図１ 線源とパッケージの照射位置の断面図
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かまぼこ照射の実用化に際しては、パッケージ照射により大量処理する方法が適していると考えられる。そこで、かまぼこのパッケージ照射実用化に関する知見を得るため、実際にダンボール箱にかまぼこを詰め、静置照射した場合のパッケージ中の吸収線量分布の測定を行い、さらにコンベア移動照射について検討を行った。
試料として５．３（巾）×１８（長）×２．３（厚）ｃｍ，板厚０．７ｃｍの市販の板付かまぼこを用い、照射用のパッケージとしては、この大きさの試料の市場流通に用いられている１４×２７×３８ｃｍのダンボール箱を用いた。線源は、原研高崎研の長さ１０４ｃｍ，高さ３０ｃｍのコバルト−６０板状線源（６０ｋＣｉ）を用いた。かまぼこの包装紙と板を取り除いた状態（平均密度０．８ｇ／ｃm3）及び包装紙と板を付けたままの状態（平均密度０．６／ｃm3）でパッケージに詰めて照射した場合のパッケージ中の吸収線量分布を鉄線量計を用いて測定した。
３回精製水を用いて調製した硫酸第１鉄溶液（鉄濃度１×１０・Ｅ（−３）Ｍ，食塩濃度１×１０・Ｅ（−３）Ｍの０．８Ｎ硫酸酸性水溶液）を酸素飽和し、これを内径１３ｍｍ，長さ１３０ｍｍ，肉厚１ｍｍの共栓付パイレックス試験管に入れて線量計とした。照射後３０４ｎｍにおける吸光度を測定し、吸収線量変化を求めた。
照射室内の照射台上高さ１５ｃｍの位置における空間線量率分布、２×１０・Ｅ（５）、５×１０・Ｅ（４）、１×１０・Ｅ（４）ｒａｄ／ｈｒの各線量率を用いて、パッケージ中心奥行方向の吸収線量分布を測定した。この場合、包装紙及び板を取り除いたかまぼこをパッケージに詰め、各線量率位置にパッケージの全面をあわせてそれぞれ４分、１５分、１．５時間照射した。各照射時間は、精度よく線量を測定するため最高線量が約１５ｋｒａｄになるように、それぞれ調整した。この時のパッケージは図１に示したような配置になっており、特に高線量率位置では線源に近く、また照射時間も短いため、線源の上昇・下降時におけるパッケージ下面からの照射の影響を無視できないと考えられる。そこで、この影響を除くため、パッケージの下に厚さ５ｃｍの鉛ブロックを敷いて照射したときの結果を図２に示した。各線量率位置におけるパッケージ中心奥行方向の吸収線量分布及び空間線量分布を、表面線量を１．０とした相対線量として示してある。次に、この結果から、かまぼこ中の線量減衰率、すなわち空間線量（Ｄｆ）に対するかまぼこ中の吸収線量（Ｄｋ）の比をパッケージ中心奥行方向の各点について求め図３に示した。この結果、各線量率位置でほぼ一致した線量減衰曲線が得られた。
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かまぼこを実際に照射する場合には、包装され、しかも板を付けた状態で照射することになる。かまぼこと板では比重が異なるため、板の有無によってパッケージ内の吸収線量分布に相違が生じることが予想される。図４に示したようにｘ方向から照射する場合には、γ線透過方向に板があり、ｙおよびｘ方向からでは板がない。そこで図４に示したように、包装された板付かまぼこをパッケージに詰めて、ｘ方向からの照射を行った。線量率３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒの位置で照射したときのパッケージ中心奥行方向の吸収線量分布を測定した結果を図５に示した。また、包装紙並びに板を取り除いた状態で照射したときの吸収線量分布も同時に示した。この結果より、反転して両面照射した場合のパッケージ中心奥行方向の線量均一度（最大・最小吸収線量の比）を求めると、包装紙並びに板を取り除いた場合１．１６であるのに対し、包装され、しかも板付の状態の場合１．１２であった。図４のｘ方向における板の厚さの合計は２．８ｃｍであり、板比重はかまぼこの比重より小さいため、γ線透過方向の充填密度が小さくなっている。このため、包装され、しかも板付の状態で照射した場合の線量均一度がよくなったものと考えられる。
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パッケージ全体における線量均一度は、奥行方向の線量均一度と空間の高さ方向の線量均一度の積として近似的に求められる。そこで、種々の線量率位置における高さ方向の空間線量分布の測定を行い、結果を図６に示した。３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒの位置における照射台上３０ｃｍまでの高さ方向の線量均一度は１．１１であった。また、図５の結果から求めた奥行方向の線量均一度は１．１６である。従って、線量率３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒの位置で厚さ１４ｃｍ，高さ３０ｃｍのパッケージに包装紙並びに板を除いたかまぼこを詰めて反転照射したときの線量均一度は、１．１６×１．１１＝１．２９であることが可能であると認められた。
