هسته ای در صنعت – ۷۲ | ضدعفونی فیلتر لوازم خانگی، اینفوگرافیک

خبرنگار تسنیم؛ گروه اقتصادی گندزدایی با اشعه یونیزان از دیرباز در صنایع پزشکی، دارویی و غذایی مورد استفاده قرار گرفته است. اما اخیرا توجه به بهداشت لوازم خانگی به ویژه سیستم های تهویه مطبوع، این فناوری را وارد عرصه جدیدی کرده است. به عنوان مثال فیلترهای کولرهای آبی و گازی به دلیل رطوبت ثابت و دمای ملایم محیطی ایده آل برای رشد میکروارگانیسم ها فراهم می کنند. تابش بر خلاف روش های شیمیایی قادر است این میکروب ها را در تمامی لایه های فیلتر بدون ایجاد باقیمانده، بدون نیاز به خشک شدن یا دمای بالا و با نفوذ یکنواخت غیرفعال کند.

ادامه مطلب

ضرورت رعایت بهداشت فیلترهای کولر گازی در محیط شهری

آلودگی هوای داخل ساختمان (کیفیت هوای داخلی یا IAQ) به شدت تحت تاثیر عملکرد سیستم های تهویه است. مطالعات سازمان بهداشت جهانی (WHO) نشان می دهد که در شهرهای بزرگ، بیشتر بیماری های تنفسی به کیفیت هوای داخل خانه مربوط می شود. در این شرایط فیلترهای کثیف به جای بهبود کیفیت هوا به منبع تولید آئروسل بیولوژیکی تبدیل می شوند. ضدعفونی پرتودهی برای این فیلترها یک راه حل پیشگیرانه است. به خصوص در افرادی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند – مانند افراد مسن یا بیماران مبتلا به آسم – این اقدام می تواند از بستری شدن های غیر ضروری در بیمارستان جلوگیری کند. به خصوص در دوران پس از همه گیری تنفسی، این نیاز به شدت افزایش یافته است.

اصول فیزیکی ضدعفونی پرتویی

پرتوهای یونیزان با تزریق انرژی به مولکول‌های DNA و RNA میکروارگانیسم‌ها، زنجیره‌های ژنتیکی را می‌شکنند و توانایی تولید مثل را از بین می‌برند. دو نوع رایج تشعشع – گاما (از ۶ Co یا ۱۳۷Cs) و الکترون (از شتاب دهنده های خطی) – عمدتاً از نظر عمق نفوذ و دوز تحویلی متفاوت هستند. پرتوهای گاما با نفوذ عمیق (تا چند دسی متر در مواد متراکم) برای فیلترهای چند لایه ایده آل هستند. پرتو الکترونی با دوز بالا در زمان کوتاه و مصرف انرژی کمتر، برای خطوط تولید با سرعت بالا مناسب تر است.

یک واحد تابش برای فیلترهای خانگی از چندین زیرسیستم کلیدی تشکیل شده است: (۱) یک منبع تشعشع گاما (معمولاً ۶۰Co در کپسول های دو جداره)، یا یک شتاب دهنده پرتو الکترونیکی، (۲) یک سیستم حمل و نقل خودکار (نقاله یا سبد دوار)، (۳) یک سیستم کنترل دوز (با ۴ سنسورهای محافظ بتن و سرب) (۵) نرم افزار مدیریت فرآیند.

طراحی این واحدها بر اساس شماره ۱۱۱-G سری ایمنی آژانس بین‌المللی انرژی اتمی و استاندارد ANSI/ISO/ASTM 51702 است. برخلاف تصور رایج، چنین واحدهایی می‌توانند در مقیاس متوسط ​​(مثلاً ۱۰۰۰ فیلتر در ساعت) بدون افزایش هزینه‌های قابل توجه کار کنند، به ویژه هنگامی که با خطوط تولید فیلتر یکپارچه شوند.

انواع فیلترهای قابل تابش در لوازم خانگی

همه فیلترها برای تشعشع مناسب نیستند. فیلترهای پلی استر، الیاف شیشه، فوم پلی یورتان و حتی برخی فیلترهای کربن فعال (بدون پوشش شیمیایی واکنشی) به خوبی به تابش واکنش نشان می دهند. اما فیلترهایی با نانوذرات نقره یا مواد آلی فرار (مانند برخی از ضد قارچ‌های شیمیایی) ممکن است تحت تأثیر تابش، تخریب شیمیایی یا انتشار گاز قرار گیرند.

