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문제 정의
- 32-1995를 들 수 있다[8]. 본 기술기준에서는 방사선작업종사자의 말단이 받는 피폭방사선량 평가의 기술적인 능력을 검증하기위한 목적으로 제정되었는데, 시험범주, 조사시험 범위, 허용준위 등을 구체적으로 제시하고 있다. 말단선량 평가에 대한 기준 깊이는 ICRP와 ICRU의 7 mg/cm2를 근거로 하고 있다.
- 본 논문은 원전 고피폭 접촉작업에 대한 피폭방사선장 분석하여 말단선량평가를 위한 기본 자료를 확보하고자 하였다. 이를 위해 말단선량평가에 관한 기술기준을 검토하였고, 말단선량계 구조와 방사선학적 특성을 조사하였다.
제안 방법
- 2004년과 2005년 영광 4호기 제 7차 계획예방정비기간 증기발생기 수실(Steam generator water chamber) 방사선작업을 수행한 방사선작업종사자를 대상으로 최적의 복수선량계 알고리즘 선정을 위한 적용성 시험을 실시하였다[13]. 이 시험에서 방사선작업종사자는 가슴, 머리와 등에 TLD 3개를 동시에 패용하고 증기발생기 수실내에서 노즐댐 설치와 제거작업 등을 수행하였다.
- 2009년 2월 울진원전 4호기 계획예방정비기간 증기발생기 정비작업에 참여한 작업종사자에 대해 울진원전 제 2발전소 협조를 얻어 고피폭 접촉작업(High exposure and contact work)에서 입사 방사선장을 찾기 위한 현장 시험(Field test)을 실시하였다[18]. 본 현장시험에서는 종사자 피폭방사선량 평가용으로 보유하고 있는 Harshaw TLD를 사용하였다.
- ICRP-60에서 피폭방사선량 평가의 단위로서 유효선량(Effective dose)을 도입하였다. 유효선량은 방사선 가중치(WR)와 신체조직가중치(WT)를 고려하여 합산한 인체의 전신이 받는 피폭방사선량을 말한다.
- 현장시험 방법은 울진4호기에서와 동일하게 진행되었다. Panasonic UD-802 선량계를 가슴, 등, 손목에 패용하였으며, UD-807 말단선량계를 손가락에 패용하였다. 이 현장시험 결과 중에서 손목에 착용한 TLD의 소자별 판독값과 심부선량과 표층선량을 표 4에 나타내었다[19].
- 이를 위해 말단선량평가에 관한 기술기준을 검토하였고, 말단선량계 구조와 방사선학적 특성을 조사하였다. 과거 2004년과 2005년 증기발생기 수실작업에 참여한 방사선작업종사자의 TLD 반응도를 이용하여 말단에 피폭을 일으키는 입사방사선장의 특성을 분석하였다. 또한 원전 계획예방정비기간 원전종사자의 가슴, 등, 손목 그리고 손가락에 TLD를 패용하여 입사방사선장을 확인하였고 말단선량의 시범적 평가를 위한 현장시험을 실시하였다.
- 추가로 손목에는 가슴과 등에 패용하였던 것과 동일한 종류의 TLD를 패용하였고, 손가락에는 Extremity dosimeter(ETLD) TLD-100을 패용하였다. 따라서 방사선작업종사자는 총 4개의 TLD를 가슴, 등, 손목과 손가락에 패용하였으며, 추가로 2개의 ADR(Auto Dosimetric Reader)를 패용하고 방사선작업을 수행하였다. 그림 6에 가슴, 등 및 손목에 패용한 Harshaw TLD 구조를 나타내었다.
- 먼저 증기발생기 수실 작업에 참여한 방사선작업종사자의 심부선량과 표층선량이 동일하게 나타나, 고에너지 투과성 방사선(High energy penetrating radiation)에 의한 방사선장으로 판단되었다. 또한 Panasonic TLD 소자 반응도와 피폭 방사선량 평가 알고리즘을 근거로 종사자에게 입사된 방사선장을 유추하였다. 그 결과 4개 소자의 반응도 비율이 동일하게 나타나 고에너지 광자에 의한 피폭으로 해석되었다[14].