次に、健全性試験用試料として調整された４．７（巾）×１２．７（長）×２．６（高）ｃｍ，板厚１ｃｍのかまぼこについて、図３のＤｋ／Ｄｆ曲線を用いて線量均一度を求め実測値と比較検討した。照射は１００ｋＣｉのコバルト−６０板状線源を用い、奥行１４、長さ５１、高さ２５．５ｃｍのダンボール箱の試料を６０本入れて照射した。線量率３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒの位置にパッケージの中心をあわせて、３０分で反転して１時間照射したときのパッケージ内の吸収線量は２．２１×１０・Ｅ（５）〜２．６０×１０・Ｅ（５）ｒａｄであり、線量均一度は１．１８であった。Ｄｋ／Ｄｆ曲線と空間線量分布から求めた奥行方向の線量均一度１．０８との積として１．２０と求められた。実測値は包装され、しかも板を付けた状態で照射して得られた値であること考慮すれば、両者の値はよく一致しており、Ｄｋ／Ｄｆ曲線は照射条件を検討する際の線量分布計算に十分適用できると考えられる。
１００ｋＣｉの線源を用いて種々の条件下で照射した場合の線量均一度をＤｋ／Ｄｆ曲線を用いて求め、照射条件の検討を行った。表１は、高さ３０ｃｍのパッケージの厚さを１０ｃｍから３０ｃｍまでかえた場合の線量均一度をＤｋ／Ｄｆ曲線より計算したものである。この結果から、線量均一度１．３０で照射可能なパッケージの厚さは線量率３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒで１５ｃｍとなり、線量均一度１．４０以内で照射可能なパッケージの厚さは線量率３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒでは２０ｃｍ，１×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒでは２５ｃｍ程度であることがわかった。
| 線 量 率 （ｒａｄ／ｈｒ） |
パッケージの厚さ （ｃｍ） |
深さ方向 |
線量均一度 水平方向 |
全 体 |
| ３×１０・Ｅ（５） １×１０・Ｅ（５） |
１０ １５ ２０ ２５ ３０ １０ １５ ２０ ２５ ３０ |
１．０６ １．１３ １．２４ １．４０ １．５９ １．０４ １．０９ １．１７ １．２７ １．４０ |
１．１１ １．１１ １．１１ １．１１ １．１１ １．０５ １．０５ １．０５ １．０５ １．０５ |
１．１８ １．２５ １．３８ １．５５ １．７６ １．０９ １．１４ １．２３ １．３３ １．４７ |
| 線源：１００ｋＣｉ、 パッケージの高さ：３０ｃｍ |
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１．の静置照射の結果、線源からの距離が近いほどかまぼこを均一に照射するのに必要なパッケージの厚さが小さくなり、線量均一度１．４０以内で照射可能なパッケージの厚さは、線量率３×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒでは２０ｃｍ，１×１０・Ｅ（５）ｒａｄ／ｈｒでは２５ｃｍ程度であることが明らかとなった。本章では市販流通を想定して、コンベアによる連続照射実験を行った。また、照射効果の研究により、かまぼこの適正線量は、３００ｋｒａｄ程度とされているが、本研究では最小線量を３００ｋｒａｄとして、線量均一度が１．４０又は１．５０以下で照射されるように実用規模装置の諸元、処理能力、照射価格を推算した。
図７に示すパッケージ連続照射用リニアモーション、２パスタイプのコンベアを使用した。照射は、板状線源の両側コンベア上で行われ、コンベア速度は０．１〜３ｍ／ｍｉｎの範囲で連続的に可変でき、移送できるパッケージの大きさは、４５０（巾）×３００（高）×２００〜４５０（厚）ｍｍである。試料パッケージは照射部では等速移送され両面照射が行われる。
コバルト−６０線源は、ペンシル型線源５本を収納した７５（巾）×１４（厚）×３００（高）ｍｍの線源ケースを単位とし、３，０００（巾）×１４（厚）×３００（高）ｍｍの板状線源組立枠に線源ケースを配置し、板状線源として使用した。本実験では線源ケース１３ヶを用い、１，０８０（巾）×３００（高）ｍｍの板状線源とした（１００ｋＣｉ）。
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かまぼこ用流通ケース（２０本入、２６．５×２６．５×１８ｃｍ）を連続照射コンベア装置用に加工した。ケースの形状は、４２ｃｍ（長）×３０（長）ｃｍで厚さを１８、２６、３５ｃｍに変えた。線源からパッケージ表面までの距離は１０〜３５ｃｍとした。鉄線量計によるパッケージ内の最大吸収線量（Ｄｍａｘ）、最低吸収線量（Ｄｍｉｎ）の測定位置は図８に示す。実際の線量測定は、流通ケース箱を並べて連続照射に近い状態で行った。
