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희령 장
6 years ago
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1 경수로주변 C-14 축적경향및 환경영향평가 제 14 회원자력안전기술정보회의

2 C-14 측정및분석연구 C-14 반감기 5730년, 베타선평균에너지 45keV 최대에너지 156keV 생물학적반감기 40일대기확산, 침적, 동식물체전이, 섭취및호흡의복잡한경로광합성을통해식물체내 OBC 형태로축적 - 내부피폭가능성 H-3 와함께주민선량관리측면의주요핵종 환경영향평가 환경시료채취 (2006 년 8 월 2008 년 11 월 ) 공기, 쌀, 보리, 배추, 우유, 닭, 과일 ( 사과, 감 ) C-14 방사능농도 (Bq/g-carbon) 측정분석 주민선량평가 C-14 감시및 ODCM 관련기술적기초자료

C-14 생성 반응식 열반응단면적 (barn) 모핵종자연존재비 (%) 비고 17 O(n,α) 14 C 0.235 0.37 원자로내주요생성원 14 N(n,p) 14 C 1.81 99.63 대기중주요생성원 (38000 Ci/yr) ( 대기중총량 3.8E+6 Ci 해양중총량 2.7E+8 Ci ) 13 C(n,γ) 14 C 0.0009 1.

3 C-14 생성 반응식 열반응단면적 (barn) 모핵종자연존재비 (%) 비고 17 O(n,α) 14 C 원자로내주요생성원 14 N(n,p) 14 C 대기중주요생성원 (38000 Ci/yr) ( 대기중총량 3.8E+6 Ci 해양중총량 2.7E+8 Ci ) 13 C(n,γ) 14 C 반응식 PWR BWR 17 O(n,α) 14 C 6.0 Ci/GWe-yr 14.5 Ci/GWe-yr 14 N(n,p) 14 C 0.12 Ci/GWe-yr/ppm 0.29 Ci/GWe-yr/ppm 13 C(n,γ) 14 C Ci/GWe-yr/ppm Ci/GWe-yr/ppm Overall Production 7 ~11 Ci/GWe-yr 14 ~16 Ci/GWe-yr

4 동위원소 C-14 동위원소붕괴반감기 천연존재비 (%) C-12 안정 C-13 안정 C-14 β - (Emax =156 KeV) 5730yr 약 1.2x10-10 (in air, before 1950) 자연계약 0.21Bq/g-carbon

5 C-14 연구 스웨덴 Barsebaeck 원전주변버드나무잎 C-14 비방사능 (Stenstroem, 1996)

6 C-14 연구 월성원전주변환경시료 ( 쌀, 배추등 ) 의 C-14 비방사능 ( 김창규, 2000)

7 시료채취 시료종류시료명조사빈도조사지역 조사지점수 비고 공기공기월 원전주변 ( 고리, 영광, 울진 ) / 대조지역 ( 대구 ) 10 - 곡류 쌀수확기원전주변 / 대조지역 10 - 보리수확기원전주변 / 대조지역 10 고리 : 농가없음 채소류 ( 배추 ) 수확기원전주변 / 대조지역 10 - 식품류 우유분기원전주변 / 대조지역 7 원전별 1 개지점 울진원전 : 목장폐쇠 육류 ( 닭 ) 반기원전주변 / 대조지역 7 - 과일 ( 감 ) 수확기원전주변 / 대조지역 10 고리원전 : 배

8 공기시료채취기 Molecular Sieve : 5A Air Flow Rate : 0.6L/min. 채취량 : 약 2g-c/month

9 Molecular Sieve 가열로 Heating Furnace Cold Trap N 2 Distributor

10 고압연소장치및 1 차흡수 NH 4 OH

Molecular Sieve NH 4 OH Solution NH 4 OH

11 Flow Diagram for 14 C Analysis in Environmental Samples Sample Air Biological and Soil sample Water Absorption of CO 2 NaOH Solution Molecular Sieve NH 4 OH Solution NH 4 OH Solution Combustion NH 4 OH Solution Bubbling Precipitate Form CaCO 3 Precipitate Preparation of Counting Sample Absorbent of CO 2 Benzene Synthesis Counting Gas Counting Liquid Scintillation Counter Accelerator Mass-Spectrometer

