[科普中国]-辐射加工

辐射加工是指利用γ射线和加速器产生的电子束辐照被加工物体，使其品质或性能得以改善的过程。辐射加工可以获得优质的化工材料，储存和保鲜食品，消毒医疗器材，处理环境污染物等，是20世纪70年代的一门新技术，也称辐射工艺。在高分子材料辐射改性、食品辐照保藏、卫生医疗用品的辐射消毒等方面，已有一些国家实现了工业化和商业化。

简史50年代初发现，聚乙烯辐射交联后耐热性能和机械性能等都有提高(见高分子辐照交联)，使高分子材料的辐射改性研究开始受到重视；50年代末第一个进入市场的辐射化学产品就是辐射交联的聚乙烯产品──电线和电缆。同时期的研究证明，辐照处理食品能杀灭病原菌和腐败菌，便于食品的保藏，而且还有抑制发芽和杀虫的效果。在此时期还发现，辐照处理的外科用羊肠缝合线消毒灭菌效果可靠，得到医学界的赞赏，开创了辐射消毒卫生医疗用品的新方法。

60年代以来，由于辐射化学和辐射生物学等基础研究的深入开展以及辐射源（钴60和电子加速器）的设计和生产日臻完善，使电离辐射应用发展成为一种加工手段，并用于工业生产。因此，在70年代初提出了辐射加工这一新名词。为促进这一新技术的推广应用，国际上从1976年开始，每二年召开一次国际辐射加工会议。

80年代初，辐射加工工业应用的钴60γ源最大的已达数百万居里级以上。加速器作为工业辐射源，由于控制方便，加上功率和稳定性不断提高，使用越来越多。1982年全世界用于辐射加工的大型钴源装置约110个,大功率电子束装置约 300个。辐射加工的总产值据80年统计，约以每年20%左右的速度增长，但年总产值仍然不大，其主要原因是：

①一次性投资较大，因此易被其他投资小的方法所取代；

②人们对原子能的利用总有恐惧心理1。

特点辐射加工技术具有下列特点：

①辐照过程不受温度影响，可以在低温下或室温下进行，因此辐照对象可以是气态、液态或固态；

②γ射线或能量高的电子束穿透力强，可均匀深入到物体内部，因此可以在已包装或封装的情况下进行加工处理；

③容易控制，适于连续操作；

④不必加其他化学试剂和催化剂，保证产品纯度；

⑤反应速率快，形成高效生产线。

发展我国辐射加工产业经过30多年的发展，产业化进程发展较快，已形成一定的能力，产业规模有了较快增长，年均增速超过15%，成为世界公认的发展最快国家。到2010年底，我国辐射加工产业规模已达到350亿元。

我国食品安全事件经常发生，对广大人民群众的生命健康构成了一定的威胁。传统的消毒方法已经不能很好的满足需求，而食品辐照消毒技术以独特的优势正逐渐应用于食品的消毒中。国家正在稳步推进医改，以解决老百姓看病难的问题，辐照治疗作为一种新型的医疗技术，正逐渐被人们接受。此外，辐射加工在汽车、化学建材、环保、新能源等领域的也会有较好的发展前景。

数据显示，截至2010年底，我国电子加速器装置已投入运行160台(套)，总功率9000kW。预计到2015年约为260台套，总功率约1.5万kW；已有150座γ辐照装置投入运行生产，总装源量4500万居里，预计到2015年达到180座，总装源量8000万居里。

