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辐射加工产业的发展现状与机遇

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一、大规模的工业应用是产业化的基础

  在国际上,辐射加工技术的应用,早在20世纪初就已形成了产业化规模。仅以美国为例,它的非核动力产值(即不包括核动力产值)1993年为2570亿美元,1995年为3310亿美元,分别占GDP的3.9 % 和4.7 %。中国的起步较晚,80年代是导入期,90年代进入快速发展期,目前已形成了一个初步的产业化体系。据中国同位素与辐射行业协会统计,2004年的年总产值仍然只有400亿人民币,约占国内生产总值的0.4 %。因此,应当承认,我们虽有了长足的进步,但距离国际先进水平,依然有很大差距。

  导致这种差距的基本原因乃未能与大规模的工业应用相结合有关。任何一项现代技术的产业化规模的形成,都有一个自身发展过程,辐射加工产业的形成也不例外;其中包括,第一,技术超前开发的成熟程度及其持续发展趋势;第二,形成独立产业的可能性条件是否成熟;第三,能否与行业实施因势利导的自然结合。

  众所周知,一个产业化工业体系的形成,总是以其核心技术在某个现代化产业中的成熟应用为前提的,例如,早在19-20世纪之交,由于现代半导体微电子技术的发展,以离子注入为基础的加速器微加工技术成了该行业的发展基础,从而为先进发达国家形成微电子器件制造业的大规模产业化应用奠定了基础。而在我们中国,虽然在那时也有离子注入机的研究机构,但没有形成微加工设备的开发能力和具备生产相应半导体器件的行业支持,也就失去了这一技术产业化应用的可能性。又如,以电子束辐射改性为基础的低能大功率加速器之所以能在化学工业中成为替代化学交联技术在先进发达国家形成一个独特的工业产业体系(电线电缆和热收缩材料的加工),是由于他们具备了低能大功率加速器的制造技术,而在我国则由于加速器制造技术尚处在大功率瓶颈的时期,而不得不走引进设备的道路,而当我们具备这些制造条件的时候,则又发现设备的盲目引进反而带来不能形成生产能力的矛盾:大型电缆厂的引进设备因不能发挥作用而陷入困扰,小型电线加工企业则因买不起这样的设备而四出加工。目前,先进发达国家的研究方向已进入为直接利用电子束进行各种消毒灭菌的可能性而转向高能大功率加速器时,我们的研究开发目标还停留在低能大功率加速器的普及推广的目标上。毫无疑问,这些都是值得我们深思的问题。
同样,在放射性同位素辐照技术的普及推广方面,也存在着类似的问题。事实上,我国极大多数γ-辐照装置,都是在20世纪的80-90年代,在IAEA和国内政府的大力推动下兴建起来的,其基本目标是实现天然食品(或说是农副产品)和医疗用品的辐射消毒灭菌。但由于我国国情与西方发达国家不同,一次性医疗用品的市场和生产规模均未形成,加上传统的(环氧乙烷)低成本化学灭菌消毒技术的激烈竞争,基本上可以说是在没有工业基础条件下,发展起来的一大批依附于农科院的(或以研究院校为依托的),普遍设计规模在30-50万居里的第一代辐照装置,分散、规模小且具有明显的事业示范性特征(这一特点,除少数较发达地区出现民营企业外,基本格局至今没有任何改变)。而在西方发达国家,由于讲究效益和利润目标,始终坚持与工业产品相结合的道路,很快就形成了集约化程度高、管理成本低、自动化程度非常先进、资源配置比较合理的现代化加工生产系统。这就是我们今天可以切身感受到的在发展观念上差别悬殊的压力。

