중국의 주요 황사발원지로 알려진 오도스 사막, 알라샨 사막, 타클라마칸 사막 및 황토고원의 표층퇴적물에 분포되어 있는 우라늄계열의 $^{226}Ra$, 토륨계열의 $^{228}Ac$과 비 계열인 $^{40}K$과 같은 지각중 대표적인 자연방사성핵종의(naturally occurring radioactive nuclide: NORN) 방사능 특성을 조사하였다. 감마선 분광법을 이용하여 NORN의 비방사능(specific activity: SA, Bq/kg)을 측정하고 비방사능 비(specific activity ratio: SAR)를 산출하여 발원지에 따른 자연방사능 특성을 분석하였다. 발원지에 따른 세 핵종의 SA값은 $^{226}Ra$의 경우 세 사막지대에서는 평균 17.9~21.9 Bq/kg으로 매우 유사한 값을 가지는 반면 황토고원에서는 평균 35.0 Bq/Kg으로 큰 차이를 나타내고 있었다. $^{228}Ac$의 경우는 오도스 사막과 알라샨 사막에서는 평균 27.1~27.2 Bq/kg으로 거의 같은 값을 가지며 타클라마칸 사막에서는 31.7 Bq/kg 그리고 황토고원에서는 49.0 Bq/kg으로 큰 차이를 나타내고 있었다. $^{40}K$의 경우는 636~943 Bq/kg 으로 네 곳의 발원지에서 특별한 차이를 나타내지 않았다. $^{226}Ra/^{228}Ac$의 평균 SAR 값에서 네 곳의 발원지에서 0.708-0.721로 거의 일정하게 나타났고 $^{226}Ra/^{40}K$과 $^{228}Ac/^{40}K$의 평균 SAR 값을 보면, 오도스와 알라샨 사막은 각각 0.0209-0.0213과 0.0287-0.0320으로 유사한 값을 나타내고 있으나 타클라마칸 사막과 황토고원 표층시료들에서의 평균 SAR 값을 보면, 0.0353, 0.0506과 0.0493, 0.0773으로 상당한 차이를 나타낸다.
중국의 주요 황사발원지로 알려진 오도스 사막, 알라샨 사막, 타클라마칸 사막 및 황토고원의 표층퇴적물에 분포되어 있는 우라늄계열의 $^{226}Ra$, 토륨계열의 $^{228}Ac$과 비 계열인 $^{40}K$과 같은 지각중 대표적인 자연방사성핵종의(naturally occurring radioactive nuclide: NORN) 방사능 특성을 조사하였다. 감마선 분광법을 이용하여 NORN의 비방사능(specific activity: SA, Bq/kg)을 측정하고 비방사능 비(specific activity ratio: SAR)를 산출하여 발원지에 따른 자연방사능 특성을 분석하였다. 발원지에 따른 세 핵종의 SA값은 $^{226}Ra$의 경우 세 사막지대에서는 평균 17.9~21.9 Bq/kg으로 매우 유사한 값을 가지는 반면 황토고원에서는 평균 35.0 Bq/Kg으로 큰 차이를 나타내고 있었다. $^{228}Ac$의 경우는 오도스 사막과 알라샨 사막에서는 평균 27.1~27.2 Bq/kg으로 거의 같은 값을 가지며 타클라마칸 사막에서는 31.7 Bq/kg 그리고 황토고원에서는 49.0 Bq/kg으로 큰 차이를 나타내고 있었다. $^{40}K$의 경우는 636~943 Bq/kg 으로 네 곳의 발원지에서 특별한 차이를 나타내지 않았다. $^{226}Ra/^{228}Ac$의 평균 SAR 값에서 네 곳의 발원지에서 0.708-0.721로 거의 일정하게 나타났고 $^{226}Ra/^{40}K$과 $^{228}Ac/^{40}K$의 평균 SAR 값을 보면, 오도스와 알라샨 사막은 각각 0.0209-0.0213과 0.0287-0.0320으로 유사한 값을 나타내고 있으나 타클라마칸 사막과 황토고원 표층시료들에서의 평균 SAR 값을 보면, 0.0353, 0.0506과 0.0493, 0.0773으로 상당한 차이를 나타낸다.
Radioactivity of naturally occurring radioactive nuclides (NORN) such as $^{226}Ra$, $^{228}Ac$ and $^{40}K$ were investigated for surface sediments collected from Ordos, Alashan, Taklimakan deserts and Loess plateau regions in China. By a Gamma-ray spectrometry, spe...