تست پایداری قبل از تابش برای هر نوع فیلتر ضروری است. مهمتر از آن، این ماده باید دارای برچسب “Radiation Stable” یا “IRR-Safe” باشد.

مزایا نسبت به روش های سنتی شستشو

مقایسه مستقیم نشان می دهد که شستشوی شیمیایی (با کلر یا پراکسید هیدروژن) فقط سطح فیلتر را تمیز می کند و کلنی های بین لایه ای را از بین نمی برد. علاوه بر این، باقی مانده های شیمیایی می توانند به عنوان محرک های تنفسی عمل کنند. در مقابل، تابش: (۱) غیر تماسی است، (۲) نیازی به آب ندارد (حفظ منابع آب در خشکسالی)، (۳) بدون بار زیستی پساب، (۴) کاهش ۸۰٪ در زمان پردازش، و (۵) بدون تغییر در خواص فیزیکی فیلتر (مانند نفوذپذیری یا افت فشار). در حالی که شستشو اغلب باعث تحریک الیاف و کاهش کارایی می شود. این مزایا تابش را به گزینه ای “سالم” و “سبز” تبدیل می کند.

چالش های فنی و روانی پذیرش

چالش های این روش دو نوع است: فنی و اجتماعی. از نقطه نظر فنی، عدم یکنواختی دوز در فیلترهای ناهمگن (مثلاً با لایه های کربن فعال + پلی استر) نیاز به شبیه سازی و کالیبراسیون دقیق دارد. از سوی دیگر، واکنش عمومی به واژه هسته ای به ویژه در بازارهای آسیایی و آفریقایی همچنان محدود کننده است. مطالعات در کشورهای آسیایی نشان داد که ۶۸ درصد از مصرف‌کنندگان حتی پس از افشای کامل، نگران «تابش باقی‌مانده» بودند. در حالی که این پدیده از نظر فیزیکی غیرممکن است. برای غلبه بر این اشکالات، برندسازی هوشمند (مانند «تمیز کردن با نور پرانرژی» به جای «تابش») و همکاری با مقامات بهداشت ملی ضروری است.

برای غلبه بر نگرانی‌های عمومی، سه راه‌حل عملیاتی در حال اجراست: (۱) علامت‌گذاری یک کد QR روی فیلتر که به یک ویدیوی ۶۰ ثانیه‌ای از فرآیند تابش پیوند می‌دهد، (۲) همکاری با سازمان‌های بهداشتی برای صدور مجوز “تأیید شده سلامت محیطی” با نشان‌واره مستقل، و (۳) ارائه رنگ‌های رنگی به مصرف‌کننده پس از تغییر دزیمترها (۳۰) تابش) که به صورت بصری تأیید عملیات را نشان می دهد.

پیشرفت های جدید: اشعه ها X نانوحسگرهای صنعتی و دوز

شتاب دهنده های کوچک اشعه ایکس (بر اساس Bremsstrahlung) اخیراً جایگزین جذابی برای گاما هستند. زیرا منبع آنها (مانند لوله های الکترونی) می تواند خاموش شود و خطر امنیتی کمتری دارند. در سال ۲۰۲۴، IBA (بلژیک) یک سیستم پرتابل اشعه ایکس با توان ۵ مگا ولت و عمق نفوذ ۱۲ سانتی متر را معرفی کرد که برای فیلترهای لوازم خانگی بهینه شده است. علاوه بر آن، نانوحسگرهای سیلیکون کاربید (SiC) اکنون می‌توانند دوز را با دقت ۱.۵% در هر نقطه از فیلتر اندازه‌گیری کنند، که نقشه‌برداری دوز را امکان‌پذیر می‌کند و خطاهای تشعشع را زیر ۰.۱ درصد کاهش می‌دهد.

مثال موفق: برنامه ملی “نوآوری هسته ای” در کره جنوبی

از سال ۲۰۲۲، کره جنوبی با همکاری KAERI (مؤسسه تحقیقات انرژی اتمی کره)، برنامه ای ملی را راه اندازی کرد که در آن ۸۰ درصد فیلترهای تهویه مطبوع ال جی و سامسونگ قبل از فروش در معرض دوز ۸ کیلوگری قرار می گیرند. این امر نه تنها منجر به کاهش ۲۳ درصدی شکایات بهداشتی در سال اول شد، بلکه صادرات کولرهای کره ای به اتحادیه اروپا را به دلیل رعایت الزامات جدید اتحادیه اروپا ۱۳۳/۲۰۲۳ تسهیل کرد.