12 CO 2 2 차흡수

13 액체섬광계수기 (Quantulus 1220)

14 측정 Counting System : Liquid Scintillation Counter (Quantulus 1220, Wallac) Background : 1 cpm Efficiency : 14C 97% 3H 68% Energy Rangy : keV Measuring Cap. : 60 Vials Counting Time 600 min. (60 min. x 10 repeats) Accuracy : ±5%

15 고리원전주변공기포집위치 WNW (8.3%) W (6.8%) WSW (7.8%) NW (7.2%) SW (7.0%) NNW (6.0%) MS-10 MS-8 SSW (6.5%) MS-9 MS-5 N (6.7%) MS-1 MS-7 MS-4 S (7.1%) MS-3 NNE (5.7%) MS-11 MS-6 SSE (6.0%) NE (7.3%) 1km 2km3km4km 5km MS-2 SE (4.1%) ENE (5.7%) E (3.6%) ESE (6.6%) 번호 설치지점 방위 거리 (km) MS-1 1발소내 SW 0.1 MS-2 2발소내 ESE 0.5 MS-3 정수장 NE 0.5 MS-4 기상관측소 NNE 0.7 MS-5 전시관 NNW 0.6 MS-6 효암 NE 1.8 MS-7 명산 N 3.0 MS-8 월내1 NW 2.1 MS-9 사택3단지 NNW 2.5 MS-10 월내2 W 3.0 MS-11 비학 NE 2.2

16 시료채취지점 : 고리

17 영광원전주변공기포집위치 WNW (4.1%) W (3.0%) WSW (3.5%) NW (6.2%) 5km NNW (10.8%) 4km 3km2km 1km N (13.2%) MS-5 MS-2 MS-1 MS-3 MS-4 NNE (7.8%) MS-6 MS-7 NE (9.6%) ENE (7.8%) E (3.2%) ESE (2.1%) 번호설치지점방위거리 (km) MS-1 본부정문 ENE 1.8 MS-2 정수장 NNE 2.4 MS-3 청경사택 NE 2.1 MS-4 주사무실 E 1.1 MS-5 본부후문 SSW 0.7 MS-6 홍농서초교 ENE 2.5 MS-7 홍농사택 ESE 4.0 MS-8 법성 SSE 6.0 MS-9 영광 SSE 16.7 SW (4.6%) SSW (8.9%) S (7.3%) MS-8 SSE (3.9%) SE (3.8%)

18 시료채취지점 : 영광

19 울진원전주변공기포집위치 WNW (4.4%) W (3.2%) WSW (3.4%) NW (8.7%) MS-3 NNW (7.9%) MS-7 MS-8 MS-2 N (5.6%) MS-6 1km 3km 2km MS-4 MS-1 NNE (5.1%) 4km 5km MS-5 NE (3.2%) ENE (15.6%) E (14.4%) ESE (6.6%) 번호 설치지점 방위 거리 (km) MS-1 후문 SE 1.0 MS-2 남서고지 SW 0.5 MS-3 취수댐 W 5.6 MS-4 기곡동 SSE 2.5 MS-5 죽변초교 SE 5.0 MS-6 신화리 SSW 0.5 MS-7 부구교량 WNW 0.8 MS-8 한수원사택 NW 1.4 SW (3.3%) SSW (4.7%) S (4.4%) SSE (4.8%) SE (4.8%)

20 시료채취지점 : 울진

21 공기시료 : 고리원전 계획예방정비 3 호기 : ~ 호기 : ~ 호기 : ~ 호기 : ~ 계획예방정비 3 호기 : ~ 호기 : ~ 년 2007 년 2008 년 월별공기중 14 C 방사능농도

22 공기시료 : 고리원전 최대 :0.276Bq/gC 평균 :0.241Bq/gC 최대 :0.296Bq/gC 평균 :0.219Bq/gC 비학 (2.2km) 효암 (1.8km) 최대 :0.545Bq/gC 평균 :0.343Bq/gC

23 공기시료 : 고리원전 연도별고리원전풍하빈도

24 공기시료 : 고리원전 거리의함수로 고리원전거리별 14 C 방사능농도

25 공기시료 : 울진원전 1,4 호기계획예방정비 ~ ~ 호기계획예방정비 ~ 호기계획예방정비 ~ ,6 호기계획예방정비 ~ ~ 년 2007 년 2008 년 월별공기중 14 C 방사능농도