Radioactivity of naturally occurring radioactive nuclides (NORN) such as $^{226}Ra$, $^{228}Ac$ and $^{40}K$ were investigated for surface sediments collected from Ordos, Alashan, Taklimakan deserts and Loess plateau regions in China. By a Gamma-ray spectrometry, specific activity (SA) and SA ratio (SAR) of the NORN were determined for each source region of Asian dust. Characterization of the source regions of Asian dust was performed with the SA and SAR values. SA of $^{226}Ra$ in the three desert regions have almost same values in the range of mean value 17.9~21.9 Bq/kg, however, the SA in Loess Plateau has much higher values in the mean value of 35 Bq/Kg. SA of $^{228}Ac$ in the Ordos and Alashan desert regions have almost same values in the range of mean value 27.1~27.2 Bq/kg, and those in Taklimakan desert and Loess Plateau were 31.7 and 49.0 Bq/kg, respectively. In case of 40K, the SA in all regions have similar values in the range of 636~943 Bq/kg. The mean SAR value of $^{226}Ra/^{228}Ac$ in four source regions was almost same in the range of 0.708-0.721. It is shown that relationship between $^{226}Ra$ and $^{228}Ac$ is clearly presented in the source regions. The mean SAR values of $^{226}Ra/^{40}K$, $^{228}Ac/^{40}K$ are 0.0209-0.056, 0.0287-0.0773, respectively.
Radioactivity of naturally occurring radioactive nuclides (NORN) such as $^{226}Ra$, $^{228}Ac$ and $^{40}K$ were investigated for surface sediments collected from Ordos, Alashan, Taklimakan deserts and Loess plateau regions in China. By a Gamma-ray spectrometry, specific activity (SA) and SA ratio (SAR) of the NORN were determined for each source region of Asian dust. Characterization of the source regions of Asian dust was performed with the SA and SAR values. SA of $^{226}Ra$ in the three desert regions have almost same values in the range of mean value 17.9~21.9 Bq/kg, however, the SA in Loess Plateau has much higher values in the mean value of 35 Bq/Kg. SA of $^{228}Ac$ in the Ordos and Alashan desert regions have almost same values in the range of mean value 27.1~27.2 Bq/kg, and those in Taklimakan desert and Loess Plateau were 31.7 and 49.0 Bq/kg, respectively. In case of 40K, the SA in all regions have similar values in the range of 636~943 Bq/kg. The mean SAR value of $^{226}Ra/^{228}Ac$ in four source regions was almost same in the range of 0.708-0.721. It is shown that relationship between $^{226}Ra$ and $^{228}Ac$ is clearly presented in the source regions. The mean SAR values of $^{226}Ra/^{40}K$, $^{228}Ac/^{40}K$ are 0.0209-0.056, 0.0287-0.0773, respectively.
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문제 정의
우라늄 계열의끄6Ra의 측정은 방사평형 도달 후에 자핵종인 214Pb 와 小由의 방사능을 측정하였고, 토륨계열은 232Th 의 자핵종인 끄8Ac의 방사능을 비계열의 “K의 경우는 이를 직접 측정하여 각 시료에서 각 핵종의 SA 값을 측정하였다. 방사능 측정기간 동안 질소가스를 측정함 내부로 흘려주어 공기 중 혹은 측정함에 존재하는 끄2Rn에 의하여 매우 큰 변화를 보이는 바탕방사능(back ground radioactivity)을 안정화시켰다斗 또한 미국 표준국(National Institute of Standard and Technology: NIST)에서 개발한 NIST SRM 4353 토양을 이용하여 실험결과를 검증하고자 하였다.
본 연구에서는 우리나라에 가장 큰 영향을 끼치는 오 도스 사막, 알라샨 사막, 타클라마칸 사막 그리고황토고원 지역의 표층퇴적물에 함유된 자연 방사성핵종의 방사능 특성을 조사하였다. 본 연구에서 조사한 자연방사능은 우라늄계열의 끄6Ra, 토륨계열의 끄Me, 그리고 비 계열 자연방사선행종인 를 대상으로 하였으며, 각 지역에서 채취한 토양시료중의 비방사능 (specific activity; SA, Bq/kg) 과 비방사능 비 (SA ratio; SAR)를 산출하여 이 두 인자를 황사 발원지의 방사능 특성조사에 적용하였다.
제안 방법
자료를 Table 1에 나타내었다. NORN의 분석하기 위하여 모든 표층퇴적물 시료는 전기오븐에서 105%:로 유지시키면서 24시간 건조시킨 후 4분법으로 나누고 이를 다시 시료혼합장치인 eight branched sampler를 이용하여 균질하게 혼합하였다. 균질하게 혼합한 각각의 시료는 지질물질의 끄6Ra 방사능 측정에 적합하게 특수 제작한 알루미늄 Marinelli beaker에 담고 밀봉하였다.