آینده نگری: ادغام با اینترنت اشیا و سیستم های خانه هوشمند

فیلترهای تابیده شده می توانند بخشی از اکوسیستم IoHT (اینترنت چیزهای سالم) شوند. به عنوان مثال، با تعبیه یک برچسب RFID یا NFC در لبه فیلتر، سیستم خنک کننده می تواند تاریخ آخرین ضد عفونی را بخواند و زمان تعویض/تابش مجدد را پیش بینی کند. این داده ها را می توان در سطح شهری جمع آوری کرد و برای نقشه برداری از مناطق پرخطر (مانند رطوبت بالا و آلودگی میکروبی) استفاده کرد. زیمنس در آزمایشی در مونیخ این سیستم را با هوش مصنوعی لبه (Edge AI) ترکیب کرد و به دقت پیش‌بینی ۹۴ درصدی دست یافت.

توسعه پایدار

برای جلوگیری از استفاده نادرست یا ایجاد واحدهای غیر استاندارد، یک چارچوب نظارتی چند لایه مورد نیاز است: (۱) اعتبار سنجی اولیه توسط آزمایشگاه های مرجع ملی (مانند آژانس انرژی اتمی)، (۲) صدور گواهینامه دوره ای توسط مقامات ISO/IEC 17025، (۳) ثبت آمار دوز و نوع فیلتر در یک پلت فرم بلاک چین عمومی (برای شفافیت سازمان) و سازمان نظارت بر حوزه سلامت. پیشنهاد اخیر آژانس بین المللی انرژی اتمی در TECDOC-1985 یک “برچسب جهانی” با سه سطح – پایه (تا ۵ کیلو گری)، استاندارد (۵-۱۵ کیلوگری) و درجه پزشکی (> ۱۵ کیلو گری) – برای استانداردسازی جهانی پیشنهاد کرد.

راهکارهای آموزشی و مشارکت عمومی

برای تغییر نگرش، آموزش باید از مدرسه شروع شود. در فنلاند، کتاب‌های علوم پایه شامل فصلی با عنوان «پزشکی و صنعت هسته‌ای در زندگی روزمره» است که تابش مواد غذایی و اقلام بهداشتی را با مثال‌های تصویری توضیح می‌دهد. همچنین روزهای بازدید عمومی از واحدهای تشعشع (مانند واحد Sterigenics در هلند) اعتماد عمومی را با شبیه سازی های تعاملی افزایش داده است. پیشنهاد می‌شود «هفته فناوری‌های هسته‌ای غیر انرژی» در همه کشورها با حضور دانشگاه‌ها و رسانه‌ها برگزار شود.

خلاصه و توصیه های استراتژیک

ضدعفونی فیلترهای خانگی با تابش دیگر یک ایده تئوری نیست، بلکه یک راه حل صنعتی، اقتصادی و بهداشتی قابل دوام است. موفقیت آن مستلزم سه محور است: (۱) همکاری مثلثی بین صنعت (تولیدکنندگان فیلتر)، دانشگاه (تحقیق در مورد مواد و دوز) و دولت (مقررات هوشمند)، (۲) سرمایه گذاری در ارتباطات عمومی برای رسیدگی به اشتباهات رایج، و (۳) توسعه زیرساخت تشعشع در خارج از حوزه پزشکی، به ویژه برای صنایع کوچک و متوسط. در نهایت، این فناوری نشان می دهد که هسته ای کاربردهای حیاتی هم برای انرژی و هم برای سلامت روزمره هر خانواده دارد.
————

منابع برای مطالعه بیشتر:

