O technikach i technologiach radiacyjnych – poza dość wąskim środowiskiem specjalistów – mówi się i pisze w mediach raczej rzadko, aby nie powiedzieć wcale!
Tymczasem pożytków związanych z wykorzystywaniem promieniowania jonizującego (poza oczywiście samą energetyką jądrową) jest wystarczająco dużo, aby ta dziedzinie zasłużyła sobie na większą uwagę ze strony i opinii publicznej i decydentów gospodarczych. A tym samym miała bardziej sprzyjające warunki do rozwoju.
Przemysłowymi źródłami promieniowania jonizującego zazwyczaj są akceleratory nisko- i wysokoenergetycznych elektronów, ale też stacje napromieniowania gamma. Według najnowszych danych w świecie pracuje ponad 3 tysiące urządzeń akceleratorowych i około 200 stacji stosujących promieniowanie gamma.
Bardzo szerokie spektrum możliwości wykorzystania technologii radiacyjnych dotyczy m.in. przemysłu przetwórstwa polimerów, czy materiałów opakowaniowych. Ważnym zagadnieniem jest szeroko rozumiana ochrona środowiska. W tym wypadku dotyczy to np. wspomagania procesów: oczyszczania ścieków z procesu Solvay’a, czy sedymentacji w strumieniach odpadów poflotacyjnych, a także wykorzystania odpadów przemysłu papierniczego i innych odpadów, zawierających celulozę. Nie można nie wymienić oczyszczania spalin powstających ze spalania węgla (dwutlenek siarki, tlenki azotu, lotne zanieczyszczenia organiczne) oraz analogicznie: oczyszczanie spalin powstałych w procesie spalania pochodnych ropy naftowej i gazu naturalnego oraz oczyszczanie gazów spalinowych z silników Diesla stosowanych w energetyce.
Radiacyjna destrukcja patogenów stała się podstawą stosowania skutecznej techniki radiacyjne i w OZE i gospodarce komunalnej (np. higienizacja osadów z biologicznych oczyszczalni ścieków w systemach zeroenergetycznych). Oprócz higienizacji osadów ściekowych należy również uwzględniać wytwarzanie nawozu organicznego.
W kontekście technologii radiacyjnych warte zasygnalizowania jest górnictwo metali kolorowych oraz odzyskiwania metali krytycznych. Metody izotopowe są stosowane w przemyśle rafineryjno-petrochemicznym (m.in. badanie szczelności instalacji, gamma skaning). Radiacji poddawane są już od wielu lat materiały polimerowe do systemów ogrzewania, kable i przewody elektryczne oraz opony radialne modyfikowane właśnie radiacyjnie.
Radiacja, a… zdrowie
Szacuje się, że w krajach wysoko uprzemysłowionych ok. 30% populacji ulega zatruciom pokarmowym. Świadczy to nie tylko o powszechnej konsumpcji żywności nie najwyższej jakości, ale także, że tradycyjne technologie nie są zawsze w stanie skutecznie eliminować zanieczyszczenia o charakterze mikrobiologicznym.
Przepisy Unii Europejskiej zezwalają na radiacyjną dekontaminację przypraw suchych, w tym przypraw warzywnych i korzennych, suszonych ziół aromatycznych. A zgodnie z zasadami prawa unijnego każde państwo członkowskie dysponuje własnym wykazem środków spożywczych, jakie mogą być poddawane obróbce radiacyjnej.
Z tego nader skrótowego i oczywiście niepełnego przeglądu wynika, że korzyści z zastosowania promieniowania jonizującego w gospodarce, monitoringu i ochronie środowiska są dość powszechne i merytorycznie zasadne, a w wielu przypadkach trudne do zastąpienia.
Pomijamy tu – wymagające osobnego omówienia – wykorzystywane od dziesięcioleci z bardzo dobrym skutkiem metody zastosowań medycznych i wykorzystywanie do tych celów aparatów rentgenowskich, czy terapeutyczne oraz korzystanie z radiofarmaceutyków.
