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다은 예
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1 KAERI/CR-321/2008 내부피폭선량측정및평가 Measurement and Evaluation of Internal Dose 한국원자력연구원

2 제출문 한전원자력연료주식회사사장귀하 본보고서를 2008 년도 내부피폭선량측정및평가 과제의최종보고서로 제출합니다 과 제 명 : 내부피폭선량 측정 및 평가 과제책임자 : 이 종 일 참 여 자 : 이 태 영 김 봉 환 송 민 영 - i -

3 요약문 본사업의목적은한전원자력연료주식회사방사선작업종사자에대해내부피폭선량을평가함으로써개인에게결정적영향이발생하는것을방지하고, 확률적영향이발생하는것을용인할수있는수준으로제한하는데있다. 이를위해본사업에서는내부피폭관리프로그램을계획및수립함은물론, 폐카운터를사용하여작업자의폐에잔존하는우라늄의양을측정하여이를근거로섭취량및예탁유효선량을평가하였다. 한전원자력연료주식회사에서는폐방사능측정이요구되는방사선작업종사자의명단과작업환경등에관한정보를한국원자력연구원에제공하였으며, 한국원자력연구원에서는폐카운터를사용하여이들의폐방사능을측정하였고, 체내오염확인자에대해서는내부피폭선량을평가하였다. 본사업기간동안측정건수는총 832건이었으며, 분기별로보면 1/4분기에 178 건, 2/4분기에 250건, 3/4분기에 229건, 4/4분기에 175건이었다. 2008년도측정결과수검자중에서우라늄이체내오염된것으로확인된방사선작업종사자는총 20명으로 1/4분기에 11명, 2/4분기에 7명, 3/4분기에 12명, 4/4분기에 9명으로나타났다. 그러나체내오염된것으로확인된작업자중에서 15명은이전년도섭취에의한잔류량이검출된것으로평가되었고, 5명만금년도에섭취된것으로평가되었다. 따라서이들의예탁유효선량을 ICRP 권고 60, ICRP 권고 66의호흡기모델, ICRP 권고 30의소화기모델그리고 ICRP 권고 78의생체동역학적모델등에근거한방법을사용하여평가하였다. 평가결과체내오염이확인된작업자들의연간우라늄섭취량에의한예탁유효선량은 msv로서연평균유효선량한도인 20 msv 미만으로나타났다. - ii -

4 목차 요약문 ⅱ 목차 ⅲ 표목차 ⅳ 그림목차 ⅴ 1. 서론 1 2. 폐방사능측정 2 가. 측정방법 2 나. 검출한계 3 다. 측정결과 4 3. 섭취량평가 11 가. 평가조건 11 (1) 섭취경로및섭취형태 11 (2) 폐방사능측정자료 11 (3) 방사능입자크기 11 (4) 흡수형 11 나. 평가방법 12 (1) 섭취율 12 (2) 섭취량 13 다. 섭취율평가결과 15 (1) 금년도이전섭취잔류량에의해폐방사능이검출된경우 15 (2) 금년도섭취량에의해폐방사능이검출된경우 16 라. 섭취량평가결과 예탁유효선량평가 결론 28 참고문헌 29 - iii -

5 표목차 표 1. LLNL 몸통에몸통판및덮개를배열시킬경우가슴벽에서지방질량분율과가슴벽두께 2 표 U의폐방사능측정결과 (2008년도) 5 표 U의폐방사능측정결과 (2007년도) 6 표 U의폐방사능측정결과 (2006년도) 7 표 U의폐방사능측정결과 (2005년도) 8 표 U의폐방사능측정결과 (2004년도) 9 표 U의폐방사능측정결과 (2003년도) 10 표 U의농축도에따른우라늄의전방사능에대한 234 U, 235 U 및 238 U의방사능분율 f 234, f 235, f 표 U 섭취율및섭취량평가결과 (2008도) 25 표 10. 우라늄연간섭취량평가결과 (2008도) 26 표 11. 우라늄연간섭취량에의한예탁유효선량평가결과 (2008년도) 27 - iv -

6 그림목차 그림 1. 폐방사능이금년도이전섭취잔류량으로평가된 BiDAS 코드해석의예 15 그림 2. W-3 작업자의폐에대한 235 U 측정결과 17 그림 3. W-3 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과 18 그림 4. W-13 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과 19 그림 5. W-15 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과 21 그림 6. W-16 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과 22 그림 7. W-19 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과 23 - v -

7 1. 서론 핵연료제조와관련된일련의작업에서는작업장소의오염이빈번하게발생하기때문에체내오염의발생우려가상당히높다. 따라서경영관리및규제기관요건에부합함을입증하기위하여방사선작업자의내부피폭선량을관리하고, 이를통하여방사선작업방법및작업환경의개선방안수립을위한자료를확보하여야한다. 또한사고피폭의경우적절한보건상의검사와치료를시작하는데가치있는정보를제공하기위해내부피폭관리프로그램이계획되고시행되어야한다 [1]. 이에따라본사업에서내부피폭관리프로그램의계획및수립, 폐카운터에의한폐내에존재하는우라늄의정량적분석및평가, 섭취량및예탁유효선량의평가등을본사업에서수행하였다. 한전원자력연료주식회사에서는방사선작업종사자의폐방사능측정계획, 작업환경정보등을한국원자력연구원에제공하였으며, 한국원자력연구원에서는폐카운터를활용하여폐내에존재하는우라늄을측정및평가하였고, 또한이를기초로섭취량과예탁유효선량을평가하였다. 한전원자력연료주식회사 (KNF) 방사선작업종사자에대한섭취량및예탁유효선량은 ICRP 권고 60[2] 과 ICRP 권고 66에주어진호흡기모델 [3] 및 ICRP 권고 78의생체동역학적모델 [4] 등최근이론에근거하여섭취량및예탁유효선량을평가하는 BiDAS 코드 [5] 를사용하여계산하였다. 섭취량평가에서중요한요소중하나인섭취형태는체내오염작업자의폐방사능측정이력및작업환경정보등을검토하여적합한것으로판단되는만성섭취로가정하였다. 또한정확한연간섭취량을평가하기위하여체내오염작업자의금년도이전섭취량에의한폐잔류방사능을금년도측정결과에서차감하였고, 이로부터새로도출된일일섭취율로해당기간동안연속섭취한것으로가정하였다. 단, 금년도측정값이금년도이전섭취량에의한폐잔류방사능과측정범위내에있을경우에는금년도섭취량평가에서제외하였다