26 공기시료 : 울진원전 부구교량 전시관 정문 최대 :0.269Bq/gC 평균 :0.240Bq/gC 기상관측소 취수구 최대 :0.351Bq/gC 평균 :0.256Bq/gC 남서고지 폐기물저장고 배수구 최대 :0.427Bq/gC 평균 :0.265Bq/gC

27 공기시료 : 울진원전 연도별울진원전풍하빈도

28 공기시료 : 울진원전풍하빈도 07 년 6 월 07 년 10 월 07 년 12 월 07 년 7 월

29 공기시료 : 영광원전 계획예방정비 5 호기 : ~ 호기 : ~ 호기 : ~ 호기 : ~ 호기 : ~ 호기 : ~ 계획예방정비 5 호기 : ~ 호기 : ~ 년 2007 년 2008 년 월별공기중 14 C 방사능농도

30 공기시료 : 영광원전 최대 :0.452Bq/gC 평균 :0.306Bq/gC 최대 :0.327Bq/gC 평균 :0.256Bq/gC 홍농서초교 최대 :0.268Bq/gC 평균 :0.236Bq/gC

31 공기시료 : 영광원전 연도별영광원전풍하빈도

32 채소류시료 ( 배추 ) 0.25Bq/gC 지점별 14 C 방사능농도

33 곡류시료 ( 보리 / 쌀 ) 0.25Bq/gC 지점별 14 C 방사능농도

34 육류시료 ( 닭 ) 0.25Bq/gC 지점별 14 C 방사능농도

35 우유시료 0.25Bq/gC 지점별 14 C 방사능농도

36 과일류시료 ( 감 / 배 ) 0.25Bq/gC 지점별 14 C 방사능농도

37 C-14 에의한주민선량평가방법론 환경중 14 CO 2 에의한피폭경로

38 C-14 에의한주민선량평가방법론 각경로에서의모델 선원상평가모델 모델 비고 - 코드에의한계산 - 보수적인값 - Generic Data 사용 - 발전소에따라차이큼 - 측정 (Stack에서) - 측정의어려움 - 선원항을사용하지않음 대기확산평가모델 모델 비고 - 대기확산인자모델 - 지나치게보수적인결과 - 측정에의한보정 - 월성원전

39 C-14 에의한주민선량평가방법론 공기중 14 CO 2 농도평가방법 Option 용도 비고 선원항 + 대기확산인자모델 - 신규원전, 유출물관리 사전관리 환경에서직접측정 - 주민피폭선량평가 사후평가 피폭선량평가지점대기중의 14 CO 2 농도 대기중비방사능농도

40 C-14 에의한주민선량평가방법론 식물전이모델모델 모델 비고 - 공기중농도와방사평형 - 매우합리적인결과 - 식물에서직접측정 - 시료채집및측정의어려움 공기중 14 C의식물로의전이모델 - 광합성 ( 여름, 주간 ) - 일산화탄소 -> 이산화탄소 ( 수일 ) - 메탄 -> 이산화탄소 ( 수년 ) 식물중 14 CO 2 의비방사능 - 14 C의비방사능모델이 3 H의비방사능모델에비해정확

41 C-14 에의한주민선량평가방법론 동물전이모델 모델 비고 Process Oriented Model Carbon Transfer Model - Reg 비방사능모델 공기중농도와방사평형 동물의사료형태분석 - 매우보수적인결과 - 오염된사료에대한가중평균 측정동물에서직접측정 - 시료채집및측정의어려움 NOTE - 동물로의전이는동물의유기물 ( 사료 ) 섭취에의해일어남 - 실제동물이섭취하는사료중 14 CO 2 비방사능농도는, 동물이거주하는지역의공기중 14 CO 2 비방사능농도와다름 - 가중평균방법의중심은오염된사료분율의설정에있음

42 C-14 에의한주민선량평가방법론 인간으로의전이모델 비방사능모델 모델 공기중농도와방사평형 인간의음식물형태분석 비고 - 매우보수적인결과 - 오염된음식에대한가중평균 측정인간에서직접측정 - 시료채집및측정의어려움 NOTE - 인간으로의전이는음식물섭취에의해일어남 - 실제인간이섭취하는음식물중 14 CO 2 비방사능농도는, 공기중 14 CO 2 비방사능농도와다름 - 가중평균방법의중심은오염된음식물분율의설정에있음