SAR (specific activity ratio, dimensionless) 값은 세 핵종의 상호 관련성과 발원지 에 따른 특성을 보기 위한 것으로 226Ra/228Ac, 226Ra/40K과 228&/40K값을 각 시료 채취지점에 대하여 산출하였으며 44개 시료의 전체 평균값과 범위 그리고 발원지 각각의 범위와 평균값을 Table 4에 나타내었다. 발원지 전체 토양에 대한 SAR 값을 보면, 226曲228版은 0.
밀봉 3주후, 각각의 표층퇴적물 시료는 HPGe 감마선 검출기를(relative efficiency: 30%, fwhm: 1.9 keV at 1.333 MeV, CANBERRA, U.S.A.) 이용하여 각 핵종의 방사능을 측정하였다. 우라늄 계열의끄6Ra의 측정은 방사평형 도달 후에 자핵종인 214Pb 와 小由의 방사능을 측정하였고, 토륨계열은 232Th 의 자핵종인 끄8Ac의 방사능을 비계열의 “K의 경우는 이를 직접 측정하여 각 시료에서 각 핵종의 SA 값을 측정하였다.
방사능 특성을 조사하였다. 본 연구에서 조사한 자연방사능은 우라늄계열의 끄6Ra, 토륨계열의 끄Me, 그리고 비 계열 자연방사선행종인 를 대상으로 하였으며, 각 지역에서 채취한 토양시료중의 비방사능 (specific activity; SA, Bq/kg) 과 비방사능 비 (SA ratio; SAR)를 산출하여 이 두 인자를 황사 발원지의 방사능 특성조사에 적용하였다.
균질하게 혼합한 각각의 시료는 지질물질의 끄6Ra 방사능 측정에 적합하게 특수 제작한 알루미늄 Marinelli beaker에 담고 밀봉하였다. 시료의 질량을 정확하게 측정한 다음 상온에서 3주간 방치하여, 끄6Ra의 자핵종인 214Bi, mpb간의 방사평형을 이루도록 하였다. 일반적으로 지질 물질 중 자연방사능 즉정에 사용되는 용기는 플라스틱으로 제작한 450 mL 혹은 1,000 mL 용량의 Marinelli beaker를 세계적으로 사용하고 있으나, 226Ra 의 측정에서 기체상인
) 이용하여 각 핵종의 방사능을 측정하였다. 우라늄 계열의끄6Ra의 측정은 방사평형 도달 후에 자핵종인 214Pb 와 小由의 방사능을 측정하였고, 토륨계열은 232Th 의 자핵종인 끄8Ac의 방사능을 비계열의 “K의 경우는 이를 직접 측정하여 각 시료에서 각 핵종의 SA 값을 측정하였다. 방사능 측정기간 동안 질소가스를 측정함 내부로 흘려주어 공기 중 혹은 측정함에 존재하는 끄2Rn에 의하여 매우 큰 변화를 보이는 바탕방사능(back ground radioactivity)을 안정화시켰다斗 또한 미국 표준국(National Institute of Standard and Technology: NIST)에서 개발한 NIST SRM 4353 토양을 이용하여 실험결과를 검증하고자 하였다.
우리나라에 영향을 주는 대표적인 황사 발원지인 오 도스, 알라샨, 타클라마칸 사막과 황토고원의 발원지 에 따른 226Ra, 228Ac, 40k의 자연방사능 특성을 조사하기 위하여 네 곳에서 채취한 44점의 표층 퇴적물 시료에서 각 핵종의 비방사능(speciHc activity: SA) 과비 방사능비(SA ratio: SAR)를 측정하여 분석 하였다. SA 값과 SAR 값에서 모두 오도스와 알라샨 사막 지역과 타클라마칸 사막과 황토고원의 특성이 다르게 나타났다.
시료의 질량을 정확하게 측정한 다음 상온에서 3주간 방치하여, 끄6Ra의 자핵종인 214Bi, mpb간의 방사평형을 이루도록 하였다. 일반적으로 지질 물질 중 자연방사능 즉정에 사용되는 용기는 플라스틱으로 제작한 450 mL 혹은 1,000 mL 용량의 Marinelli beaker를 세계적으로 사용하고 있으나, 226Ra 의 측정에서 기체상인 222RN의 누출을 억제하기 위하여 본 실험에서는 알루미늄으로 특수 제작한 측정 용기를 사용하였다.3
대상 데이터
실험에 사용한 3곳의 사막지역과 황토고원의 표층 퇴적물 시료는 황사발원지의 지화학적 특성을 조사한 이전 연구자들로부터 제공받았으며」6」7 시료 채취에 대한 자료를 Table 1에 나타내었다. NORN의 분석하기 위하여 모든 표층퇴적물 시료는 전기오븐에서 105%:로 유지시키면서 24시간 건조시킨 후 4분법으로 나누고 이를 다시 시료혼합장치인 eight branched sampler를 이용하여 균질하게 혼합하였다.