8 2. 폐방사능측정 가. 측정방법 한국원자력연구원의폐카운터를사용하여폐에잔존하는우라늄의양 ( 이하폐방사능 ) 을측정하였다. 이카운터는 2대의 BEGe(Broad Energy Ge) 검출기, 검출기위치조절메커니즘, 피검사자의침대, 전자회로계및데이터시스템등으로구성되어있다. 검출기의면적은 50 cm 2, 두께는 25 mm, 상대효율은 37%, 입사창의두께는 6 mm이며, 피검사자가함유하고있는 40 K의콤프턴산란에의한백그라운드를줄이기위한차폐물 ( 구리 5 mm, 납 5 mm) 이각검출기에부착되어있다. 카운터의구성요소중에서검출기, 위치조절메커니즘및침대는 137 cm( 높이 ) 213 cm( 폭 ) 91 cm( 깊이 ) 의실내공간을갖는모니터링실내에있으며, 모니터링실의모든면은검출기의자연계수치를낮추기위해 10 cm의철벽으로되어있다. 전자회로계는전치증폭기, 주증폭기및다중파고분석기로구성되어있으며, 데이터시스템의운영소프트웨어는 Canberra사의 Abacos 2000 V1.3C[6] 이다. 폐카운터의교정에는 LLNL(Lawrence Livermore National Laboratory) 팬텀과 241 Am/ 152 Eu 선원을사용하였다. 이팬텀은가슴벽두께 (Chest Wall Thickness, CWT) 의함수로주어지는계측효율을얻도록하기위하여몸통, 몸통판및크기가서로다른 4개의덮개 (B series) 등으로구성되어있으며, 이의사양은표 1 과같다. 표 1. LLNL 몸통에몸통판및덮개를배열시킬경우가슴벽에서지방질량 분율과가슴벽두께 Configuration Adipose Mass Fraction Chest Wall Thickness(cm) Torso Plate Torso Plate + B Torso Plate + B Torso Plate + B Torso Plate + B

9 작업자의일상측정을위한계측시간은 1800 초로하였고, 우라늄의검출대상 감마에너지는 235 U 의 kev( 방출률 : 0.54) 로하였다. 측정으로부터작업자의 폐방사능은다음식을사용하여계산하였다. 여기서 Q L 은폐에존재하고있는 235 U 의방사능, A 는 kev 의관심채널 의피크면적 (counts), EF 는검출효율 (counts/photon), Y 는 kev 의감마선 방출분율, t 는계측시간, BKG 는 kev 의관심채널의백그라운드피크면적 (counts) 이다. EF 는가슴벽두께에따라달라지므로, 이를고려하기위하여각피 검자의가슴벽두께를 Abacos 2000 V1.3C 에서사용하는다음의실험식에의해 계산하였다. (2) 여기서 CWT 는가슴벽두께 (mm), W 는몸무게 (kg), H 는신장 (cm) 이다. (1) 나. 검출한계 폐계측에의한우라늄방사능측정은폐카운터의성능및가슴벽두께등에따라최소로측정할수있는한계가있기때문에비록폐에우라늄이침착되어있어도일정량미만의우라늄은검출할수없다. 즉계측기의최소검출방사능 (Minimum Detectable Activity: MDA)[7] 이상의폐방사능은거의대부분 ( 신뢰준위에따라다르며예를들면 95% 이상 ) 검출되지만 MDA 미만의폐방사능은검출되지않을수있으며, 폐방사능이 MDA 미만이라하더라도방사능존재여부를결정짓는결정준위 [7] 이상이라면검출될수있으나, 반드시검출되는것은아니다. 이와같이폐계측의경우에도다른모든방사능계측기와마찬가지로검출한계가있다. 한국원자력연구원이보유하고있는폐카운터의우라늄방사능에대한 MDA 는작업자의일반적인가슴벽두께를 2.5 cm로간주할경우대략 5 Bq이되며, 가슴벽두께가커질수록 MDA도함께증가한다. 따라서 1분기작업을하는동안 Type S의우라늄이연속호흡섭취되어폐에침착이되어도 235 U가 5 Bq 미만인경우에는검출되지않을수도있으므로 235 U 농축도 4.5 w/o를고려한다면거의 20 msv에육박하는예탁유효선량이평가되지않고누락될수도있다. 또한비록측정주기를매월또는매주로단축하여예탁유효선량을평가한다고해도폐우라늄침착량이 MDA인 5 Bq보다작은경우검출되지않아서평가에누락될수있는예탁유효선량은최대 14 ~ 16 msv 정도가된다. 이러한폐우라늄방사능의검출한계에대한문제는한국원자력연구원의폐카운터뿐만아니라전세계적인모든폐카운터에해당되는것이다