  虽然我们的政府或管理部门,为中国原子能研究院的经营性收入从1980年的400多万元,发展到2004年的2.4亿元而感到鼓舞和自豪(不可否认中国原子能研究院确实为中国的同位素应用事业做出了杰出的贡献,应该受到我们大家的赞扬)。但是,一个单位的成功,并不能完全说明国家产业指导政策的合理性;应该指出,我国辐射加工产业的发展方式和产业政策目前已到了深刻检讨和反省的时候了,这对形成良好的发展环境和告诫投资者如何去把握发展机遇与规避风险有其特殊的意义。辐射加工产业是否健康发展的二个基本点是,第一,有无直接瞄准与当代要解决的重大社会问题和有规模化工业前途的产品相结合的企业目标;第二,有无自身发展(是服务业还是制造业)的明确企业定位。

二、辐射加工产业的特殊性

  为什么辐射加工产业的健康发展一定要有直接与当代的重大社会问题的解决和有规模化工业生产前途的产品相结合的目标?国际经验告诫我们,辐射加工产业的目前主要应用领域是消毒灭菌、辐射交联、环保处理和半导体器件改性等四个方面,这是一个不可忽视的发展趋势。其中,消毒灭菌的主要对象应是医疗用品而不是食品或农副产品。消毒灭菌装置虽然目前仍然以大型现代化钴源装置(100-500万居里级)为主,但高能大功率加速器的技术发展已经显示出其独特的优越性,大功率的高能、中能、低能加速器全面应用于辐射加工业的新局面,正在展现其未来的曙光。以IBM Rhodotron加速器为代表的新一代加速器正在全世界范围开始推广(但造价昂贵)。其次,耐温电线和热缩材料等化工产品的辐射交联制造,由于技术成熟、需求量巨大已成为中低能加速器的主要加工对象;大功率加速器在橡胶硫化工艺的在线应用中,所取得的环境效益令人瞩目,轮胎硫化产值在日本已占整个辐射化工行业第一位,90%以上子午轮胎都采用了辐射预硫化工艺的制造方法;在IAEA的大力倡导下,大功率高、中、低能加速器在环保领域用于废气、废水、污泥的处理正在逐步形成气候;高能电子加速器在半导体微电子器件制造行业中的新应用(改变半导体元器件参数,提高半导体元器件的性能)也已取得巨大成功;不论在美国还是日本和韩国都视这两个领域为优先发展领域。据报道日本的半导体辐照产值已经达到核技术应用产值的60 %,在韩国的核技术应用中,两个比重最大的领域也是与环保的三废处理和半导体器件的辐射改性相关的领域。由此可见,随着加速器技术在大功率基础上由低能逐步向中高能拓展的技术进步,直接利用高能电子束穿透高密度质量的物体以进行半导体改性、橡胶硫化以及有包装物消毒灭菌等各种需要的时代正在到来。此外,根据发达国家的情况,比较传统的钴源辐照装置也在向更大型更现代化的方向发展,基于降低辐照成本和扩大规模效率考虑,目前世界上的最大单座装源量,已经高达500万居里。因此,鉴于传统的钴源辐照装置与加速器辐照装置的各自特点,必须在实际应用中慎重研究彼此互补性定位的发展趋势已越来越被关注和重视。为了达到理想的的利润目标,国际上的一些服务性大型辐照企业,目前都得慎重考虑现代化的加速器和钴源辐照装置的合理性配置。

