作成： 1998/10/22 土井 猛
データ番号 ：010124
工業用電子加速器の経済性評価
目的 ：電子加速器の工業利用
放射線の種別 ：電子
放射線源 ：電子加速器(1.5-5MeV,3-50mA)
線量（率） ：17-250kGy
応用分野 ：自動車タイヤ架橋、高圧ケーブル架橋、塗料キュアリング、医療器具の滅菌
概要 ：
照射利用における工業用電子加速器の経済的優位性を、自動車用タイヤ架橋、高圧ケーブル架橋、塗料キュアリング、医療器具滅菌の分野で、従来法あるいはガンマ線法と比較した文献をまとめた。比較は、単位生産量当たりの製造費(運転費と設備減価償却費の合計)で行われている。電子線法は、従来法やガンマ線法よりも経済的であり、また、設備規模が大きくなる程、優位性が大きくなる。
詳細説明 ：
電子加速器の工業利用は、近年、目覚ましく発展してきたが、これは、電子線照射法が、技術的信頼性、経済性、小型化、容易な運転保守、安全性、環境保護の条件を満足するからである。特に、経済性、生産性は重要であり、ここでは、その経済的優位性を、自動車タイヤ架橋、高圧ケーブル架橋、塗料キュアリング、医療器具の滅菌の分野で評価する。
1.自動車タイヤ架橋
電子加速器のエネルギー1.5MeV、電流50mA、吸収線量100kGyの照射設備について、単位生産量当たりの製造費を設備の原価償却を含めて試算した。運転時間6000 h/年、償却期間10年、労働賃金6ドル/h、電力費3セント/kWhの条件の基で比較した。
従来法であるロートキュアー法に比べて、電子線法の製造費は1/6であり、電力費用も1/6となり、非常に経済的であると言える。他の文献でも、電子線法の製造費は従来法の1/9〜1/2であることが示されている。
2.高圧ケーブル架橋
6600V用22 mm2 CV高圧ケーブルを加速エネルギー1.5MeV、25mA、250kGyで照射する場合を、電力20円/kWh、蒸気6800円/トンの条件で3種類の従来法と比較した。電子線法の製造費は従来法の1/20〜1/9となり、経済的に優位である。
3.塗料キュアリング
ラジカルグラフティングのハイポリマー塗料を220kGyで照射する場合を、年間運転時間1000,2000,4000 および7000h について、電流25mA加速器、電流50mA加速器および従来法で比較した（表１）。
表1 Cost comparison for paint curing by difference of operation time（原論文1より引用）
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methods Electron irradiation
operation ------------------------- Thermal
time(H/year) 25mA 50mA
---------------------------------------------------
1000 6.88 5.94 -
---------------------------------------------------
2000 4.14 3.50 7.3
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4000 2.77 2.28 6.1
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7000 2.18 1.75 5.6
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Unit : yen/m2
Remarks. Absorbed dose of electron irradiation of 25mA and 50mA are both 20kGy.
電子線法は、従来法よりも経済的であるが、電流が大きく(設備規模が大きく、処理速度が速い)なる程、また、年間運転時間が長くなる程、優位性が増すことが示された。
4.医療器具の滅菌
従来行われていたエチレンオキサイドによる滅菌は、近年、生物および環境に対して有害であることが指摘され、その姿は消えつつあるので、ここでは、電子線法とガンマ線法の経済性を比較した。被照射物は、図1に示すように、照射室を貫通するコンベアにより内部へ搬入され、電子ビーム照射を受けた後、コンベアで搬出される連続処理方式となる。
図1 Electron irradiation facility（原論文1より引用）
電子加速器は5MeV、3mAとし、ガンマ線源は3.7 X 1016 ベクレルのCo-60を用い、吸収線量は30kGyとして試算した。その結果を表2に示す。
表2 Cost comparison in sterilization of medical products（原論文1より引用）
(Unit : M\)
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Items Electron irradiation Gamma irradiation
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Source Accelerator Co-60
Output power 5MeV×3mA 3.7×1016Bq(1MCi)
Penetration 0.35g/cm2/MeV 12g/cm2
Efficiency 85%(both side) 30%
Productivity (30kGy) 1.53t/hr 0.54t/hr
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Capital cost 800 1600
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Operation cost
Amortization 80 160
(10years)
Maintenance 15 3
Co-60 − 150
Electricity 9 −
(100kW×4300Hr)
Water 2 −
Labor 20 15
Total 126 328
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Irradiation cost 1150\/m3 5050\/m3
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電子線法の製造費はガンマ線法の1/4〜1/5となり、経済的であることのみならず、その処理速度が速いことも示された。
コメント ：
自動車タイヤ、耐熱ケーブル等の架橋技術の分野では、電子照射は必要不可欠な技術であり、我々の生活にも密着した比較的歴史の長い放射線利用技術である。今後は、寸法的により厚い、太い製品に照射する要求も出、電力効率の良い高エネルギー電子加速器とその利用技術が求められると考えられる。また、人に優しい環境を守るために、ガスによる滅菌、殺菌は許されないだろう。ここでも、滅菌、殺菌用に電力効率の良い高エネルギー電子加速器が必要になり、その開発が望まれる。
原論文１ Data source 1：
Economical Aspects of Industrial Electron Accelerators
T. Doi
NKK
JAERI-M-93-160
キーワード：工業用電子加速器、電子加速器の経済性、電子線照射設備、電子線架橋、電子線キュアリング、電子線滅菌、自動車タイヤ照射、高圧ケーブル照射、塗料照射 、医療器具照射
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beam curing, electron beam sterilization, automobile tire irradiation, high
voltage cable irradiation, paint irradiation, medical products irradiation
分類コード：010402,040102