10 다만, 이미선량평가와관련된해당분기이전에우라늄이섭취되고검출된적이있는작업자의경우에는이미폐에침착되어잔류하고있는우라늄이해당분기에섭취된우라늄에더해질것이므로해당분기에섭취되어침착된우라늄양이 5 Bq보다작더라도기존우라늄잔류량의정도에따라검출될수있다. 따라서기존에폐방사능이자주또는높게검출된작업자의경우에는그렇지않은작업자에비해최소검출방사능에따른검출한계로인하여평가에누락될수있는예탁유효선량이대략반이하로줄어든다. 또한앞에서언급한바와같이폐방사능이 MDA 미만인경우에도결정준위 (3 Bq 내외 ) 이상인경우에종종검출되는것을고려하면평가결과에누락될수있는예탁유효선량은그만큼더줄어들것이다. 다. 측정결과 본사업기간동안측정건수는총 832건이었으며, 분기별로보면 1/4분기에 178 건, 2/4분기에 250건, 3/4분기에 229건, 4/4분기에 175건이었다. 측정결과수검자중에서 235 U가검출된방사선작업종사자는총 20명으로 1/4분기에 11명, 2/4분기에 7명, 3/4분기에 12명, 4/4분기에 9명으로나타났다. 이들에대한 235 U의 2008 년도분기별측정결과를표 2에나타내었고, 금년도이전 (2003년 ~ 2007년 ) 의 235 U의분기별측정결과를표 3 ~표 7에나타내었다. 예년에는금년도이전의우라늄섭취량에의한폐내잔류량을차감하기위하여대부분작업자의최초작업년도인 1998년도부터의측정결과를모두고려하였으나 2003년도부터의측정결과를고려하여평가한 2008년도의폐우라늄잔류량과 1998년도부터의측정결과를고려하여평가한 2008년도의폐우라늄잔류량이거의동일한것으로나타났다. 따라서금년도부터는 2003년도측정결과부터섭취량평가에사용하기로하였다. 작업자의폐계측값이외부오염으로인한검출로확인된경우에는미검출된것으로간주하였고, 또한우라늄작업직후내부피폭검사를수검받아폐영역외에잠시존재하는우라늄이계측될우려가있는작업자로부터 235 U가검출된경우에는측정결과의신뢰성을높이기위해서해당작업자에대하여우라늄취급작업이없는날에폐계측을재실시하였으며, 그결과 235 U가검출되지않은경우에는해당분기에폐우라늄방사능이미검출된것으로간주하였다. 비록선량평가에고려되어야하는검출값이미검출된것으로잘못판정되었다하더라도폐내흡수형이 Type S인우라늄의경우다음분기에도충분히다시검출될수있으므로다음분기측정결과의추이에따라미검출된것으로간주되었던 1 차측정값을선량평가에포함시켜연간예탁유효선량을재평가할수있다

11 표 U 의폐방사능측정결과 (2008 년도 ) 성명 1/4 분기 2/4 분기 3/4 분기 4/4 분기 W-1 3/ / / / W-2 3/ / / / W-3 3/ W-4 3/ / / /4 - - W-5 3/ / / /8 - - W-6 4/ / / / W-7 3/ / / / W-8 3/ / / / W-9 3/ / / / W-10 3/ / / / W-11 3/ / W-12 3/ / / / W-13 3/ / / / W-14 3/ / / / W-15 3/ / / / W-16 3/ / / / W-17 4/ / / /2 - - W-18 4/ / /4 - - W-19 3/ / / /4 - - W-20 4/ / / / ( 주 ) - : 미검출, : 미측정 단위 : Bq - 5 -

12 표 U 의폐방사능측정결과 (2007 년도 ) 성명 1/4 분기 2/4 분기 3/4 분기 4/4 분기 W-1 3/ / / / W-2 3/ / /5 - - W-3 3/ / / / W-4 3/ / / / W-5 3/ / / / W-6 3/ / / / W-7 3/ / / / W-8 3/ / / / W-9 3/ / / / W-10 3/ / / / W-11 3/ / / / W-12 3/ / / / W-13 3/ / / / W-14 3/ / / / W-15 3/ / / /4 - - W-16 3/ / / / W-17 3/ / / / W-18 3/ / / / W-19 3/ / / / W-20 3/ / / / ( 주 ) - : 미검출 단위 : Bq - 6 -

13 표 U 의폐방사능측정결과 (2006 년도 ) 성명 1/4 분기 2/4 분기 3/4 분기 4/4 분기 W-1 2/ / / / W-2 3/ / / /4 - - W-3 3/ / / /1 - - W-4 3/ W-5 3/ / / /1 - - W-6 3/ / / / W-7 3/ / / /4 - - W-8 3/ / / / W-9 2/ / / /1 - - W-10 3/ / / /8 - - W-11 2/ / / / W-12 2/ / / /29 - W-13 3/ / / /5 - - W-14 2/ / / /5 - - W-15 3/ / / / W-16 3/ / / / W-17 3/ / / / W-18 3/ / / /1 - - W-19 3/ / / / W / / ( 주 ) - : 미검출, : 미측정 단위 : Bq - 7 -

14 표 U 의폐방사능측정결과 (2005 년도 ) 성명 1/4 분기 2/4 분기 3/4 분기 4/4 분기 W-1 3/ / / / W-2 3/ / / /8 - - W-3 3/ / / /5 - - W-4 3/ / / / W-5 3/ / / /2 - - W-6 3/ / / /1 - - W-7 3/ / / / W-8 3/ / / /5 - - W-9 3/ / / /2 - - W-10 3/ / / / W-11 3/ / / / W-12 W-13 5/ / / W-14 3/ / / / W-15 W-16 3/ / / /7 - - W-17 4/ / / / W-18 3/ / / /2 - - W-19 3/ / / / W-20 3/ / / / ( 주 ) - : 미검출, : 미측정 단위 : Bq - 8 -

15 표 U 의폐방사능측정결과 (2004 년도 ) 성명 1/4 분기 2/4 분기 3/4 분기 4/4 분기 W-1 3/ / / /3 - - W-2 4/ / / / W-3 3/ / / / W-4 3/ / / /9 - - W-5 6/ / /1 - - W-6 3/ / / / W-7 6/ / / W-8 3/ / / /2 - - W-9 3/ / / / W-10 3/ / / /7 - - W-11 3/ / / / W-12 W-13 9/ W-14 6/ / /2 - - W-15 W-16 6/ / /6 - - W-17 3/ / / / W-18 3/ / /6 - - W-19 3/ / / / W-20 3/ / / / ( 주 ) - : 미검출, : 미측정 단위 : Bq - 9 -

