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한헌 예
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1 기술논문 원전계획예방정비기간고피폭접촉작업에서방사선작업종사자의말단선량평가현장시험 김희근, 공태영한전전력연구원 2009 년 12 월 18 일접수 / 2010 년 4 월 28 일 1 차수정 / 2010 년 5 월 13 일 2 차수정 / 2010 년 5 월 14 일채택 원전계획예방정비기간증기발생기수실작업, 가압기전열관교체또는압력관피더제거작업지역등은높은방사선량률을보이는지역으로, 짧은시간동안의작업으로작업종사자는높은피폭을받을가능성이있다. 특히, 방사성물질과접촉하는손부위는높은피폭이일어날수있다. 이런점을고려하여국내가압경수로원전과가압중수로원전의계획예방정비기간중증기발생기수실노즐댐설치와제거작업, 원자로냉각재펌프보수작업, 원자로헤드보수및검사작업등과같은고피폭접촉작업에서방사선작업종사자의말단선량을측정하기위한현장시험을실시하였다. 여기에참여한작업종사자는가슴과등부위에일상적인절차에따른복수선량계를패용한것이외에손목에개인선량계를추가로패용하였고, 손가락부위에는말단선량계 (Extremity dosimeter) 를패용하였다. 그결과, 손가락이받는등가선량은각각손목이받는등가선량및가슴또는등부위가받는등가선량과일정한비율로평가됨을확인하였다. 중심어 : 고피폭접촉작업, 표층및심부선량, 말단선량계, 증기발생기보수작업, 압력관피더제거작업, 고에너지광자 1. 서론 1) 국내원전에서방사선작업종사자의피폭방사선량은열형광선량계 (Thermoluminescent Dosimeter: TLD) 를이용하여월단위로측정하여선량한도를초과하는지확인하고있다. 이러한 TLD 는방사선작업종사자가받을수있는피폭방사선량을적절히측정할수있도록설계되었고, 피폭방사선량측정과평가과정에서법적으로요구되는신뢰도를준수하고있다 [1]. 한편방사선작업종사자의선량한도 (Dose limits) 로서유효선량에대해 5 년간 100 msv 를선량한도로정하고있다 [2-4]. 한편인체조직에대한등가선량 (Equivalent dose) 한도로수정체 (Lens of the eye) 는 150 msv 로정하고있으며, 피부 (Skin) 에대해서 500 msv 를선량한도로정하고있다 [2-4]. 또한손과발 (Hands and feet) 이받는등가선량, 즉인체조직의말단선량에대해 500 msv 를선량한도로정하고있다 [2-4]. 원전계획예방정비기간증기발생기수실작업, 가압기전열관교체작업또는가압중수로원전의압력관피더 (Pressure tube feeder) 제거작업등은높은방사선량률을나타내는구역이다. 특히이들작업은방사성물질과매우근접하여작업이이루어지기때문에, 비교적짧은시간작업에도불구하고, 높은피폭을받을가능성이있다. 따라서이러한고피폭작업에서는가슴과등부위에 책임저자 : 김희근, hkkim@kepri.re.kr, 한전전력연구원대전시유성구문지동 각각개인선량계를패용하여원전종사자가받는선량을적절히평가하고있다 [5]. 한편계획예방정비과정에서방사성물질과접촉가능성이높은손이고피폭을받을수있다. 이에따라미국원자력발전자협회 (Institute of Nuclear Power Operations : INPO) 나세계원자력발전자협회 (World Association of Nuclear Operators : WANO) 등에서발간한원전종사자방사선관리지침에따르면말단선량계를이용하여손과발이받는등가선량을평가하도록권고하고있다 [6,7]. 이러한점을고려할때원전계획예방정비기간방사선작업종사자의손에말단선량계를패용하여이들부위에대한등가선량현황을파악해볼필요가있다. 본논문은원전고피폭접촉작업에서말단선량계를패용하여시범적으로손가락이받는말단선량을평가하였다. 이를위해원전계획예방정비기간원전종사자의가슴, 등, 손목그리고손가락에 TLD 를패용하여입사되는방사선의에너지와말단선량을측정하는현장시험을실시하였다. 2. 재료, 방법및결과 가. 말단선량계소자보정과반응도국내원전에서는종사자의피폭방사선량을측정하기위해 Panasonic 과 Harshaw 등두종류의 TLD 와판독시스템 (Reader system) 을갖추고있다 [8]. 고리 1 발전소, 월성 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.35 NO.2 JUNE

1발전소, 영광 1발전소, 영광 2발전소, 울진 3발전소에서는 Panasonic TLD 시스템을보유하고있고, 고리 2발전소, 월성 2발전소, 영광 3발전소, 울진 1발전소, 울진 2발전소에서는 Harshaw TLD 시스템을갖추고있다 [8]. 따라서이번현장시험에는 Harshaw EXTRAD와 Panasonic UD-807 말단선량계가이용되었다 [8].

