的輻照目的主要是：抑制或殺滅腐敗性微生物和致病性微生物，延長儲存保險期。如新鮮豬肉用隔水、隔氧性能好的食品包裝材料真空封裝，輻照處理后在常溫下儲存兩個月，其色澤、粘度、彈性、氣味等使用品質(zhì)近似新鮮豬肉。雞鴨肉、兔肉、牛肉、魚肉及其制品輻照貯藏技術(shù)也 得到了應(yīng)用。 輻照食品的安全性 目前，全世界已有許多臺電子束裝置的大型鈷源（最大的放射強(qiáng)度為 400 萬居里）用于輻照加工，每年加工產(chǎn)值超過 20 億美元，近幾年加工產(chǎn)值以 20％的速率在遞增。美國原子能委員會已研制出活動鈷源照射器，可在產(chǎn)地直接照射加工。俄羅斯也已利用 1 兆電子伏的加速器輻照谷物，每小時可照射 150 噸，害蟲殺死率達(dá) 100％。 我國早在 50 年代末就開始了輻射保藏研究， 70 年代后期在四川等地已開始小規(guī)模中試，1984 年批準(zhǔn)了馬鈴薯、洋蔥、大蒜等七種食品輻射保藏的試行衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。后來又有多種輻照食品通過技術(shù) 鑒定。四川等地輻照過的小麥存放三年仍然完好，而未經(jīng)照射的蟲蛀嚴(yán)重。用塑料袋封裝的新鮮豬肉輻照后，在盛夏季節(jié)可存放在常溫中兩個月不變質(zhì)。河南等地輻射保藏馬鈴薯、洋蔥、大蒜等，常溫下可保藏 8 個多月。新疆利用輻射保藏哈密瓜，可貯藏五個月，好果率達(dá) 85～ 88％，比未輻射的提高 32～ 55％，其色、香、味基本保持原樣。北京等地利用輻射保藏的紅香蕉蘋果，貯存 8 個月后好果率在 85～ 95％，未輻射的只有 40％。輻射處理對蘋果的糖分、有機(jī)酸、維生素 C 含量