16 표 U 의폐방사능측정결과 (2003 년도 ) 성명 1/4 분기 2/4 분기 3/4 분기 4/4 분기 W-1 3/ / / /1 - - W-2 3/ / / / W-3 3/ / / /8 - - W-4 3/ / / / W-5 6/ W-6 3/ / / / W-7 W-8 3/ / / /5 - - W-9 3/ / / /4 - - W-10 3/ / / /1 - - W-11 3/ / / /1 - - W-12 W-13 6/9 - - W-14 W-15 W-16 W-17 3/ / / / W-18 3/ / / /3 - - W-19 3/ / / /1 - - W-20 3/ / / /1 - - ( 주 ) - : 미검출, : 미측정 단위 : Bq

17 3. 섭취량평가 폐방사능측정결과로부터섭취량과예탁유효선량을평가하기위해서는섭취일시, 섭취기간, 섭취경로, 섭취형태, 섭취핵종의화학형태에따른흡수형및입자크기등에관한정보가필요하다. 이에관한정보는작업환경을조사해관련자료를입수하였고, 특별한자료가없는경우에는 ICRP 권고의참고값 (default value) 을사용하였다. 가. 평가조건 (1) 섭취경로및섭취형태 방사성핵종의섭취는흡입섭취, 경구섭취및혈액섭취등을통하여이루어진다. 본평가에서방사선작업종사자의체내오염은흡입섭취로인하여발생한것으로가정하였다. 또한섭취형태는체내오염작업자의측정이력및작업환경정보등을검토하여만성섭취로가정하였다. (2) 폐방사능측정자료섭취량평가를위하여금년도분기별폐방사능측정값을사용하였으며, 또한금년도측정값에서금년도이전섭취에의한폐잔류량을배제하기위하여금년도이전 (2003년 2007년 ) 의분기별폐방사능측정값도사용하였다. 단, 금년도이전섭취량에의한폐잔류방사능이금년도측정값의측정범위내에있을경우에는금년도측정값을금년도이전섭취량에의한폐잔류방사능으로간주하여금년도섭취량평가자료에서제외하였다. 마찬가지로해당분기측정값이이전분기섭취량에의한폐잔류방사능으로판정되는경우에도섭취량평가자료에서제외하였다. (3) 방사능입자크기방사능입자크기는작업공정마다차이가있을수있고, 한공정을대상으로하여이를측정한다할지라도입자크기는하나의값을갖는것이아니고분포를이루므로중앙값을입자크기로한다. 일반적으로방사선작업장내의방사능입자크기에대한측정값이없을경우에는 5 μm를기본값으로본다 [4]. 특히한전원자력연료주식회사에의해측정된실제작업장우라늄입자크기도 5 μm로나타났다. (4) 흡수형 ICRP 권고 30[8] 에서정의된우라늄화합물에대한흡입등급에따르면, UF 6, UO 2 F 2 및 UO 2 (NO 3 ) 2 는 D등급 ( 폐에서의잔류반감기가 10일미만 ), UO 3, UF 4 및 UCl 4 는 W등급 ( 폐에서의잔류반감기가 10일에서 100일미만 ), UO 2 와 U 3 O 8 는 Y등

18 급 ( 폐에서의잔류반감기가 100일이상 ) 으로분류하고있다. 이러한 D, W, Y 흡입등급은새로발표된 ICRP 권고 66의호흡기모델에서사용되는흡수형, 다시말해서호흡기각영역에침착된화합물이체액으로흡수되는유형을나타내는 F ( 빠름 ), M( 중간 ), S( 느림 ) 와각각일치한다. 여기서 F는용해반감기가 10분인물질이 100% 인경우이고, M은용해반감기가 10분인물질 10% 와 140일인물질 90% 가혼합된물질을뜻하며, S는용해반감기가 10분인물질 0.1% 와 7000일인물질 99.9% 가혼합된물질을말한다. KNFC의경우핵연료공정에서작업자가주로취급하는화합물은 UO 2 와 U 3 O 8 이므로흡수형태를 Type S로간주하였다. 나. 평가방법 (1) 섭취율 방사능을연속섭취할경우, n 번째연속섭취기간동안임의의시간 t k 에서생체동역학적모델에의한예측량 F n (t k ) 은식 (3) 과같고, n번째연속섭취기간동안의섭취율 과섭취량 은각각식 (4) 및식 (5) 와같이주어진다 [9]. (3) (4) (5) 여기서 I i 는 i번째연속섭취기간동안의섭취량, M(t k ) 는 k번째측정량, T n 은 n번째섭취기간의종료시점, T n-1 은 n-1번째섭취기간의종료시점또는 n번째섭취기간의개시시점, t k 는 k번째측정시점이다. 그리고 T i 는 i번째섭취기간의종료시점, T i-1 는 i-1번째섭취기간의종료시점또는 i번째섭취기간의개시시점이다. 또한 m(t i -T i-1, t k -T i-1 ) 은 T i-1 시점부터 T i 시점까지연속섭취할경우섭취개시후 (t k -T i-1 ) 시간경과한시점에서의폐에대한우라늄의연속섭취량분율이고, m(t n -T n-1, t k -T n-1 ) 은 T n-1 시점부터 T n 시점까지연속섭취할경우섭취개시후 (t k -T n-1 ) 시간경과한시점에서의폐에대한우라늄의연속섭취량분율이다. 또한 L은섭취후마지막측정시점의 index이고, w(t k ) 는시간 t k 에서측정된값에대한가중치 [10] 이다. 우라늄일일섭취율은한국원자력연구원에서개발한내부피폭선량계산코드 BiDAS (Bioassay Data Analysis Software)[5] 를사용하여계산하였다. 이계산코드는식 (4) 에근거하여일일섭취율이계산되어진다. 또한계산과정에서측정값에대한가중치 w(t k ) 의값은 2003 ~ 2008년도측정자료의실제측정를