W gronie liderów
W Europie liderem przemysłowego wykorzystania technologii radiacyjnych jest Francja, ale przodują tu też i mniejsze kraje jak np. Węgry, czy Czechy.
W tej dziedzinie szczególną rolę pełni nauka polska dzięki aktywności zespołów badawczych Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej: – Badania radiacyjne stanowią niezastąpione źródło informacji o mechanizmach i kinetyce szybkich procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych oraz własnościach nietrwałych produktów przejściowych, decydujących o kierunkach reakcji chemicznych i procesów metabolicznych; tworzą także podwaliny dla rozwoju nowoczesnych technologii. W Polsce doprowadziły do uruchomienia produkcji szeregu nowych materiałów polimerowych (rury i taśmy termokurczliwe) oraz półprzewodnikowych (szybkie tyrystory), a także biomateriałów (opatrunki oparte o membrany trekowe i opatrunki hydrożelowe).
Wyrazem uznania dla polskich technologii radiacyjnych jest m.in. nagrodzenie opatrunków hydrożelowych złotym medalem na Targach Wynalazków w Brukseli w 1993 r. – przypomina prof. dr hab. inż. Andrzej G. Chmielewski, dyrektor IChTJ.
Zespoły badawcze tego instytutu mają w dziele kreowania i upowszechnia stosowania tych technologii w przemyśle swój pokaźny już udział. Czego jednym z przykładów jest RAPID – Centrum Badań i Technologii Radiacyjnych IChTJ będące ważną platformą badawczą B+R dla krajowych i zagranicznych instytucji naukowych a także usługodawcą dla małych i średnich przedsiębiorstw w obszarze prac obejmujących chemię i technikę radiacyjną, realizowanych przy wykorzystaniu wiązek elektronów, przyspieszonych w akceleratorach o zróżnicowanych parametrach, w zakresie energii od 0,2 do 10 MeV i mocy wiązki do 20 kW.
Instytut Chemii i Techniki Jądrowej (IChTJ) będąc jednym z wiodącym w świecie ośrodkiem badań i rozwoju technologii radiacyjnych dysponuje aktualnie pięcioma akceleratorami elektronów. Część z nich jest również wykorzystywana w pilotowych instalacjach do sterylizacji radiacyjnej, utrwalania żywności i sieciowania polimerów.
Zadaniem Centrum RAPID jest inicjowanie i prowadzenie badań naukowych wykorzystujących unikalną aparaturę badawczą taką jak nanosekundowa radioliza impulsowa, stosowaną w badaniach interdyscyplinarnych z różnych dziedzin nauk przyrodniczych z uwagi na jej unikalne wyposażenie i możliwości badawcze. Działania aplikacyjne i wdrożeniowe obejmują możliwość prowadzenia procesów w systemie ciągłym w skali masowej przy wykorzystaniu linii technologicznych obejmującym m.in. sterylizację radiacyjną i radiacyjną modyfikację polimerów (przewody elektryczne, pianki, wyroby termokurczliwe), jak i możliwość wykorzystania instalacji pilotowej, szczególnie przydatnej do oceny możliwości wdrożeń przemysłowych poszczególnych procesów technologicznych, oraz technologii związanych z ochroną środowiska takich jak np. usuwanie zanieczyszczeń z fazy gazowej, czy higienizacja wód balastowych statków oceanicznych.
Długoletnia współpraca Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej z International Atomic Energy Agency (IAEA) w Wiedniu polega m.in. na wspólnych projektach realizowanych w ramach statusu Centrum RAPID jako „IAEA Collaborating Center.” Centrum RAPID działa na rzecz transferu technologii, ale też organizuje i prowadzi szkolenia i seminaria w zakresie techniki radiacyjnej dla uczestników krajowych i z zagranicy.
W dniu 24 sierpnia br. w Wiedniu, Najat Mokhtar, Deputy Director General and Head of the Department of Nuclear Sciences and Applications of IAEA, uroczyście wręczyła prof. dr. hab. inż. Andrzejowi G. Chmielewskiemu, dyrektorowi IChTJ, tablicę Collaborating Centres IAEA. A umowa dotycząca współpracy instytutu z Agencją została przedłużona do 2025 r.