2 1발전소, 영광 1발전소, 영광 2발전소, 울진 3발전소에서는 Panasonic TLD 시스템을보유하고있고, 고리 2발전소, 월성 2발전소, 영광 3발전소, 울진 1발전소, 울진 2발전소에서는 Harshaw TLD 시스템을갖추고있다 [8]. 따라서이번현장시험에는 Harshaw EXTRAD와 Panasonic UD-807 말단선량계가이용되었다 [8]. 이들국내원전에서보유하고있는말단선량계에대한보다상세한내용은대한방사선방어학회의논문 원전종사자의말단선량평가를위한고피폭접촉방사선장특성분석 에기술되어있다 [9]. 한편이들말단선량계는현장시험에사용하기에앞서열형광소자의반응도를보정하는소자보정인자 (Element correction factor or element correction coefficient) 산출과정을거쳤다. 이러한소자보정인자산출은현재국내원전에서종사자의심부선량측정에사용되는전신선량계의소자보정인자산출과정과동일한방법을적용하였다. 구입한말단선량계에대해기준용선량계 (Reference dosimeters) 를제외한대부분선량계에대해소자보정인자를산출하였다. 그결과대부분의선량계가 10% 이내의소자반응도를나타냈다 [8]. 그림 1에 Harshaw EXTRAD 선량계의소자보정인자산출결과를나타내었다. 이들말단선량계중에서소자보정인자가 ±10% 를넘지않는선량계를선별하여표준방사선장에대한조사시험을수행하였고, 반응도를산출하였다 [8]. 말단선량계의반응도산출에는한국원자력연구원이보유하고있는국제기관등과소급성이유지되는표준방사선장과국제표준기구 (International Organization for Standardization: ISO) 와미국국립표준연구소 (National Institute of Standard and Technology: NIST) 규격의손가락팬텀 (Finger phantom) 등을이용하였다. 그림 2에반응도시험에이용된손가락팬텀을나타내었다. 표준방사선장의저에너지광자로 M30, M60, M100, M150, H150 방사선장등이이용되었으며, 고에너지광자로 137 Cs과베타선으로 90 Sr/ 90 Y 선원등이이용되었다. 표준방사선장조사시험과반응도산출과정은 2회로나누어수행되었다. 표 1에 Panasonic UD-807 말단선량계의국내표준방사선장에대한반응도시험분석결과를나타내었다. (a) schematic diagram of phantoms (b) finger phantom ECF Percent Number of Elements Percent Upper Limits Lower Limits ECF Range 0 Fig. 2. Phantom geometry. (c) wrist phantom Fig. 1. Distribution of ECF generation for Harshaw EXTRAD dosimeter. 58 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.35 NO.2 JUNE 2010

3 Table 1. Comparison of Dose Conversion Factors(DCFs) Results for Panasonic UD-807 Extremity Dosimeters with Those of KAERI, ANSI and the Manufacturer. Beam Code High-energy photon KAERI ANSI (N ) Manufacturer's Finger Phantom Finger Phantom response* Response on the field test for Panasonic UD Cs X-ray M30 (20 kev) M60 (35 kev) M100 (53 kev) M150 (73 kev) Beta-ray Sr/ 90 Y * Manufacturer's (Panasonic Industrial Company) response for extremity dosimeter was calculated using X-ray beam code based on the ANSI N (American National Standard for Dosimetry - Personal Dosimetry Performance - Criteria for Testing). Thus, it is difficult to compare directly between the DCF results from these experiments and the responses provided by manufacturer because X-ray beam used for the tests in this study and the calculation of response by manufacturer was not identical. However, it is possible to estimate the approximate tendency of DCFs which showed similar results. 