43 C-14 에의한주민선량평가방법론 선량평가의철학 개인최대피폭선량 - 피폭선량 ( 기준농도 ) 산정지점 : 발전소경계지역중 14 CO 2 의농도가가장높은지역 - 음식물섭취 : 발전소경계지역의공기중비방사능으로부터음식물농도산정 - 예외적으로오염된사료 / 음식물분율의적용을허용

44 자연준위 C-14 에의한선량평가 자연준위의 C-14에의한선량평가자연준위의 14 CO 2 에의한피폭선량평가 (carbon 섭취량 1.10E+5 g-carbon/yr 가정 ) 자연준위피폭경로모델피폭선량 (μsv/y) ICRP 호흡 NCRP 81, Killough (Bq/gC) ICRP 섭취 complete equilibrium 11 Moghissi et al 12 Killough 12

45 C-14 에의한주민선량평가결과 14 C 농도 (Bq/gC) 자연준위이상의주민선량 (μsv/yr) 원전 지점 공기시료 평균치 자연준위호흡섭취선량총피폭선량 비학 고리 효암 정수장 남서고지 울진 후문 부구교량 후문 영광 정문 서초교

46 2007 ODCM 주민선량 ( 고리, 기체 ) 과비교 핵종선량 (μsv/yr man) 비율 (%) 비고 삼중수소 개인최대 ODCM 계산치 불활성기체 개인최대 ODCM 계산치 방사성옥소 7.17E 개인최대 ODCM 계산치 미립자 2.11E-04 - 개인최대 ODCM 계산치 1.28 부지외부 { 고리효암 (NE 1.8km) 공기중평균치 } 14 C 0.32 주민거주지 ( 고리길천채소평균치 ) ~0 주민거주지 ( 섭취경로에있는육류평균치 )

47 C-14 중요도평가및감시방안제시 기술적측면에서 14 C 의감시중요성평가 o STACK 에서의 14 CO 2 방출량감시 - 기술적어려움존재 ( 일시대량퍼지, 베타핵종, 규제목적안정적측정?) o 환경에서의 14 C 농도감시 경로측정지역시료채취및측정기술목적 공기부지경계중최대농도지점안정개인최대피폭선량평가 식물부지경계중최대농도지점안정오염축적감시 ( 보완적 ) 식물 ( 식품 ) 동물 ( 식품 ) 원전인근지역채취 / 측정의어려움주민거주지선량평가 원전인근지역채취 / 측정의어려움주민거주지선량평가

48 C-14 중요도평가및감시방안제시 경수로에서 14 C 감시방안 ( 案 ) o 사전조치로서의 14 C 감시 ( 유출물관리 ) - Stack에서의 14 C 방출량측정 : 기술적인어려움 - 대기확산모델에의한대기확산인자계산 : 실제실측치로검증 - 배출양, 대기확산인자에의한주민선량평가 : 매우보수적임 - 대기중 14 CO 2 농도 / 피폭계산 ==> 장기적과제로추진바람직 ==> 기존 ODCM 법의대기확산인자검증 o 사후조치로서의 14 C 감시 ( 측정에근거한선량평가 ) - 대기중 14 CO 2 농도측정 : 개인최대피폭지점 ( 선량평가 ) - 식물중 14 C 농도측정 : 개인최대피폭지점 ( 오염감시 ) - 주민선량계산 ==> 14 C과삼중수소에의한주민피폭선량은측정을이용 ==> ODCM을위한측정절차및선량계산절차는추후개발할필요가있음

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<3130C7D1BBF3C1D85F462E687770> 기술논문 국내원전삼중수소방사능배출및환경거동에대한분석및고찰 한상준 *,, 이경진 *, 염정민 *, 신대윤 * * 조선대학교, 월성원전 방폐장민간환경감시기구 2015 년 9 월 30 일접수 / 2015 년 11 월 29 일 1 차수정 / 2015 년 12 월 1 일채택 원전기체및액체방사성폐기물중가장배출기여도가높은삼중수소를대상으로국내원전가압경수로및가압중수로에대해서배출량비교분석과풍향빈도분석,