  为什么辐射加工产业的健康发展一定要重视辐射加工业二极化发展趋势的企业性定位?不可否认,对产业发展来说,辐射加工只不过是一种可供选择的高新技术手段或工具,而不是产品内涵。但是,源于核科技的这一高新技术具有如下与众不同的新特点:第一,都涉及严格的规范性安全目标。由于这些技术在生产过程中存在可能对人造成伤害的高强度辐射,必须要求在高度安全性保障条件下,才能获得实施的政府许可,以确保在实施环境中不对公众造成健康影响,不允许作为一种可随意普及推广并使用的生产模式。为此,辐照装置的建造和使用都需要取得政府管理资质的特别许可;国家为确保这一特殊产业的安全生产,也相应地制定了一整套的强制性规范和实施导则(目前,我国已有这一整套的制度)。第二,由于设备的一次性投入都比较昂贵,不论是大容量的γ辐照装置还是大功率的高能加速器设备,价值都在几千万元以上,例如,投资一个100万居里级的现代γ辐照装置,约需1000多万元的放射性钴源投资和1000多万元的其它设备投资;而购买一台10MV80-100KW级的IBM 高能大功率加速器,也得化4000万元上下的设备投资;因此,一旦投入而不充分利用都可能导致巨大的经济损失。所以这类大型系统,一旦建成启用,就要求有足够的加工资源来保证其满负荷的生产效率,才会产生出可观的投资价值或效益。这二个特点使得投资者和社会发展的政府管理,都必须在确定或核准企业目标时慎重考虑可能带来的正面的和负面的各种影响。第三,辐射加工具有独特的跨行业多用途的多功能特征,使得它完全具备形成跨行业的综合服务业条件,例如就其消毒灭菌功能而言,它既可为食品、制药业服务,也可为一次性医疗器械制造业服务,更可为其它许多相关行业服务;就其辐射改性功能而言,既可以是制造业的一个生产工艺环节,也可作为改善微电子器件成品性能或某些塑料制品的特殊性能(例如高温电线的后处理加工和轮胎橡胶的预硫化工艺)的代加工服务环节处理;问题的关键是什么样的组织形式真正有利于降低制造成本和投资风险;因而是一个需要进行不断研究开发的问题。鉴于辐射加工效益的产生,并不完全在技术本身,应用技术路线的合理设计也可能成为一个不可忽视的问题,这就构成了辐射加工的企业模式趋向二极发展的演化问题:一极是使其发展成为一种大型生产企业的基本生产工具;另一极是使其发展成为有助于相关企业降低生产成本的公共服务业(所谓辐照中心)。一般地说,作为大型企业规范使用的基本生产工具,例如加速器成为流水线上的一个工艺环节和在环境治理中成为一台专用设备,它作为一项核心技术,工艺流程的针对性十分严格,不会考虑多用途服务的需要;而对于辐照中心而言,情况就完全不同了。因此不同的企业定位,就会对设备提出完全不同的要求,和增加完全不同性质的配套装置。一旦忽视辐射加工的这种二极化目标的合理规划,都可能对企业的健康发展,既可以是一个难得的的机遇,也可能是一个陷阱。所以,技术作为企业成功的一个基本因素,应当同时包括技术路线的实施和组织形式二个方面。如果操作组织得当,就是机遇,如果组织不当,就会出现挑战,这就是事物发展的辩证法。当电缆厂争先恐后地大量引进辐射交联电缆设备时,恰忽视了这种技术可以是规模化生产交联电线的最佳途径,而并不是制造电缆的一种最佳生产方式。

  由此可见,辐射加工产业的发展有着比一般技术的产业化应用更为复杂一些的问题,需要进行更多的调查研究和思考。不论是已经建成的企事业的单位,还是正在研究加大投入的创业者,对于他们来说,都有着美好的机遇但也会因企业定位不当导致破产的风险。由此可见,为使我国辐射加工产业的健康发展,同步进行一些相关问题的研究探讨,同样是摆在我们面前的一项重要历史任务。在我国当前经济持续发展的大好形势下,已为中国的辐射加工产业的进一步发展形成了难得的机遇,那些有着强大资金实力和拥有潜在开发能力并掌握着上游资源的企事业集团,必将因此而获得前所未有的发展机遇。但同时又对我们按原来发展模式形成的中小型企事业群体形成了如上所述的挑战:那些依然以小钴源和小加速器为主,设施和管理落后,辐照产品以食品、保健品、中成药为主,或仅仅以某一个产品作为服务对象的企事业群体,则其发展前景令人堪忧。所以我们认为,为了解决这一历史形成的问题,针对辐射加工产业这一特殊情况,既需要有政府管理部门的介入,也需要有企事业单位自身的智慧和自觉。只有二者的有机结合,才能重新营造出一片欣欣向荣的发展景象。