Dobrą okazję, aby lepiej zaznajomić się technologiami radiacyjnymi stworzyła niedawno odbyta w Wiedniu międzynarodowa konferencja naukowa. W samym środku tegorocznej letniej kanikuły – w dniach od 22 do 26 sierpnia – -na konferencji „Second International Conference on Applications of Radiation Science and Technology” (ICARST), naukowcy z całego świata prezentowali najnowsze wynik badań w dziedzinie chemii radiacyjnej i przedstawiali szereg innowacji i wdrożeń w dziedzinie technik radiacyjnymi i jądrowych.
W obszarze tych zagadnień pozostaje też radioizotopowa aparatura przemysłowa, metody radioznaczników i techniki nieniszczącej kontroli urządzeń, materiałów, instalacji itp.
Referaty i dyskusja podczas konferencji koncentrowała się przede wszystkim wokół najnowszych osiągnięć w dziedzinie wykorzystania akceleratorów, źródeł promieniowania gamma, radioznaczników oraz promieniowania rentgenowskiego zarówno w obszarze sensu stricto badawczym , jak i licznych wdrożeniach wprowadzonych do zastosowań przemysłowych.
Obecnie podstawowymi obszarami zastosowań promieniowania jonizującego – podkreślają zgodnie polscy naukowcy biorący udział w tejże konferencji – nadal pozostają obróbka radiacyjna materiałów polimerowych (w tym głównie kabli, rurek, pianek, folii, biomateriałów), sterylizacja wyrobów medycznych i przeszczepów tkankowych, higienizacja produktów spożywczych i rolnych, a także ochrona środowiska (usuwanie związków SO2 i NOx z gazów spalinowych, oczyszczanie wody i ścieków z zanieczyszczeń chemicznych i mikrobiologicznych. Technologie radiacyjne notują też współcześnie wiele spektakularnych sukcesów na polu konserwacji i ochrony dzieł sztuki.
Marek Bielski
Pracownicy naukowi Instytutu Chemii I Techiki Jądrowej w Warszawie wygłosili podczas wiedeńskich konferencji referaty: Andrzej G. Chmielewski – Radiation Technologies: Future is Today; Krystyna Cieśla – Modification of the Properties of the Films Formed in Starch: PVA System by Addition of Selected Agents Supported by Radiation Treatment; Tomasz Smoliński – Radiotracer Leak Detection Method Developed at INCT; Marcin Sudlitz – Application of Radiation Technology to Decomposition of Selected Organic Pollutants in Waters, Waste and Sludge; Yongxia Sun – Mechanism of Perfluorooctanoic Acid (PFOA) Degradation in Aqueous Solution Under Ionization Radiation; Dagmara Chmielewska-Śmietanko – The Legacy of Maria Skłodowska-Curie on the Role of Women in Nuclear Science– INCT as an Example.
Ponadto w sesji posterowej sześciu naukowców z IChTJ przedstawiło swoje prezentacje. Były to Urszula Gryczka- Process control requirements for electron beam irradiation of liquids in flowing systems; Hanna Lewandowska-Siwkiewicz -Thermogravimetric Analysis of the Changes in Radiation-Aged Polyethylene Unprotected or Protected by Antioxidants; Marcin Rogowski -Electron Accelerator Based Technology for Ballast Water Treatment at Floating Dock; Magdalena Rzepna Impact of Electron Beam Treatment on Aliphatic Biodegradable Polyesters for Medical Application; Yongxia Sun – Computer Simulation of Chloroquine Degradation in Aqueous Solution Under Electron Beam Irradiation; Dagmara Chmielewska-Śmietanko -Application of Electron Beam Marine Water Species and Harmful Bacteria in Ballast; Marta Walo – Functionalization of Polymers Dedicated to Gas Separation Applications by Radiation-Induced Grafting.