19 사용하였다. 본계산에서는기본적으로내부피폭선량평가법규시행년도인 2003 년도부터 2007년도까지매년을각각의연속섭취기간으로정하였고, 2008년도에는측정결과에따라분기또는적절한기간을연속섭취기간으로정하였다. 그리고해당연속섭취기간에는동일한일일섭취율로연속섭취되는것으로가정하였다. 그러나금년도이전에섭취량평가가한번도수행되지않은경우에는평가년도이전에검출되지않아평가되지못한섭취량이모두금년도에섭취된것으로과대평가되는것을방지하기위해금년도이전에섭취가능했던시점부터섭취량평가년도까지일정한섭취율로연속섭취하였다고가정하였다. 다만, 이렇게가정하여평가된금년도이전의폐우라늄잔류곡선의추이가금년도이전의폐계측에서충분히검출될정도의방사능량으로분석되는경우에는금년도이전기간을연속섭취기간에서제외시키고연속섭취기간을적절하게재설정하여섭취율을다시평가하는것으로하였다. (2) 섭취량 235 U의금년도섭취량은식 (5) 에서와같이 BiDAS 코드를이용하여구한 235 U 의일일섭취율에금년도섭취기간을곱하여구하였다. 여기서금년도섭취기간은금년도섭취량평가에사용된폐방사능이검출된해당분기로가정하였다. 다만, 측정값추이등으로부터분석한결과일정기간에우라늄을섭취하지않은것으로판단되는경우에는해당기간을섭취기간에서제외하였다. 우라늄은 235 U, 234 U 및 238 U로혼합되어있으며, 234 U 및 238 U의질량퍼센트는 235 U의질량퍼센트, 즉 235 U의농축도에따라다음식 [11] 에의해계산된다. (6) (7) 여기서 w/o U 234, w/o U 235 및 w/o U 238 은각각 U 234, U 235 및 U 238 의질량퍼센트를뜻한다. 또한우라늄의전방사능에대한 235 U, 234 U 및 238 U의방사능분율을식 (8) ~ 식 (10) 에의해계산할수있으며, 식에서 f 234, f 235 및 f 238 은각각 U 234, U 235 및 U 238 의방사능분율을나타내며, t 234, t 235 및 t 238 은각각 U 234, U 235 및 U 238 의물리적반감기이다. f 234 = w/o U 234 t 234 w/o U w/o U w/o U 238 t 234 t 235 t 238 (8)

20 f 235 = w/o U 235 t 235 w/o U 234 t w/o U 235 t w/o U 238 t 238 (9) f 238 = w/o U 238 t 238 w/o U 234 t w/o U 235 t w/o U 238 t 238 (10) 따라서 234 U 및 238 U 의섭취량은다음식을사용하여계산하였다. (11) (12) 여기서 I 234, I 235 및 I 238 은각각 234 U, 235 U 및 238 U의섭취량 이고 f 234, f 235 및 f 238 은각각 235 U의농축도 ( 질량퍼센트 ) 에따른우라늄의전방사능에대한 234 U, 235 U 및 238 U의방사능분율이다. 한전원자력연료주식회사에서제공된 235 U의농축도는경수로핵연료제조관련작업자의경우 4.5%, 중수로핵연료제조관련작업자의경우 0.72% 로서경수로및중수로핵연료제조와모두관련된작업자의경우에는특별한사항이없는한, 보수적인관점에서 235 U의농축도를 0.72% 로가정하였다. 한전원자력연료주식회사에서취급하는 235 U의농축도 ( 질량퍼센트 ) 에따라우라늄의전방사능에대한 234 U, 235 U 및 238 U의방사능분율 f 234, f 235 및 f 238 을식 (8) ~ 식 (10) 에의해계산하여표 8에나타내었다. 표 U 의농축도에따른우라늄의전방사능에대한 234 U, 235 U 및 238 U 의방사능분율 f 234, f 235, f 238 Weight percent of 235 U f 234 f 235 f

다. 섭취율평가결과 금년도측정결과폐우라늄방사능이확인된작업자는 20명이었고, 이중에서 5명은금년도에우라늄을섭취한것으로평가되었고, 나머지 15명은이전년도에섭취한우라늄의잔류량으로분석되어금년도에는우라늄을섭취하지않은것으로평가되었다. 235 U 섭취율을 BiDAS 코드로평가하였으며, 섭취율및섭취량평가과정은다음과같다.

21 다. 섭취율평가결과 금년도측정결과폐우라늄방사능이확인된작업자는 20명이었고, 이중에서 5명은금년도에우라늄을섭취한것으로평가되었고, 나머지 15명은이전년도에섭취한우라늄의잔류량으로분석되어금년도에는우라늄을섭취하지않은것으로평가되었다. 235 U 섭취율을 BiDAS 코드로평가하였으며, 섭취율및섭취량평가과정은다음과같다. (1) 금년도이전섭취잔류량에의해폐방사능이검출된경우 W-12 작업자의경우 2008년도 1/4분기, 2/4분기, 3/4분기및 4/4분기에모두폐우라늄방사능이검출되었다. 그러나그림 1에서보는바와같이각측정값들은 2008년도이전에섭취한우라늄의체내잔류량과거의같거나측정범위안에있으므로 2008년도이전에섭취한우라늄의잔류량으로해석하였다. 따라서이작업자의경우에는금년도의 235 U 섭취율이 0 Bq/d가되며, 금년도에는우라늄을섭취하지않은것으로평가하였다. 그림 1. 폐방사능이금년도이전섭취잔류량으로평가된 BiDAS 코드해석의예