三、只有抓准方向才有成功的希望

  辐射消毒灭菌与辐射交联一直是我国核技术应用的两个重要领域。但以小钴源和小加速器为主,设施和管理比较落后的服务业,不仅只能满足以食品(或农副产品)、保健品、中成药为主的社会需要,而且由于经营规模小,生产成本高,颇有面临失去竞争优势,而出现被市场淘汰的风险。同时对政府管理者来说,如果继续放任不公平竞争的市场机制(主要是税收政策)的存在,而将受到“影响规范化市场形成”的指责。

  事实上,据初步调查发现,以医疗用品为基础的消毒灭菌市场的需求量,只要组织合理,足以形成一个良性循环的产业支撑体系。例如,在华东地区已经出现了三个比较现代化的机构,一个是苏州中核华东辐照中心,一个是IBM在上海浦东新建一家辐照厂——上海核新辐照厂,再一个是台商在福建开设的吉星辐照科技有限公司。中核华东辐照中心装备有200万居里级的现代化钴源辐照装置,上海核新辐照厂则是安装一台IBM型10MV80KW大功率加速器的医疗用品消毒灭菌的现代示范中心,吉星辐照科技有限公司则是一个投资一亿多的既有钴源又有加速器的现代化辐射加工服务性企业。虽然在这一地区已开始出现这类拥有超强辐照能力的加工中心,但这个区域内医疗用品的消毒灭菌市场并未因此而饱和。据调查,马来西亚的STERIL γ-辐照中心,有50 %的辐照产品来自中国,澳大利亚布里斯本辐照中心的产品资源,也有70-80 %来自中国;即使在浙江杭州地区,也有足够的医疗用品生产厂家可确保一个现代化的辐照中心满负荷地运行。在化工产品的辐射交联市场方面,目前国内已有建成的生产线超过百条,但生产配置并不合理,有市场前景的辐射交联产品(如电线)和适合于半导体辐照改性的加工设备并不多见,橡胶轮胎的硫化工艺、环保三废处理的真正应用几乎还是空白。这表明,并不是辐射加工业没有前途,而是怎样去占有这个市场,并形成自己的产业化体系。如不抓准方向采取措施,你就会失去机遇,分享不了这快本可分享到的这块蛋糕。

  根据我国目前辐射加工业普遍存在的问题,大体可给出如下三点评论:第一,技术超前开发的投入远远不足,以致于许多有效益的工艺技术路线开发至今无人去做;辐照用的钴源还得依赖从加拿大和英国进口,技术成熟的高能大功率加速器还得听命于外国人垄断经营,例如一套IBM型10MV80-100KW的设备(主机加束下装置)的售价高达4000万元人民币。第二,这一事业并未真正引起地方各级政府的重视,将其列入各级政府的发展导引计划,也未真正引起有经济实力企事业集团的注意和重视,具体着手开发。第三,已经形成的企事业单位由于体制原因,都无因势利导的振新行业产业化目标的自觉性和主动性。

四、辐射加工产业的发展机遇

  事实上,在国家的层面上,为迎头赶上国际发展的新形势,国务院除了形成大力发展核电决策的同时,已决定从2004年起开始实施“民用非动力核技术高技术产业化专项”,明确提出用5年左右时间使我国的非核动力技术工业应用的产业化规模达到1000亿元的水平,年均增长速度15%;力争到2015年形成3000亿元的规模目标。其中,在辐射加工产业方面的发展重点是:第一,在完善研发、扩大应用面的基础上,积极提升辐射产业现代化的水平。其中包括,在医疗用品的辐射消毒灭菌方面,能在2010年用辐射法替代化学溴甲烷或环氧乙烷灭菌消毒法,有70-80%的替代率;同时要在开发辐射化工在环保中的应用——用EB法处理烟道气的工业应用,在2010年至少有29套能直接投产应用。第二,重点推广建设100万居里以上的工业γ辐照装置,使我国的辐照装置全面现代化,淘汰不经济的装置能力在50万居里以下的γ辐照装置;并要力争在2010年达到一亿居里的规模。加速器的发展重点是推广1~3Mev机型的工业应用,发展3-4 Mev机型(烟道脱硫用),积极开发高能大功率加速器(10MV以上/10-100KW)的机型,争取到2010年的实现工业辐照总功率达到1万千瓦的目标。第三,积极推动行业性的联合重组,以充分发挥已有设备的效益。走市场运作的路子,争取尽早形成辐射改性、辐射消毒、辐照食品、辐射化工以及辐射环保等产品的大型集团化或基地化目标,争取辐射加工的总产值能在2010年就可超过1000亿元。