나. 말단선량계지급조건분석국내원전에서는방사선작업종사자의피폭방사선량평가를위한개인선량계는방사선관리구역에출입하는경우모든원전종사자에게지급된다. 한편높은선량율지역, 즉, 방사선량율 1 msvh -1 인조건이나또는신체부위별로방사선량률의차이가 30% 이상인경우에대해단일작업에서선량한도의 10% 수준인 2 msv 이상피폭을받을것으로예상되는자를대상으로복수선량계를지급하고있다 [5]. 한편국내원전에서는종사자의전신선량평가외에손과발에대한등가선량측정을위해 Panasonic 과 Harshaw 등 2 종류의말단선량계를이용하고있다. 이러한말단선량계를이용함에있어말단선량계지급조건이 2009 년이전에는통일된기준이정립되거나수립되어있지않았다 [8]. 즉, 통상손과발의등가선량이유효선량보다높거나, 전신선량의 2 배이상피폭이예상될때, 1 회 5 msv 이상피폭을받을것으로예상될때또는단일작업으로 50 msv 이상피폭이예상될때등일관성이부족하게말단선량계를지급하였다 [8]. 따라서본논문에서는이러한국내외말단선량계지급조건에대해다양한검토와의견수렴과정을거쳤다. 특히주선량계외에추가적으로지급되는복수선량계의지급조건인선량한도의 10% 이상피폭이예상될때지급조건등도병행하여검토하였다. 최종적으로방사선작업으로말단에대한등가선량한도의 10% 이상피폭을받을것으로예상될때말단선량계를지급하는것으로결정하여현장시험을수행하였다. 한편한국원자력안전기술원에서도최근에제정된개인선량계지침에서말단선량계는 1 회 25 msv 이상피폭될것으로예상되거나또는단일작업으로 50 msv 이상피폭될것으로예상될 때지급하는것으로결정되었다 [10]. 이러한점을고려해볼때선량한도의 10% 수준의피폭이예상될때말단선량계를지급하는것은적절한것으로판단되었다. 다. 고피폭접촉작업의방사선장특성분석국내원전종사자의방사선피폭은대부분원전계획예방정비기간중에수행되는방사선작업으로부터발생하고있다 [11]. 원전의대표적인고피폭방사선작업으로는증기발생기수실내노즐댐설치와제거작업, 원자로냉각재펌프보수작업, 원자로헤드보수및검사작업등을들수있다. 또한월성원전의압력관교체작업등을들수있다. 이런점을고려하여말단선량계의현장시험도이러한고피폭작업을대상으로이루어졌다. 말단선량계현장시험은고피폭접촉작업에서방사선작업종사자의말단부위에입사하는방사선의종류와에너지를확인하고, 말단부위가받는등가선량을파악하기위한두가지목적으로수행되었다. 이들현장시험에참여한방사선작업종사자는고피폭작업이이루어지는실제환경에서가슴과등에복수선량계와전자선량계를원전방사선관리절차에따라패용하였으며 [5], 손목에는복수선량계와동일한개인선량계를패용하였다. 복수선량계는고피폭작업조건에서복수선량계지급절차에따라선량을평가하기위한목적이며, 손목에패용한개인선량계는종사자의손에입사하는방사선의종류와에너지를구분하기위한목적이었다. 또한손가락부위에는손가락이받는등가선량을측정하기위해말단선량계를추가로패용하였다. 고피폭예상접촉작업에서방사선작업종사자의손목또는손가락에입사하는피폭방사선장을분석한결과고에너지광자로확인되었다 [9]. 한편다른문헌과보고서 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.35 NO.2 JUNE

4 Table 2. Field Test Results (1) of Extremity Dosimeters at Ulchin NPPs (Maintenance on the Nozzle Dam in Steam Generator Water Chamber). A Chest Back B Chest Back C Chest Back D Chest Back E Chest Back F Chest Back Table 3. Field Test Results (2) of Extremity Dosimeters at Ulchin NPPs (Maintenance on the Nozzle Dam in Steam Generator Water Chamber). G Chest Back H Chest Back I Chest Back J Chest Back K Chest Back L Chest Back 등에서도고피폭작업의방사선량률에기여하는방사성핵종으로 58 Co 과 60 Co 핵종을제시하고있다 [12,13]. 이러한말단선량계를이용한방사선장특성분석에대해보다상세한내용은대한방사선방어학회의논문 원전종사자의말단선량평가를위한고피폭접촉방사선장특성분석 에기술되어있다 [9]. 라. 말단선량계패용현장시험말단선량계를패용한현장시험의두번째목적은고피폭접촉작업에서방사선작업종사자의손이나발이받은실질적인등가선량현황을파악하기위해수행되었다. 또한선량한도의 10% 이상피폭을받을것으로예상될때말단선량계지급조건에대한적절성확인목적으로도수행되었다 [14] 년 2 월에는울진원전 4 호기계획예방정비기간중 증기발생기정비작업에참여한작업종사자에대해고피폭접촉작업 (Contact works with high exposure) 에서현장시험 (Field test) 을실시하였다. 