- 과거 2004년과 2005년 증기발생기 수실작업에 참여한 방사선작업종사자의 TLD 반응도를 이용하여 말단에 피폭을 일으키는 입사방사선장의 특성을 분석하였다. 또한 원전 계획예방정비기간 원전종사자의 가슴, 등, 손목 그리고 손가락에 TLD를 패용하여 입사방사선장을 확인하였고 말단선량의 시범적 평가를 위한 현장시험을 실시하였다.
- 또한 2009년 울진과 월성원전의 고피폭예상 접촉작업을 대상으로 작업종사자의 손목에 패용한 말단선량 현장시험 TLD 판독값을 근거로 판단할 때 입사방사선은 고에너지 광자로 재확인되었다. 이 과정에서 원전 계획예방정비기간 고피폭예상 접촉 방사선작업에서 작업종사자의 손이 받을 수 있는 표층선량에 대한 정확한 평가와 현황을 파악하기위한 말단선량계 현장시험을 동시에 실시하였다. 이러한 현장시험 결과에 대해서는 별도의 논문을 통해 제시할 계획이다.
- 2004년과 2005년 영광 4호기 제 7차 계획예방정비기간 증기발생기 수실(Steam generator water chamber) 방사선작업을 수행한 방사선작업종사자를 대상으로 최적의 복수선량계 알고리즘 선정을 위한 적용성 시험을 실시하였다[13]. 이 시험에서 방사선작업종사자는 가슴, 머리와 등에 TLD 3개를 동시에 패용하고 증기발생기 수실내에서 노즐댐 설치와 제거작업 등을 수행하였다. 이 적용시험에서는 Panasonic TLD UD-802를 패용하였다.
- 본 논문은 원전 고피폭 접촉작업에 대한 피폭방사선장 분석하여 말단선량평가를 위한 기본 자료를 확보하고자 하였다. 이를 위해 말단선량평가에 관한 기술기준을 검토하였고, 말단선량계 구조와 방사선학적 특성을 조사하였다. 과거 2004년과 2005년 증기발생기 수실작업에 참여한 방사선작업종사자의 TLD 반응도를 이용하여 말단에 피폭을 일으키는 입사방사선장의 특성을 분석하였다.
- 이들 작업이 불균일 고피폭 방사선조건이므로 방사선작업종사자의 가슴과 등에 8806 TLD를 패용하였다. 추가로 손목에는 가슴과 등에 패용하였던 것과 동일한 종류의 TLD를 패용하였고, 손가락에는 Extremity dosimeter(ETLD) TLD-100을 패용하였다. 따라서 방사선작업종사자는 총 4개의 TLD를 가슴, 등, 손목과 손가락에 패용하였으며, 추가로 2개의 ADR(Auto Dosimetric Reader)를 패용하고 방사선작업을 수행하였다.
- 한편 복수선량계 알고리즘 적용성 시험 TLD 판독결과를 이용하여 피폭방사선장을 해석하였다. 먼저 증기발생기 수실 작업에 참여한 방사선작업종사자의 심부선량과 표층선량이 동일하게 나타나, 고에너지 투과성 방사선(High energy penetrating radiation)에 의한 방사선장으로 판단되었다.
- 가슴과 등에 패용한 TLD는 불균일 고피폭 방사선조건에서 일상적으로 패용하는 복수선량계를 이용한 피폭방사선량 평가 절차에 따른 것이다. 한편 손목에 패용한 TLD는 손가락에 입사하는 방사선장의 특성분석(Unfolding)을 목적으로 방사성물질과 접촉하는 손가락에 가장 가까운 손목에 패용하였다. 이 경우 손목에는 가슴과 등에 패용한 TLD와 동일한 Harshaw 8806 TLD를 패용하였다.
