Введение к работе
Актуальность темы
Среди радиационно-технологических процессов особенно выделяются технологии стерилизации медицинских изделий однократного использования и обработки продуктов питания, так как эти процессы должны соответствовать наиболее строгим и наиболее тщательно контролируемым стандартам. Хотя в настоящее время все еще широко используются химические и тепловые методы стерилизации, а также обработка продуктов питания на гамма-излучателях, применение радиационных технологий с использованием в качестве излучателей ускорителей электронов интенсивно развивается во многих странах, таких как: Россия, США, Япония, Южная Корея, Китай и других. Альтернативы ускорителям, способным работать и в электронной моде, и в режиме генерации тормозного излучения, и предназначенных как для стерилизации, так и для обработки продуктов питания с целью увеличения срока их хранения практически нет. Таким образом, создание компактных, дешевых, высокопроизводительных радиационно-технологических установок на базе промышленных ускорителей электронов относительно малых энергий является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы
Основной целью работы являлось исследование возможности создания установок и разработки технологий для стерилизации медицинских изделий однократного применения и обработки продуктов питания. Установки создавались на основе импульсных линейных ускорителей ИЛУ-6, ИЛУ-10. Особенностью разработанной и внедренной технологии стерилизации медицинских изделий однократного применения (шприцев) является возможность обработки изделий в потребительской таре. Особенность установки для обработки продуктов питания заключается в применении специально созданного конвертера электронов в тормозное излучение и в использовании оригинальной системы диагностики тормозного излучения.
Научная новизна
Впервые в мировой практике исследована возможность использования ускорителей электронов с относительно низкой энергией (2.5 МэВ) для стерилизации медицинских изделий однократного применения.
Впервые разработан и создан компактный радиационно-технологический комплекс для стерилизации на базе промышленного ускорителя электронов ИЛУ-6.
Показана возможность создания установки для обработки продуктов питания тормозным излучением на базе ускорителя ИЛУ-10.
Создана эффективная система диагностики мощных потоков тормозного
ИЗЛуЧеНИЯ. ''"" "-«"-"""'
smtM
Практическая значимость работы
Созданная и реализованная на заводе в Ижевске промышленная установка для стерилизации медицинских изделий обеспечивает производительность 100 тыс. одноразовых шприцев в час (порядка 70 млн. в год), что как минимум перекрывает потребности региона. Качество стерилизованных изделий не хуже, чем у зарубежных аналогов, а стоимость на 3-5% ниже и составляет менее 5% от стоимости изделия.
Проведены расчеты по конвертеру оптимальной толщины, позволяющие осуществить оптимальный выбор обрабатываемой продукции, сформулировать требования к конвейерной системе, рассчитать объемы стерилизуемых пищевых продуктов.
Создана система диагностики и оперативного контроля потока тормозного излучения, которая используется при настройке практически всех ускорителей серии ИЛУ и может представлять большой практический интерес при настройке радиационных комплексов на базе ускорителей различных типов, работающих в режиме генерации тормозного излучения.
Автор выносит на защиту следующие результаты проделанной работы:
предложена методика моделирования распределения дозы по объему облучаемого материала; проведены расчеты, показавшие возможность использования ускорителя электронов ИЛУ-6 для стерилизации одноразовых медицинских шприцев в потребительской таре;
проведены экспериментальные исследования распределения дозы по объему потребительской тары со шприцами; разработана технология стерилизации одноразовых медицинских шприцев;
создан и реализован высокопроизводительный радиационно-технологический комплекс для стерилизации медицинских изделий однократного применения;
предложена методика удобного для быстрых оценок упрощенно-аналитического расчета конвертера электронов в тормозное излучение;
проведены экспериментальные работы по определению распределения дозы тормозного излучения по объему фантома, показавшие хорошую корреляцию с расчетами;
показана возможность создания установки для обработки продуктов и материалов большой массовой толщины (продукты питания, минеральное сырье, медицинские препараты, медицинские изделия однократного применения и пр.) на основе ускорителя ИЛУ-10;
разработана эффективная система диагностики потока тормозного излучения, предназначенная для контроля формирования дозного поля тормозного излучения необходимой конфигурации и для оперативного контроля мощности дозы.
Апробация работы и публикации
Работы, положенные в основу диссертации, докладывались и обсуждались: на семинарах Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, на IX, X международных совещаниях по применению ускорителей заряженных частиц в промышленности и медицине (Санкт-Петербург, 1998, 2001); на Конференции по радиационным процессам (Обнинск, Россия 1999); на XVII Совещании по ускорителям заряженных частиц (Протвино, 2000); 6th Int. Conf. on Electron Beam Treatment (Varna, Bulgaria, 2000); International Symposium on Radiation Technology in Emerging Industrial Applications (Beijing ,China, 2000); на объединённой научной сессии СО РАН и СО РАМН "Новые медицинские технологии" (Новосибирск, Россия 2000); на XVII Международном семинаре по ускорителям заряженных частиц (Алушта, 2001); Conference Radiation Physics and Chemistry (St.Adel, Canada, 2002); на XVII Международном семинаре по ускорителям заряженных частиц (Алушта, Украина 2003); Meeting on New Application of Accelerators (Wuxi, China 2003); на Международном совещании по радиационной обработке IMRP 2003 (International Meeting on Radiation Processing) (Chicago, USA 2003).
Структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, изложена на 94 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 1 таблицу. Список литературы состоит из 50 наименований.
