Медицинские костюмы, шприцы и перчатки сибирских производителей, прежде чем попасть в больницу, проходят этап стерилизации… в Институте ядерной физики СО РАН. Ускоритель электронов позволяет уничтожить все «посторонние» микробы без использования химикатов. Как работают сверхбыстрые электроны и что еще можно простерилизовать на «ядерном» конвейере?
ИЯФ занимается фундаментальными исследованиями в области физики высоких энергий и плазмы. Но за многие годы существования института ученые смогли применить знания на практике — на пользу промышленности.
«Мы создали небольшие промышленные ускорители электронов, которые являются искусственным источником радиации, и ускоряют электроны почти до скорости света и инициализируют какие-то химические реакции», — рассказывает руководитель центра радиационных технологий Александр Брязгин.
Сначала исследователи научились облучать изоляцию проводов так, что она становилась более долговечной и менее пожароопасной. Следующий рынок, освоенный специалистами института, — производство термоусаженных трубок и производство пеноплиэтилена.
В начале 2000-х институт задумал выйти на рынок стерилизации медицинских изделий. Но для этого нужно было построить новую модель ускорителя, имеющую большую энергию, увеличить проникающую способность излучения, чтобы можно было облучать и стерилизовать объемные товары.
Сейчас ускорители из новосибирского института ядерной физики работают в России, Казахстане, Южной Корее, США, Польше, Индии и в других странах.
Отличие двух технологий
Технология, которая использовалась для стерилизации раньше, предусматривала обработку изделий с помощью газа этиленоксида. Это очень жесткий газ, почти отравляющее вещество.
«Все (изделия) помещали в контейнер, заполняли газом, нагревали до 80-100 градусов. Там в течение восьми часов это все это вместе находилось. После этого откачивали газ и несколько суток проветривали изделие», — описывает Брязгин.
Сейчас в ИЯФ используют ускоритель ИЛУ-10. Энергия пучка ускорителя — 5 мегаэлектронвольт, а мощность пучка 50 киловатт. В верхней части размещен резонатор, где создается разность потенциалов в 5 миллионов вольт.
Электроны под действием такой разности потенциалов ускоряются почти до скорости света, и дальше «мчатся» вниз и через тонкую титановую фольгу выходят на конвейер, где находятся изделия, нуждающиеся в стерилизации.
На конвейере — обычные картонные коробки, а внутри них — упакованные в герметичную упаковку медицинские изделия: халаты, бахилы, шприцы, перчатки, емкости для жидкости.
«Бешеным» электронам ни картон, ни герметичная упаковка — не помеха, они проникают внутрь и стерилизуют все на своем пути. Все ненужные микроорганизмы под действием облучения погибают или теряют способность к размножению.
«Уровень стерильности, который мы достигаем (SAL 10-6 ). Это значит, на один миллион изделий приходится не более одной колониеобразующей единицы. Проще говоря – один микроб на миллион изделий», — объяснил руководитель центра радиационных технологий.
Готовность к пандемической нагрузке
В период пандемии ИЯФ пока не почувствовал дополнительных нагрузок, увеличения объемов не произошло. Хотя некоторые компании увеличили заказы, другие наоборот уменьшили — даже на них сказались объявленные выходные дни. Тем не менее, медицинские изделия продолжают везти со всей Сибири.
«Когда мы начали работать в Новосибирской области, здесь было немного производителей. Но как только мы начали работать, сразу же возникло от 40 компаний-производителей. Иногда к нам возят из европейской части России, но это в тех случаях, когда там ломается оборудование», — говорит Брязгин.
Стоимость стерилизации — от 25 рублей за килограмм изделий. Все зависит от упаковки, удобства работы, необходимой дозы облучения. А стерилизующая доза зависит от чистоты производства. Чем ниже чистота производства медизделий, тем выше нужна дозы.
ИЯФ готов к тому, что нагрузка может увеличиться в связи с пандемией в два раза, тем более, если в больницах понадобится больше костюмов для кабинетов интенсивной терапии. Но никто из сотрудников не хочет повышать объемы производства такой ценой.
Продукты на очереди
Еще одно направление, по которому готов работать центр радиационных технологий, — холодная электронная пастеризация продуктов питания. Это поможет существенно увеличить срок их хранения. Этот способ — аналог консервирования с применением химических веществ.
«Сейчас любое пищевое производство без увеличения сроков хранения не выживает в условиях конкуренции, производители все время расширяют рынки сбыта, а для этого нужно увеличивать транспортное плечо, и, следовательно, время хранения продукции. Они вынуждены использовать химические добавки», — объясняет руководитель центра.
Но придирчивый покупатель привык тщательно изучать надписи на упаковке и выбирать продукты, где указано минимальное количество добавок. Технология электронной пастеризации может решить эту проблему. К ней давно готовы и производители и ученые. Не готовы законодатели.
В России нет законов, регулирующих подобные технологии, хотя ее с успехом используют во многих странах, в том числе Южной Корее. «Сейчас на рассмотрении в Госдуме находится пакет законов, которые необходимо принять и после этого будет зажжен зеленый свет это технологии», — подвел итог Брязгин.