울진원전에서실시된말단선량계현장시험에참여한 12 명의피폭방사선량평가결과는표 2~3 과같다 [8]. 또한 2009 년 7 월에는월성 1 호기의압력관교체 (Pressure tube replacement) 작업에참여한방사선작업종사자를대상으로추가적인현장시험을실시하였다. 월성원전에서실시된말단선량계현장시험에참여한 12 명의피폭방사선량평가결과는표 4~5 에나타내었다 [8]. 금번현장시험결과방사선량평가에서중요한내용이확인되었다. 가슴과등에패용한 TLD 판독값을기준으로계산한유효선량은신체특정부위에서받은피폭의최대값 ( 주로등부위에패용한 TLD 에서발생함 ) 보다항상낮게나타났다 ( 최소값 < 유효선량 < 최대값 ). 이들방 60 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.35 NO.2 JUNE 2010

5 Table 4. Field Test Results (1) of Extremity Dosimeters at Wolsong NPPs (Maintenance on the Removal of Pressure Tube Feeder). A Chest Back B Chest Back C Chest Back D Chest Back E Chest Back F Chest Back Table 5. Field Test Results (2) of Extremity Dosimeters at Wolsong NPPs (Maintenance on the Removal of Shielding Plug and Feeder Pipe). G Chest Back H Chest Back I Chest Back J Chest Back K Chest Back L Chest Back 사선작업종사자의말단선량계등가선량값은가슴과등에패용한 TLD 판독값을근거로계산한유효선량에비해최대약 2 배정도, 그리고손목에패용한 TLD 판독값을근거로한등가선량보다는최대약 1.5 배높게평가되고있는것으로나타났다. 3. 결론 원전계획예방정비기간증기발생기수실작업, 가압기전열관교체또는압력관피더제거작업지역등은수십에서수백 msvh -1 이상으로매우높은방사선량률을보이는지역으로, 짧은시간동안작업으로종사자는높은피 폭을받을가능성이있다. 특히, 방사성물질과접촉작업을하는손부위에서고피폭이예상되고있어원전에서말단선량평가의필요성이대두되었다. 이런점을고려하여국내가압경수로원전과가압중수로원전의계획예방정비기간고피폭접촉작업에서방사선작업종사자의말단선량을측정하기위한시험을실시하였다. 여기에참여한종사자는가슴과등부위에복수선량계를패용한것이외에손목에개인선량계를추가로패용하였고, 손가락부위에는말단선량계를패용하였다. 그결과, 말단선량은예상보다높지않게나타났다. 특히, 손가락이받는등가선량은손목이받는등가선량의 1.5 배범위와심부선량의 2 배범위내에있음을확인하였다. JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.35 NO.2 JUNE

6 이러한연구결과를적용하여국내원전에서말단선량의평가가가능할것으로판단되었다. 특히국내원전방사선작업종사자의말단선량평가에대비한기술축적이가능할것이며, 향후국내원전에서방사선안전관리를더욱공고히할수있는토대를구축하는데기여할것으로판단되었다. 한편본시험에서얻어진결과와내용은차후원전에서말단선량계를이용한선량평가절차의표준화에반영할계획이다. 감사의글본논문은한국수력원자력 ( 주 ) 안전기술처와한전전력연구원의전력사공동중장기연구개발사업에의해수행되었습니다. 참고문헌 1. 교육과학기술부. 고시제 호 : 판독업무등록기준및검사규정 International Commission on Radiological Protection Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Pergamon Press, International Atomic Energy Agency. Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources. IAEA Safety Series No. 115, Vienna, 교육과학기술부. 고시제 호 : 방사선방호등 에관한기준고시 김희근, 공태영. 원전불균일방사선장하에서유효선량평가를위한복수선량계알고리즘적용방안연구. Journal of Radiation Protection 2008;33(4): Institute of Nuclear Power Operations. Guidelines for Radiological Protection at Nuclear Power Stations. INPO (Revision 01), World Association of Nuclear Operators. Guidelines for Radiological Protection at Nuclear Power Plants. WANO GL , 한국수력원자력 ( 주 ). 