22 이외에 W-1, W-2, W-4, W-5, W-6, W-7, W-8, W-9, W-10, W-11, W-14, W-17, W-18, W-20 작업자의경우에도 2008년도에한번이상의폐방사능이검출되었지만, 모두 2008년도이전에섭취한우라늄의잔류량으로해석하여금년도에는우라늄을섭취하지않은것으로평가하였다. (2) 금년도섭취량에의해폐방사능이검출된경우금년도에우라늄을섭취한것으로평가된작업자는 W-3, W-13, W-15, W-16, W-19 작업자로모두 5명이고, 각작업자에대한평가내용을 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가화면 ( 그림 2 ~ 그림 7) 과함께기술하였다. 폐방사능검출값이금년도이전섭취량에의한폐내잔류량보다높고, 측정에도속하지않은경우, 폐방사능이검출된시점에해당하는분기첫째날부터검출시점까지일정한섭취율로연속섭취하였다는가정하에일일섭취율을구하는것을원칙으로하였다. 다만, 폐방사능측정값의추이와최소검출준위를고려한결과섭취율평가에사용되는연속섭취기간을재설정할필요가있는경우에는연속섭취기간을적절하게재설정하여일일섭취율을구하였으며, 상세한설명은각작업자의평가결과에기술하였다. 또한폐방사능이검출되었다하더라도측정값또는측정값의범위가이전분기섭취량에의한잔류량에속할경우에는해당분기에더이상의섭취가없었던것으로간주하였다. ( 가 ) W-3 작업자평가결과 W-3 작업자의경우 1/4분기에 235 U의폐방사능 6.76 Bq이검출되었으나그림 2와같이측정범위의하한치가 2007년도까지의우라늄섭취잔류량보다조금낮아 1/4분기에선량평가를유보하고다음분기의측정값추이를분석한후선량평가여부를결정하고자하였다. 그러나이작업자가업무전환으로방사선작업종사자를퇴업하고더이상내부피폭검사를수검하지않은관계로추가적인측정값의추이에대한분석이이루어지지않았다. 비록 1/4분기검출값이 2007년도까지의우라늄섭취잔류량으로간주할여지가전혀없는것은아니지만, 검출값이매우높고, 체외오염의징후도없으므로보수적으로금년도 1/4분기에우라늄을섭취한것으로최종판정하였다. 따라서 2007년도 4/4분기측정시점 (12/21) 부터 2008년도 1/4분기측정시점 (3/5) 까지의 235 U 연속섭취율을평가한결과그림 3과같이 Bq/d로나타났고, 이섭취율로 1/4분기즉 90일동안섭취된것으로가정하였다

23 그림 2. W-3 작업자의폐에대한 235 U 측정결과

24 그림 3. W-3 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과

( 나 ) W-13 작업자평가결과 W-13 작업자의경우에는 2008년도내부피폭검사에서 3/4분기에만폐방사능이검출되었다. 따라서 3/4분기부터우라늄을연속섭취한것으로가정하여 7월 1 일부터검출시점인 9/25일까지의기간에대한 235 U의연속섭취율을구하였고, 그결과 235 U 섭취율은 0.

25 ( 나 ) W-13 작업자평가결과 W-13 작업자의경우에는 2008년도내부피폭검사에서 3/4분기에만폐방사능이검출되었다. 따라서 3/4분기부터우라늄을연속섭취한것으로가정하여 7월 1 일부터검출시점인 9/25일까지의기간에대한 235 U의연속섭취율을구하였고, 그결과 235 U 섭취율은 Bq/d로나타났으며, 이섭취율로 3/4분기즉, 90일동안섭취된것으로가정하였다. 3/4분기에검출된 235 U 측정값이 2008년 1월 1일부터또는 2007년도후반부터연속섭취되어측정된결과로해석할수도있으나이러한가정하에평가한경우폐우라늄섭취잔류곡선을분석해보면 2/4분기또는 1/4분기에도 235 U이검출되었을가능성이높으므로이러한가정은적절하지않다. 또한 2008년도 2/4분기부터 3/4분기까지연속섭취되었다는가정도가능하나이러한경우에는 235 U의일일섭취율이낮아지는대신섭취기간을 2/4분기와 3/4분기즉, 180일로늘려야하므로이렇게가정하여평가된총우라늄섭취량은 3/4분기부터섭취된것으로가정하여구한 235 U의일일섭취율로 90일섭취되었다고평가한우라늄섭취량과크게다르지않다. 그림 4. W-13 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과

26 ( 다 ) W-15 작업자평가결과 W-15 작업자의경우에는 2006년 2월 13일에최초작업을시작한이후 2008년도 3/4분기에처음으로폐방사능이검출되었다. 235 U 검출값이 3.46 Bq인것을고려하면그이전에는 235 U가조금씩섭취되었더라도폐카운터의검출한계로인해 235 U가검출되지않았을것이다. 앞에서언급한바와같이연속섭취기간을 2006년 2월 13일부터검출시점인 2008년 8월 20일까지고려하여구한 235 U 섭취율로약 2.6년동안섭취되었건또는연속섭취기간을 2008년 1월 1일부터검출시점인 2008년 8월 20일까지고려하여구한섭취율로약 3분기동안섭취되었건우라늄섭취량은비슷할것이다. 다만연간평균선량한도로관리되고있는현재의제도를고려해볼때금년도이전에섭취된우라늄까지금년도에모두섭취한것으로평가할경우연간예탁유효선량이과대평가될수있다. 따라서이작업자의경우에는연간예탁유효선량과대평가를방지하기위해 2006년 2월 13일부터 2008년 8월 20일까지를연속섭취기간으로고려하여 235 U 섭취율을평가하였고, 그결과 235 U 섭취율은그림 5와같이 Bq/d로나타났으며, 금년도에는이섭취율로 3분기즉, 270일동안우라늄이섭취된것으로간주하여금년도의우라늄섭취량을구하였다. 비록 2008년 1월 1일부터검출시점인 2008년 8월 20일까지를연속섭취기간으로고려하여구한 235 U 일일섭취율로 270일동안섭취한것으로가정해도, 다시말해서 2008년도이전에는우라늄이섭취되지않았고, 2008년도부터우라늄이섭취되었다고가정하여도, 총우라늄섭취량에따른연간예탁유효선량이연간평균선량한도인 20 msv를초과하지는않는것으로나타났다

27 그림 5. W-15 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과

( 라 ) W-16 작업자평가결과 W-16 작업자의경우에는 2008년도 3/4분기및 4/4분기에 235 U가검출되었으나 4/4분기에검출된 235 U는 3/4분기에섭취된우라늄의잔류량으로판정하였다. 235 U의연속섭취율은 2008년 7월 1일부터검출시점인 9월 8일까지의연속섭취기간을고려하여구하였고, 그결과 0.875 Bq/d로평가되었다.

