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核辐照灭菌——核技术在抗疫战争中的独特贡献

2021-11-23 16:14     来源:度量衡认证培训     核辐照 放射源核技术辐照杀菌
核辐照灭菌

这是一种利用放射源或者射线装置产生的高能电离辐射杀灭细菌、病毒、微生物的先进灭绝技术。常用的射线源有两种,一种是钴60、铯137这类放射性同位素放射源;另一种是利用加速器加速电子撞击金属靶产生X射线的射线装置。


这个能量有多高呢?需要做一下对比,大气中分子运动能量一般为0.03电子伏特,一般构成碳基生物的基础化学键键能只有几个电子伏特,核爆炸中带电粒子的能量为零点几到3兆电子伏特。这样的高能射线可以在微生物内部产生一系列物理或化学反应,可以打断化学键,破坏蛋白质结构,也可以产生高活性自由基杀死细菌或病毒,从而达到抑制或杀死微生物的目的。

这种技术诞生于上世纪五十年代,几乎紧跟着核武器和核电的发展同步发展起来了。美国强生公司首先将其应用于医疗器械的消毒灭菌。随后,辐照灭菌还广泛应用于食品工业。目前粗略估计,在发达国家,辐照灭菌技术占食品、医疗卫生用品灭菌市场的80%以上,这是因为它具有传统灭菌技术难以比拟的优势。

对于医疗卫生用品,一般使用环氧乙烷灭菌法。环氧乙烷是一种有毒、易爆的有机物,但是它有广谱灭菌效果。需要灭菌的口罩、手术器械等拆开包装,在环氧乙烷气体中熏蒸一定时间即可达到良好的灭菌效果。环氧乙烷遇水会生成乙二醇,有一定毒性,因而不能用于食品灭菌。这种方法看起来也不错,但是生产周期有点长,因为经环氧乙烷熏蒸后的口罩需要静置7-14天,让残留的环氧乙烷挥发干净才能使用。疫情不等人,如果都用环氧乙烷灭菌,武汉的医院里恐怕很快就没有口罩和防护服用了。

这时候,辐照灭菌就显示出它的优势了。辐照灭菌速度极快,依据辐照源强度的不同,灭菌时间一般也就几十分钟到数小时不等。更重要的是,需要灭菌的产品都不用拆包装。γ射线和X射线的能量如此之高,包装上的塑料和纸对它们而言几乎是透明的。射线可以轻松穿透包装直达细菌等微生物,杀死它们后扬长而去,继续摧毁路径上其他微生物,颇有一种十步杀一人,千里不留行的感觉。不需要拆包装也就不需要重新包装,这避免了灭菌后的产品的二次污染风险。

现在的辐照灭菌装置是全自动化的,以医用防护服为例。工厂生产的防护服包装成箱,送到辐照灭菌厂。在这里,每个箱子上挂一个剂量计,用于核对本箱产品所受的辐照剂量。然后,类似机场行李输送带一样的自动输送装置会把他们挨个送进辐照室,接受γ射线或X射线的辐照。产品在辐照室内所走的路径、放置的位置以及停留的时间都经过计算,保证它们收到的辐照剂量符合灭菌技术要求。随后自动出来,直接装车运往医院等使用现场即可。效率之高完全秒杀所有其他灭菌方式。(注:2月12日,上万件一次性医用防护服从运抵北京金辉公司到完成灭菌等待运走,仅用了6小时。这是其他方法做不到的)

照灭菌后的产品会有放射性吗?

这个真没有!

辐照源钴60和铯137本身有放射性,高能电子束射线装置在工作的时候也有放射性,可是经它们辐照之后的产品是不带放射性的。

目前使用的辐照灭菌的电子束能量低于5兆电子伏特,钴60γ射线的能量是1.33兆电子伏特,它们能够破坏微生物结构从而杀死它们,但还不足以诱发核反应导致感生放射性。核物理中,导致稳定原子核活化、产生感生放射性的能量阈值是10兆电子伏特,高于此能量的射线会导致空气或者受辐照物质中的原子发生核反应,产生残留放射性。如果能量低于10兆电子伏特,无论辐照多大剂量都不会产生放射性的。这个结论是物理学计算的结果,也得到了自1950年起无数辐照科学研究和工业实践结果的证实,是值得信赖的。

除了医疗用品,辐射灭菌还用在哪些领域?

还有食品、药品、化妆品、玩具等,凡是与人接触需要灭菌的,都可以采用辐照灭菌。辐照灭菌广泛应用于各种农副产品、调味品、海鲜、水果的保鲜处理。1999年12月,美国出现了3000多起沙门氏菌感染,造成了一起严重的公共卫生事件,其原因就是进口芒果中含有沙门氏菌。而辐照灭菌可以有效杀灭沙门氏菌等常见的致病菌,即使它深藏于冷冻食品的内部。各种禽类、肉类、蔬菜、蘑菇、谷物都可以使用辐照灭菌。不用解冻、不用开封,照完就走,效率极高。经辐照灭菌的密封肉制品在室温下储存两年仍可保持品质,效果显著。

中国核能高质量发展大会

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