원전종사자말단선량계말단선량계방사선량측정평가기술개발최종보고서 김희근, 공태영. 원전종사자의말단선량평가를위한고피폭접촉방사선장특성분석. Journal of Radiation Protection 2009;34(4): 한국원자력안전기술원. KINS 안전규제기준및지침 ( 안 ): 13.3 개인선량계 한국수력원자력 ( 주 ) 방사선관리연보 Ocken H. Techniques for Controlling Radiation Exposure. Nuclear News 1993 Feb; Yoon YH. Shielding Establishment inside Steam Generator, Proceedings of Information System on Occupational Exposure. Asian ALARA Symposium, 한전전력연구원. 원전고피폭접촉작업의방사선장특성분석및말단선량현황분석보고서. TM.S04. P , A Field Test Assessment on the Extremity Doses of Highly-Exposed Radiation Workers During Maintenance Periods at Nuclear Power Plants in Korea Hee Geun Kim and Tae Young Kong KKEPCO Research Institute Abstract - Maintenance on the water chamber of steam generator, the change of pressurizer heater, the removal of pressure tube feeder, and so on during outage in nuclear power plants (NPPs) has a likelihood of high radiation exposure to whole body of workers even short time period due to the high radiation exposure rates. In particular, it is expected that hands would receive the highest radiation exposure because of its contact with radiation materials. In this study, field tests on extremity dose assessment of radiation workers for contact works with high radiation exposure were conducted during the maintenance periods in Korean pressurized water reactors (PWRs) and pressurized heavy water reactors (PHWRs). In this field test, radiation workers were required to wear additional TLDs on the back and wrist, and an extremity dosimeter on fingers including a main TLD on the chest, while performing maintenance. As a result, it was found that the equivalent dose for fingers was distributed in the fixed range of deep dose and the equivalent dose for wrists. Keywords : Contact work with high exposure, Shallow and deep dose, Extremity dosimeter, Steam generator maintenance work, Pressure tube removal work, High energy photon 62 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.35 NO.2 JUNE 2010

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<3128C0E5C0CEBCF6292E687770> 기술논문 원전종사자의말단선량평가를위한고피폭접촉방사선장특성분석 김희근, 공태영한전전력연구원 2009 년 8 월 19 일접수 / 2009 년 9 월 28 일 1 차수정 / 2009 년 10 월 5 일채택 원전계획예방정비기간증기발생기수실작업등은매우높은방사선량율을보이는지역으로, 짧은시간동안작업으로종사자는높은피폭을받을가능성이있다. 특히, 방사성물질과접촉작업을하는손부위에서고피폭이예상된다.