28 ( 라 ) W-16 작업자평가결과 W-16 작업자의경우에는 2008년도 3/4분기및 4/4분기에 235 U가검출되었으나 4/4분기에검출된 235 U는 3/4분기에섭취된우라늄의잔류량으로판정하였다. 235 U의연속섭취율은 2008년 7월 1일부터검출시점인 9월 8일까지의연속섭취기간을고려하여구하였고, 그결과 Bq/d로평가되었다. 일반적으로 235 U가검출되면해당분기동안계속우라늄이섭취된것으로평가하였으나이작업자의경우에는 235 U가 9월 8일에검출된후 10월 10일재검결과검출되지않았으므로우라늄섭취가 3/4분기동안계속되지않고, 7월 1일부터 9월 8일까지 68일동안만섭취된것으로간주하였다. 그림 6. W-16 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과

29 ( 마 ) W-19 작업자평가결과 W-19 작업자의경우 2008년도 1/4분기및 3/4분기에 235 U가검출되었으나, 1/4분기에검출된 3.57 Bq은 2006년도에섭취된우라늄의잔류량으로판정하였고, 3/4분기측정값은우라늄을 3/4분기부터연속섭취하여검출된것으로판정하였다. 또한이작업자의경우에도 8월 20일 235 U가검출된이후 10월 16일재검결과 235 U가검출되지않았으므로연속섭취기간을 7월 1일부터 8월 20일까지인 50일로정하였으며, 연속섭취율은그림 7과같이 1.24 Bq/d로평가되었다. 그림 7. W-19 작업자에대한 BiDAS 코드의 235 U 섭취율평가결과

30 라. 섭취량평가결과 금년도에폐방사능이검출된작업자에대해앞서기술한섭취량평가조건및평가방법을사용하여계산한금년도 235 U의섭취율및섭취량은표 9와같다. 또한식 (11) 및식 (12) 를사용하여계산한 234 U 및 238 U 섭취량은표 10과같이나타났다. 섭취량평가결과금년도에우라늄을섭취한작업자는총 5명이었으며, 연간섭취량의분포는 235 U가 ~ Bq, 238 U이 ~ Bq 234 U가 ~ Bq로나타났다. 또한금년도에 235 U 폐방사능이검출되었으나이전년도섭취잔류량으로분석되어, 금년도섭취량이 0으로평가된작업자는 15 명으로나타났다. 금년도는물론금년도이전에도우라늄연속섭취율이매우낮아서우라늄을섭취했는데도불구하고폐방사능이최소검출준위보다낮은이유로검출되지않는경우도있다. 또한검출되었다하더라도며칠후재검시검출되지않거나측정값의측정범위가이전에평가된섭취량의잔류량범주내에속하는등의이유로측정값의신뢰성이낮아섭취량평가를못하거나보류하는경우도발생할수있고, 차기년도의검출값을고려한후에야이전년도에평가하지못하거나평가를보류했던측정값의신뢰성이확인되는경우도있다. 이와같이불가피하게섭취량평가가누락되고추후측정결과의추이에따라섭취량평가를해야하는경우가발생할수있으므로작업자내부피폭선량보고시 5년간평가결과또는최소한전년도평가결과를차기년도에수정보고할수있도록제도화하는것이바람직하다

31 표 U 섭취율및섭취량평가결과 (2008 년도 ) 성명 섭취율 (Bq/d) 섭취기간 ( 일 ) 섭취량 W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W

32 표 10. 우라늄연간섭취량평가결과 (2008 년도 ) 성명 중 / 경수로 구분 235 U 섭취량 238 U 234 U W-1 경수로 W-2 경수로 W-3 경수로 W-4 경수로 W-5 경수로 W-6 중수로 W-7 경수로 W-8 경수로 W-9 경수로 W-10 경수로 W-11 경수로 W-12 경수로 W-13 경수로 W-14 경수로 W-15 경수로 W-16 경수로 W-17 경수로 W-18 경수로 W-19 경수로 W-20 경수로 ( 주 ) 경수로는 235 U 농축도 4.5%, 중수로및전시설은 235 U 농축도 0.72% 적용

33 4. 예탁유효선량평가 우라늄을흡입섭취한경우예탁유효선량, H 50,E 는다음식과같이주어진다. (13) 여기서 I 234, I 235 및 I 238 은각각 234 U, 235 U 및 238 U의섭취량 이고, e inh (50) 234, e inh (50) 235 및 e inh (50) 238 은각각 234 U, 235 U 및 238 U에대한예탁유효선량환산계수 (Sv/Bq) 이다. 예탁유효선량계산에서 I 234, I 235 및 I 238 의값은표 10에주어진 234 U, 235 U 및 238 U의섭취량을사용하였다. 그리고예탁유효선량환산계수는섭취량평가에서사용한조건에따라우라늄의입자크기가 5 μm이고흡수형이 Type S에해당하는예탁유효선량환산계수 [12] 를사용하였다. 234 U, 235 U 및 238 U의예탁유효선량환산계수는 Sv/Bq, Sv/Bq 및 Sv/Bq이다. 계산결과예탁유효선량은표 11과같이나타났다. 표 11에서보듯이금년도에우라늄을섭취한것으로평가된작업자는총 5명이었으며, 이들의예탁유효선량은 msv의분포를보였다. 그리고금년도에우라늄을섭취한작업자의개인평균선량은 msv, 집단선량은 man-msv로나타났다. 표 11. 우라늄연간섭취량에의한예탁유효선량평가결과 (2008 년도 ) 성명 235 U 238 U 선량 (msv) 234 U 총계 W W W W W