  拿浙江来说,如果政府对辐射加工产业采取扶植性的发展措施,浙江将有一个很好的发展机遇。原因很简单,第一,浙江的工业辐射加工资源十分丰富,在产品资源上已为形成辐射加工产业集团化奠定了可行性基础。浙江省地处以上海为龙头的长江下游经济开发区的腹地,有出海良港作为依托,是我国传统的加工出口基地;其中包括医疗器械、中成药、五金家电和食品加工。国外先进的医疗器械生产企业已开始陆续进驻浙江;浙江省也已有100多家医用品生产企业,需经过辐射灭菌才能出口和投放市场,年产能力已达30多亿。根据我国已经批准加入的《保护臭氧层维也纳公约》,《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的“伦敦修正案”和“哥本哈根修正案”,在近几年必须实现与国际并轨,这使辐射灭菌技术取代80%的溴甲烷灭菌技术成为可能。预计在近5年就可形成一个年产2000万元的医疗用品的辐射加工市场,目前基本上都得流往外省加工。浙江省技术物理应用研究所正在重点开展的半导体辐照改性项目,从原料到最终产品都是浙江企业的强项(硅材料由杭州杭鑫电子工业有限公司生产,芯片由绍兴华越微电子有限公司和杭州友旺电子有限公司等生产),全国最大的节能灯生产出口基地也在浙江(浙江阳光集团股份有限公司),仅辐照节能灯芯片一项,就有600万元的产值。此外,作为中成药生产出口基地之一的浙江,几乎所有的出口产品,都将进行辐射灭菌处理,年辐照量在10000吨左右。在调味品辐射消毒灭菌方面,仅杭州地区顶新集团的康师傅方便面调料一项,就有600万元上下的年辐照灭菌产值。这就是说,组建现代化辐射加工基地的市场基础已在浙江形成。第二,以研究院校为基础发展起来的浙江辐射加工业,由于离现代工业化规模的要求相去甚远,不论在设备现代化上,还是在管理体制上或经营理念上都存在着不能适应产业发展的需要而有被挤出市场的可能。例如,浙江省技术物理应用研究所是目前省内唯一从事核技术工业应用研究与开发的单位,在加速器辐照半导体改性、交联电线电缆和热收缩材料的加工改性方面,虽然加工经验丰富、质量可靠,经济效益良好;但由于设备跟不上现代化更新的需要,应用开发受到限制,要么停留在只能为少数几家公司加工服务的规模上,而不能成为一个面向社会全方位服务的中心;要么随着那些受市场诱惑而又投资不足的小企业的无序竞争下被市场淘汰出局。在γ辐照装置方面,浙江省虽然已有浙江大学农业与生物技术学院和浙江省农科院作物与核技术利用研究所的辐照中心,但因不可与苏州中核华东辐照中心的200万居里相比;也不可与福建的吉星辐照科技有限公司投资一亿多元包括同时建有大型加速器和200万居里钴源的规模相比,而面临设备现代化的竞争而遭遇淘汰的危险。第三,限制浙江经济发展的一个瓶颈是能源,而化工生产和消毒灭菌等企业,不仅都是耗能大户和有恶化环境的倾向,而辐射加工是一个利用自然辐射能的产业,对于节约能源,改善环境质量有极大的好处。因此,辐射加工业确是一项适宜于在浙江发展的产业。

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