[۱] آژانس بین المللی انرژی اتمی (۲۰۲۳). فناوری تابش برای کاربردهای صنعتی. وین: شماره ۴۹۸ گزارش های فنی آژانس بین المللی انرژی اتمی.
[۲] سازمان بهداشت جهانی. (۲۰۲۴). اثرات آلودگی هوای محیط و خانوار بر سلامتی. ژنو: سازمان بهداشت جهانی.
[۳] Morawska، L.، و همکاران. (۲۰۲۴). “بیوآئروسل های داخلی و سلامت تنفسی در محیط های شهری.” محیط زیست بین المللی۱۸۵, ۱۰۸۵۲۷.
[۴] Woods, RJ, & Pikaev, AK (2023). شیمی پرتو کاربردی: پردازش پرتو. Wiley-VCH.
[5] ANSI/ISO/ASTM. (2024). روشهای استاندارد برای دزیمتری در پردازش پرتو (ISO/ASTM 51702:2024). ASTM International.
[6] ASTM International. (2023). D5795-23: راهنمای استاندارد برای ارزیابی پایداری اشعه مواد. وست کنشوهوکن، پی.
[۷] کمیسیون اروپا (۲۰۲۳). مقررات کمیسیون (EU) 2023/881 در مورد تابش دستگاه های فیلتر هوا. مجله رسمی اتحادیه اروپا، L132.
[8] AEOI. (2024). استاندارد ملی ISIRI 27356: پردازش پرتوی محصولات غیرپزشکی. تهران: سازمان انرژی اتمی ایران.
[۹] انجمن جهانی هسته ای (۲۰۲۴). اقتصاد تاسیسات پرتودهی صنعتیلندن: گزارش WNA شماره IE/2024/07.
[10] OECD. (2024). تحلیل هزینه و فایده فناوری‌های هسته‌ای غیر انرژی در سیستم‌های HVAC. پاریس: آژانس انرژی هسته ای OECD.
[11] آژانس بین المللی انرژی اتمی (۲۰۲۴). TECDOC-1795: پردازش پرتوی عملی کالاهای مصرفی. وین: آژانس بین المللی انرژی اتمی
[۱۲] علوی، م.، و همکاران. (۲۰۲۴). “کارایی مقایسه ای تابش در مقابل ضد عفونی شیمیایی در فیلترهای HVAC.” مجله علوم و مهندسی بهداشت محیط۲۲ (۳)، ۱۱۲-۱۲۵.
[۱۳] تیم کد حمل و نقل ذرات N مونت کارلو (MCNP). (2024). مدلسازی یکنواختی دوز در فیلترهای چند لایه. Los Months of National Languaratory، LAK-24-12445.
[14] Tan, CY, & Lee, HS (2025). “موانع ادراک عمومی برای محصولات خانگی تحت تابش در جنوب شرقی آسیا.” مهندسی و طراحی هسته ای۳۹۸, ۱۱۲۷۸۹.
[۱۵] IAEA INIS (2024). تضمین مصرف کننده مبتنی بر QR در کالاهای تابیده شده: پروژه آزمایشی سنگاپور. شناسه مجموعه INIS: 54018321.
[16] گروه IBA (2024). تابش اشعه ایکس فشرده XRS-5: برگه اطلاعات فنی. Louvain-la-Neuve، بلژیک.
[۱۷] ژانگ، ال.، و همکاران. (۲۰۲۴). نانودوزیمترهای مبتنی بر SiC برای نقشه برداری بلادرنگ در تابش صنعتی. ابزار و روش های هسته ای در تحقیقات فیزیک ب۵۴۲، ۱۶۵-۱۷۳.
[۱۸] کاری. (۲۰۲۴). گزارش سالانه کاربردهای غیر برقی فناوری هسته ای. Daejeon: موسسه تحقیقات انرژی اتمی کره.
[۱۹] مولر، تی، و همکاران. (۲۰۲۵). Edge AI برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده فیلترهای هوای تابش‌شده در ساختمان‌های هوشمند. مجله اینترنت اشیا IEEE12 (2)، ۲۱۰۵-۲۱۱۸.
[۲۰] آژانس بین المللی انرژی اتمی (۲۰۲۵). TECDOC-1985: طرح جهانی برچسب گذاری برای کالاهای مصرفی تحت تابش. وین.
[۲۱] رائو، PV، و شارما، A. (2024). “مرکز تابش غیرمتمرکز: درس هایی از مدل های هلندی و هندی.” مجله بین المللی مدیریت دانش هسته ای۱۲ (۱)، ۴۵-۶۲.
[۲۲] یک DESA. (2024). کاربردهای هسته ای غیر انرژی و اهداف توسعه پایدار. نیویورک: سازمان ملل متحد.
[۲۳] OECD-NEA. (2025). مدیریت منابع تابش مصرف شده: مسیرهای بازیافت و دفع. پاریس.
[۲۴] آژانس بین المللی انرژی اتمی (۲۰۲۵). استراتژی های مشارکت عمومی برای فناوری های تشعشعی: بهترین روش ها. وین: بولتن IAEA، Q1.

انتهای پیام/