34 5. 결론 본사업에서는작업자의유효선량을원자력관계법령등에서권고하고있는선량한도이하로유지및관리하고, 원자력관계법령등에서규정한기술기준의준수및법적요구사항의철저한이행을위해폐방사능을측정하였으며, 이를기초로 ICRP 권고 60, ICRP 권고 66의호흡기모델, ICRP 권고 30의소화기모델그리고 ICRP 권고 78의생체동역학적모델등최근이론에근거한방법을사용하여섭취량과예탁유효선량을평가하였다. 본사업기간동안측정건수는총 832건으로전년도의 779건에비해 53건증가하였으며, 분기별로보면 1/4분기에 178건, 2/4분기에 250건, 3/4분기에 229건, 4/4분기에 175건이었다. 2008년도측정결과수검자중에서우라늄이체내오염된것으로확인된방사선작업종사자는총 20명으로 1/4분기에 11명, 2/4분기에 7명, 3/4분기에 12명, 4/4 분기에 9명으로나타났다. 그러나체내오염된것으로확인된작업자중에서 15명은이전년도섭취에의한잔류량이검출된것으로평가되었고, 5명만금년도에섭취된것으로평가되었다. 따라서이들의예탁유효선량을 ICRP 권고 60, ICRP 권고 66의호흡기모델, ICRP 권고 30의소화기모델그리고 ICRP 권고 78의생체동역학적모델등에근거한방법을사용하여평가하였다. 평가결과체내오염이확인된작업자들의연간우라늄섭취량에의한예탁유효선량은 msv로서연평균유효선량한도인 20 msv 미만으로나타났다

35 참고문헌 1. 이재기, 종사자의방사선방호에대한일반원칙, 한양대학교부설방사선종합연구소, RRL/TR/97-1(1997). 2. International Commission on Radiological Protection, 1990 Recommendation of the International Commission Radiological Protection, ICRP Publication 60(1990). 3. International Commission on Radiological Protection, Human Respiratory Tract Model for Rdiological Protection, ICRP Publication 66(1993). 4. International Commission on Radiological Protection, Individual Monitoring for Internal Exposure of Workers Replacement of ICRP Publication 54, Publication 78(1997). 5. Tae Young Lee, Jong Il Lee, Si Young Chang, The BiDAS: Bioassay Data Analysis Software for Evaluating Radionuclide Intake and Dose, 2003 International Symposium on Radiation Safety Management(2003). 6. Canberra, Abacos 2000 User's Manual, Version V1.3C, Canberra(2003). 7. 이태영, 장시영, 이종일, 송민영, 내부피폭방사선량품질보증기술기준개발, 한국원자력안전기술원 ( 연구기관 : 한국원자력연구소 ), KINS/HR-586(2004). 8. International Commission on Radiological Protection, Limits for Intakes of Radionuclides by Workers, ICRP Publication 30(1978). 9. 장시영외, 방사선환경방호기술개발최종연구보고서, 한국원자력연구소, KAERI/RR-2358/2002(2003). 10. A. Birchall, N.S. Jarvis, M.S. Peace, A.E. Riddell and W.P. Battersby, The IMBA Suite: Integrated Modules for Bioassay Analysis, Radiation Protection Dosimetry, Vol. 79, Nos 1-4, pp , 한전원자력연료주식회사, 핵연료가공시설의가공사업인허가자료 - 첨부자료 : 방사선장해방어보고서해설자료, KNFC-FFP-RPR(1987). 12. International Commission on Radiological Protection, Dose Coefficients for Intakes of Radionuclides by Workers, ICRP Publication 68(1994)

36 서지정보양식 수행기관보고서번호위탁기관보고서번호표준보고서번호 INIS 주제코드 KAERI/CR-321/2008 제목 / 부제 내부피폭선량측정및평가 연구책임자및부서명이종일 ( 원자력안전관리부방사선안전관리팀 ) 연구자및부서명 이태영, 김봉환, 송민영 ( 방사선안전관리팀 ) 출판지대전발행기관한국원자력연구원발행년 페이지 29 p. 도표있음 ( ), 없음 ( ) 크기 Cm. 참고사항 비밀여부 공개 ( ), 대외비 ( ), 급비밀 보고서종류 수탁보고서 연구위탁기관한전원자력연료주식회사계약번호제 C 호 초록 (15-20 줄내외 ) 본보고서는 2008년도한전원자력연료주식회사방사선작업종사자에대한내부피폭관리프로그램의계획및수립, 폐카운터에의한우라늄의폐방사능측정및평가, 예탁유효선량의평가등에관한내용과결과를기술하고있다. 본용역사업을통해내부피폭선량을평가함으로써작업자의유효선량을원자력관계법령등에서권고하고있는선량한도이하로유지및관리할수있도록하였고, 원자력관계법령등에서규정한기술기준의준수및법적요구사항의철저한이행을통해핵연료가공사업을제도적 안정적으로지원하였다. 주제명키워드 (10단어내외) 한전원자력연료주식회사, 내부피폭관리프로그램, 폐카운터, 우라늄, 폐방사능, 섭취량, 예탁유효선량

37 BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET Performing Org. Report No. Sponsoring Org. Report No. Standard Report No. INIS Subject Code KAERI/CR-321/2008 Title / Subtitle Measurement and Evaluation of Internal Dose Project Manager and Department Researcher and Department Jong Il LEE (Health Physics Dept.) Health Physics Department : Tae Young LEE, Bong Hwan KIM, Min Young SONG Publication Place Daejeon Publisher KAERI Publication Date Page 29 p. Ill. & Tab. Yes( ), No ( ) Size Cm. Note Classified Open( ), Restricted( ), Class Document Report Type Service Report Sponsoring Org. KNF Contract No. No. C Abstract (15-20 Lines) This report describes the contents and results for implementation of internal radiation monitoring programme, measurement of uranium present in lung by lung counter and assessment of committed effective dose for radiation workers of the KNF. The aim of radiation protection was achieved by implementing this activity. Subject Keywords (About 10 words) KNF, Internal radiation monitoring programme, Lung counter, Uranium, Intake, Committed effective dose

KAERITR hwp

KAERITR hwp - i - - ii - - iii - Minimum Detectable Activity(MDA) for Analysis of Noble Gas in Atmosphere It is important to determine whether radioactivity of noble gas in atmosphere exist or not. It is also difficult