성능/효과
하였다. SA 값과 SAR 값에서 모두 오도스와 알라샨 사막 지역과 타클라마칸 사막과 황토고원의 특성이 다르게 나타났다. 즉, 오도스와 알라샨 사막의 경우 SA, SAR 특성이 거의 일치함을 볼 수 있었고 특히 오도스 지역에서는 226Ra 과 228AC 의 SA 값에서 직선 성 (『= 0.
1 은 발원지 각각의 표층퇴적물 시료의 SA 값을 나타낸 것 이다. 모든 지역 의 퇴 적 물에서 226Ra과 228&의 SA 값이 유사하였으며, 특히 오도스 사막의 시료에서는 226Ra과 228AC의 SA 경향이 매우 유사함을 보여 준다.
4곳의 황사 발원지 표층퇴적물 시료에서 측정한 각 핵종의 SA값을 전세계 범위와釘 함께 Table 3에 나타내었다. 발원지 토양 44개 시료의 끄6Ra 비방사능은 5.3-46 (평균 23.3±10.3), 끄$Ac의 비방사능은 14.7-61 (평균 32.9 ±13.5), 4吹의 비방사능은 516-1080(평균 769±186) Bq/kg으로 나타났다. 오도스, 알라샨, 타클라마칸 사막의 시료를 측정하여 얻은 끄6Ra의 평균 SA 값은 1822 Bq/kg으로 거의 일정한 값을 보이나, 황토고원의경우는 35 Bq/kg으로 세곳 사막지역의 약 두배의 큰 차이를 보이고 있다.
0225) 로나타났다. 발원지에 따른 SAR 특성을 보면, 226Ra/228Ac 의 평균 SAR 값에서 네 곳의 발원지에서 0.708-0.721 로 거의 일정하게 나타나 두 핵종사이에 어느정도 일정 한 관계에 있음을 알 수 있다. Fig.
5), 4吹의 비방사능은 516-1080(평균 769±186) Bq/kg으로 나타났다. 오도스, 알라샨, 타클라마칸 사막의 시료를 측정하여 얻은 끄6Ra의 평균 SA 값은 1822 Bq/kg으로 거의 일정한 값을 보이나, 황토고원의경우는 35 Bq/kg으로 세곳 사막지역의 약 두배의 큰 차이를 보이고 있다. 끄吸。의 평균 SA 값을 지역별로 보면, 오도스와 알라샨 사막의 경우 각각 27.
오도스, 알라샨, 타클라마칸 사막의 시료를 측정하여 얻은 끄6Ra의 평균 SA 값은 1822 Bq/kg으로 거의 일정한 값을 보이나, 황토고원의경우는 35 Bq/kg으로 세곳 사막지역의 약 두배의 큰 차이를 보이고 있다. 끄吸。의 평균 SA 값을 지역별로 보면, 오도스와 알라샨 사막의 경우 각각 27.1과 27.2 Bq/kg으로 거의 동일한 값을 가지며, 타클라마칸 사막은 31.7 Bq/kg으로 이들보다는 높으나 황토고원 시료에서는 평균 SA 값이 49.0 Bq/kg으로 매우 높은 특성으로 보이고 있다. 의 경우는 끄6Ra과 228Ac 경우와는 달리 평균 SA 값이 황토고원과 타클라마칸 사막 시료에서 각각 637과 636 Bq/kg 으로 거의 같은 값을 가지며, 알라샨과 오도스 사막에서는 862과 943 Bq/ kg으로 높게 나타남을 알 수 있다.
SA 값과 SAR 값에서 모두 오도스와 알라샨 사막 지역과 타클라마칸 사막과 황토고원의 특성이 다르게 나타났다. 즉, 오도스와 알라샨 사막의 경우 SA, SAR 특성이 거의 일치함을 볼 수 있었고 특히 오도스 지역에서는 226Ra 과 228AC 의 SA 값에서 직선 성 (『= 0.932)을 보이는 정의 관계를 나타내고 있다. 황토고원의 경우 세 종류의 자연방사성핵종 모두 다른 세 곳의 사막지역에서보다 높은 특성을 가진다.
후속연구
황토고원의 경우 세 종류의 자연방사성핵종 모두 다른 세 곳의 사막지역에서보다 높은 특성을 가진다. 본 연구의 결과로 볼 때, 자연방사성 핵종의 방사능 특성도 발원지의 분류나 추적을 위한 또 하나의 인자로 사용될 수 있음을 보여주고 있다.
참고문헌 (21)
J. Y. Lim and Y. Chun, Global and Planetary Change, 52, 231-247(2006)
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