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図９に厚さが異なる各パッケージに対する線量均一度の線源からの距離による変化を示す。すなわち、パッケージの厚さが３５ｃｍある場合、本装置では線量均一度１．５以下で照射することは不可能である。厚さが２６ｃｍのパッケージでは線源からの距離が２５ｃｍ以上離れると線量均一度１．５以内におさまった。一方、厚さを１８ｃｍにすると線源からの距離が１０ｃｍでも線量均一度１．４５となり、１時間当たりの処理能力も表２に示すごとく最大となった。このことから、かまぼこのように線量均一度がきびしい品目の連続照射処理は、パッケージの厚さをできるかぎり薄くし、パッケージ内のかまぼこの充填方法を板が外側になるように限定することである。このことにより、かまぼこ流通ケースは、線源から近い距離でコンベアスピードが早い状態で運転され、処理量を増大させることができる。
| パッケージの厚み （ｃｍ） |
線源とパッケージ 間の距離（ｃｍ） |
線 量 均 一 度 （Ｄｍａｘ／Ｄｍｉｎ） |
コンベアスピード （ｃｍ／ｍｉｎ） |
処 理 能 力 （ｋｇ／ｈｒ） |
| １８ ２６ ３５ |
１０ １３ １５ １８ ２５ ３５ １０ １３ １５ １８ ２１ ２５ ３０ ３５ １０ １３ １５ １８ ２１ ２５ ２８ |
１．４５ １．４０ １．３５ １．３０ １．２５ １．１８ １．７８ １．６８ １．６２ １．５５ １．５２ １．４４ １．４０ １．３３ ２．３２ ２．１８ ２．０８ ２．６２ １．９４ １．７９ １．７３ |
１２．５ １１．３ １０．６ ９．６ ７．９ ６．４ （１０．２） （９．２） （８．８） （８．１） （７．５） ６．８ ６．０ ５．６ （７．８） （７．２） （６．７） （６．１） （５．７） （５．３） （５．０） |
２３５．９ ２１８．７ ２０４．４ １８５．４ １５３．１ １２２．７ （２６２．３） （２３７．４） （２２５．０） （２０９．０） （１９２．０） １７５．９ １５３．４ １４３．３ （３０２．５） （２７６．９） （２５７．４） （２３６．９） （２２０．３） （２０４．３） （１７３．８） |
| ☆カッコ内：かまぼこ照射に適用できない、Ｄ ｍｉｎ＝３００ｋｒａｄ |
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図７類似の照射施設（Ｃｏ−６０線源、１００ｋＣｉ）を設置するには、５８年価格で１〜３の初期投資が必要である。
１建築費 （５８年度価格）一式 ３億 円
２照射装置（ 〃 ）一式 １億５，０００万円
３線 源（ 〃 ）一式 １００ｋＣｉ ４，４００万円
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４億９，４００万円
４年間償却費 ２，６１０万円
５維持費 １，６００万円
６線源補充 ４００万円
７電気・ガス・水・税 １，７６０万円
８人件費 １，０００万円
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７，３７０万円
１は２５年、２は１８年、３は１０年の償却とすると４〜８の年間経費を含めて一年間に要する費用は、７，３７０万円となる。
最適照射条件はかまぼこ流通ケースの厚さを１８ｃｍとし、線源とパッケージ間の距離１０ｃｍ（線量均一度１．４５）、最小線量３００ｋｒａｄで行うと一時間当たりの処理量は、２３５．９ｋｇであるので年間８，０００時間運転するとすれば（年間１ヶ月はオーバーホールで休止）１，８８７ｔｏｎになる。これは、かまぼこｋｇ当たりの価格にして３９円となり、市販かまぼこ１個（２１０ｇ）当たりの照射コストは８円となる。一方、線源とパッケージ間の距離を１３ｃｍ（線量均一度１．４０）として、平均線量３００ｋｒａｄとした場合には、一時間当たりの処理量は２６２ｋｇとなり、ｋｇ当たり３５円で照射できることになる。
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水産ねり製品は、年間約１００万トン生産されている。かまぼこの場合、各製造工場での１日当たりの生産量は５〜５０トンであり、２０トン規模の工場が多いとされている。しかし、かまぼこの製造工場は、特定地域に集中していることが多い。本研究の結果では、コバルト−６０線源１００ｋＣｉで１日当たりの処理量は６トンであり５０トン処理できる照射施設は約１，０００ｋＣｉの線源が必要となる。この場合ｋｇ当たりの照射コストは、２０円以下に低下するものと思われる。