- 한편 이들 신체 3개 부위에 패용한 TLD 판독 결과에 근거하여 NCRP(55:50) 알고리즘을 복수선량계 최적 알고리즘으로 선정하였다[13].
대상 데이터
- 한편 고피폭 접촉작업에 대한 입사방사선장을 확인하고 말단선량을 평가하기위한 현장시험을 2009년 7월 월성 1호기의 압력관교체(Pressure tube replacement) 작업에 참여한 방사선작업종사자를 대상으로 추가로 실시하였다. 현장시험 방법은 울진4호기에서와 동일하게 진행되었다.
이론/모형
- 한편 말단선량계의 성능평가에 대한 시험기준은 미국이나 국내에서 아직까지 원자력법 등에 반영되지 않고 있는 실정이다. ANSI N 13.32-1995에서 제시하고 있는 시험범주, 방사선종류(에너지), 시험범위와 허용기준을 표 1에 제시하였다.
- 2009년 2월 울진원전 4호기 계획예방정비기간 증기발생기 정비작업에 참여한 작업종사자에 대해 울진원전 제 2발전소 협조를 얻어 고피폭 접촉작업(High exposure and contact work)에서 입사 방사선장을 찾기 위한 현장 시험(Field test)을 실시하였다[18]. 본 현장시험에서는 종사자 피폭방사선량 평가용으로 보유하고 있는 Harshaw TLD를 사용하였다. 이들 작업이 불균일 고피폭 방사선조건이므로 방사선작업종사자의 가슴과 등에 8806 TLD를 패용하였다.
성능/효과
- 이 결과는 영광원전에서 실시한 복수선량계 적용시험 결과와 동일하였다[13]. 따라서 원전 계획예방정비기간 고피폭 접촉작업에서 종사자의 피폭방사선량은 입사방사선장이 고에너지 광자에 의해 발생하는 것으로 판단되었다.
- 영광원전에서 피폭방사선량 평가에 이용 중인 Panasonic TLD 알고리즘 중에서 고에너지 광자에 해당되는 Branch를 그림 5에 나타내었다. 따라서 이러한 점을 종합적으로 고려해볼 때 증기발생기 수실 내에서 고피폭 접촉작업의 입사방사선장은 58Co, 60Co과 같은 고에너지 광자에 의한 피폭으로 평가되었다[11-14]. 이처럼 원전에서 발생하는 피폭이 고에너지 광자에 의한 피폭이 대부분이라는 점은 Ocken의 논문을 통해서도 확인되었다[11].
- 이들 울진과 월성원전 방사선작업종사자의 손목에 패용한 TLD 판독값을 분석한 결과 4개 소자별 반응도가 유사하게 나타났다. 또한 이들 소자 반응도에 근거하여 TLD 판독 알고리즘을 기준으로 계산되는 심부선량과 표층선량은 동일하게 나타났으며, 입사방사선장은 고에너지 광자로 평가되었다. 이 결과는 영광원전에서 실시한 복수선량계 적용시험 결과와 동일하였다[13].
- 이들 울진과 월성원전 방사선작업종사자의 손목에 패용한 TLD 판독값을 분석한 결과 4개 소자별 반응도가 유사하게 나타났다. 또한 이들 소자 반응도에 근거하여 TLD 판독 알고리즘을 기준으로 계산되는 심부선량과 표층선량은 동일하게 나타났으며, 입사방사선장은 고에너지 광자로 평가되었다.
- 또한 국내원전의 증기발생기 내 표면오염과 냉각재 Crud에 대한 시료채집과 감마 핵종분석을 통해 58Co, 60Co이 전체 방사능의 90% 이상을 차지하는 것으로 확인되었다[17]. 이와 같이 Ocken의 연구, 국내원전에서 감마방사선장 측정시험, 증기발생기와 냉각재의 감마핵종 분석시험, 복수 선량계 현장시험 등의 일치된 결과를 통해 고에너지 감마선이 주요 피폭원임을 재확인할 수 있었다.
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