应用由于辐射加工的独特优点，辐射化学工业产品的品种和数量不断增加，在高分子辐照交联、辐射裂解、辐射接枝、辐射聚合以及有机物的辐射合成等方面已有几十种产品。特别是高分子辐射改性方面，产品最多。其中聚乙烯绝缘层的辐射交联，已应用于电线、电缆的制造工艺中。这种辐射交联电线耐热、耐腐蚀性能好，可提高设备的可靠性，并使之小型化；已广泛用于航天、通信、汽车、家用电器等工业中的配线材料。辐射交联聚乙烯热收缩薄膜、薄板和管道，已用于包装材料、电缆接头等。用电子束辐照装置对木材、金属、纸张等表面涂层的固化有很多优点，如节能、无公害、占地面积小、生产速度快、涂层性能好等。辐射接枝可以改善层压制品的粘接性。例如，聚乙烯粉末辐照后与丙烯酸进行接枝，将接枝物压成薄膜再与铝箔层压，可作瓶盖等。用甲基丙烯酸甲酯等单体浸渍过的木材，辐照后加工形成木材－塑料复合材料，在尺寸稳定性、吸水性、强度、抗霉防腐、表面物理性能等方面都有显著改善，可用于制作地板、工艺品、运动器具等。在制造轮胎时，将生胶片进行辐照预处理使之发生轻度交联，最后得到的轮胎的机械性能和压缩后的回复率显著提高(电子加速器辐照)。

与化学交联相比，辐照交联的优点有：

①不仅可用于天然橡胶，而且也适用于各种合成橡胶；

②交联度容易调节；

③交联分布均匀。

用辐照处理食品以防止虫蛀、霉烂和发芽等，从而达到延长食品寿命和减少贮存中损失的目的，这是辐射加工的重要方面2。

医疗医疗用品的辐射消毒在欧美已成为一新兴的消毒工艺，而γ射线辐射源工业装置大部分用于这一领域。其优点主要为：

①辐射消毒是冷消毒法，特别适用于医药品，尤其是热敏性材料和塑料制品的消毒灭菌；

②穿透力强，可深入内部消毒，包括封装在玻璃、金属容器内的物品的消毒；

③封装后消毒，便于控制污染；

④大批量连续生产。

利用辐射对环境污染物进行处理，是受人重视的环境保护新技术。该技术的一些中间试验装置已成功地进行了运转。利用加速器电子束对钢铁厂排出的废气进行辐照，可除去二氧化硫和氧化氮气体，用氨水吸收辐照转化物还可制得硫酸铵和硝酸铵。生活污水和工业废水的辐射处理，除可以杀菌外，还能使许多有机和无机污染物改性、氧化或分解，从而使 BOD（生化需氧量）及COD（化学需氧量）值显著降低,可以对醛类、氰化物、有机汞、亚硝胺、含氯有机物及染料等进行有效的处理，特别是对于那些生化方法难以处理的污染物更有实用意义。

利用辐射对消化污泥进行辐照，能杀灭细菌和病毒，杀死寄生虫卵，抑制杂草种子发芽，破坏胶体，提高脱水速率。灭菌后的淤泥可作肥料施于农田，或作饲料喂养家畜。污泥经辐照后，细菌残存率低至百分之一以下。辐射加工新的应用领域还在不断开拓中，例如用于调节聚合物分子量的辐照裂解、动物饲料的辐射消毒、有机氟聚合物废物的辐射裂解、生物活性物质的辐射固定化等。

中国辐射加工的研究大部分集中在高分子材料的辐射制备和食品辐照保藏方面，已取得成效而进行中间试验或准备进行中间试验的有20项左右，其中包括羊毛辐射消毒和食品辐射保鲜等4个项目，其中已成为产品的有10余项。

展望我国辐射加工产业形成了一定的能力，产业规模有了较大增长，产业结构逐步优化，技术创新成果显著，人才培养得到重视。近30年来，在改革开放大环境影响下和原有的技术基础上，产业化进程发展较快，产值年均复合增速超过15%，成为世界公认的发展最快国家。截至2017年，全国辐射加工产业年产值规模达到1043亿元。

如今，我国经济发展进入新常态，GDP增速趋缓。而辐射加工有着广泛的应用，它能与国民经济中的各行各业相结合，形成新产业或形成新的经济增长点，因此经济发展的疲软反而给辐射加工技术及产业的发展带来了机会3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学