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문제 정의
- 이 연구에서는 갑상선 환자의 진료용으로 사용하는 I-131 관련 방사성폐기물에 대하여 방사능 측정방법 및 절차를 개발하고 그에 따라 측정하여 감쇠식을 유도하는 한편, 측정에 영향을 미치는 인자 등을 고찰하여 자체처분을 위한 적정 보관기간을 평가하고 이를 이론식과 비교·고찰하고자 한다.
- 또한, 방사성폐기물의 자체처분에 대해 과학적 근거를 기반으로 보관 기간 산출 방법에 대한 연구 또한 병행되어야 할 것이다. 특히, 이 연구에서 시도한 측정방법 및 절차와 이를 적용한 측정결과는 조만간 ISO (International Organization for Standardization) 표준으로 제안하고자 한다.
제안 방법
- 2) 수거된 방사성폐기물은 전자저울(Model AJH-2200 E-D, Vibra, Japan)을 이용하여 무게를 3 회 측정 하고 고유코드를 할당하였다(핵종 - 발생일자 - 순서).
- 3) 방사능이 높은 방사성폐기물은 차폐 가능한 용기에서 1 ∼ 3 일 보관한 후, 2)에서와 같이 수행하였다.
- 7) 각종 크기의 주사기, 유리용기, 플라스틱 병은 1ℓ 마리넬리 용기로 수거하고 다음과 같이 전처리 후 측정하였다(1ℓ 마리넬리 용기 측정 효율적용).
- 7.3) 교반기에서 균일하게 섞인 시료를 1 ∼ 2 시간 경과 후 MCA를 이용하여 계측기의 불감시간(dead time)이 3% 이하인 경우에 측정하였다.
- 의료현장에서 갑상선 질병 환자의 진료와 관련하여 발생하는 방사성폐기물의 방사능을 측정하였다. 각 방사성폐기물에 대한 방사능측정은 방사성폐기물이 발생한 시점과 자체처분을 위하여 인출하는 시점, 그리고 그 중간에 해당하는 시점 등 총 3번 실시하였다. 각각의 폐기물 시료의 측정결과를 바탕으로 자체처분 가능 일을 산출하였고 이를 평균하여 나타내었다.
- 각 방사성폐기물에 대한 방사능측정은 방사성폐기물이 발생한 시점과 자체처분을 위하여 인출하는 시점, 그리고 그 중간에 해당하는 시점 등 총 3번 실시하였다. 각각의 폐기물 시료의 측정결과를 바탕으로 자체처분 가능 일을 산출하였고 이를 평균하여 나타내었다. 시료의 측정과정에서 방사성폐기물을 임의로 희석하거나 혹은 혼합하는 등의 인위적인 처리과정은 배제하였다.
- 다른 방사성핵종의 종류 및 발생유형별 자체처분 가능일을 고려할 때, I-131 핵종 관련 폐기물은 긴 반감기로 인하여 자체처분에 다소 긴 시간이 소요됨을 확인할 수 있었다. 그리하여 시간경과 별로 방사능농도를 측정하여, 측정값을 바탕으로 한 실무적 처분을 가능하게 하기 위하여, I-131 방사성폐기물의 방사능 유도 감쇠식을 구하여 나타내었다. [Fig.
- 앞에서 수집한 시료를 각각의 측정 용기에 담아 측정하며, 각각의 용기에 따른 기하학적 효율교정을 실시한 후 측정을 실시한다. 기하학적 효율교정은 측정값의 정확성을 높이기 위하여 실시하며, 이 연구에서 사용되는 1ℓ 마리넬리 비커, 20㎖ 그리고 90㎖ 플라스틱 비커와 같은 기하학적 구조를 가진 인증표준물질(CRM: Certified Reference Materials)을 이용하여 이루어진다. 측정은 아래와 같은 과정을 통하여 이루어지며, 수집된 방사성폐기물의 I-131 핵종을 대상으로 폐기물의 잔존 방사능량 범위를 고찰하였으며, 또한 이를 이용하여 이론적 및 실험적으로 자체처분을 위한 최적의 보관 시기를 추정한다.
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Ⅱ. 재료 및 방법
방사성폐기물의 방사능농도 측정대상으로 핵의학과에서 갑상선 질병 환자의 진료용으로 사용하는 I-131의 방사성핵종이 묻어있거나 남아있는 형태로 방사능에 오염된 의료용 방사성폐기물에 대한 최적의 방사능 측정방법 및 절차를 고찰하고, 자체처분을 위한 합리적인 보관기간을 산정한다.
- 본 연구에서는 방사성폐기물에 섞여있는 핵종 및 방사능을 정밀 측정하기 위하여 MCA (HPGe Detector, DSA1000, Canberra, USA)를 사용하였다. MCA의 효율은 기본적으로 2012 년 7 월 6 일, 한국원자력연구원에서 교정한 데이터를 적용하였다.
- MCA의 효율은 기본적으로 2012 년 7 월 6 일, 한국원자력연구원에서 교정한 데이터를 적용하였다. 앞에서 수집한 시료를 각각의 측정 용기에 담아 측정하며, 각각의 용기에 따른 기하학적 효율교정을 실시한 후 측정을 실시한다. 기하학적 효율교정은 측정값의 정확성을 높이기 위하여 실시하며, 이 연구에서 사용되는 1ℓ 마리넬리 비커, 20㎖ 그리고 90㎖ 플라스틱 비커와 같은 기하학적 구조를 가진 인증표준물질(CRM: Certified Reference Materials)을 이용하여 이루어진다.
- 의료현장에서 갑상선 질병 환자의 진료와 관련하여 발생하는 방사성폐기물의 방사능을 측정하였다. 각 방사성폐기물에 대한 방사능측정은 방사성폐기물이 발생한 시점과 자체처분을 위하여 인출하는 시점, 그리고 그 중간에 해당하는 시점 등 총 3번 실시하였다.
- 이 연구에서는 1ℓ 마리넬리(Marinelli) 비커, 20㎖ 및 90㎖ 플라스틱 비커를 사용하여 다중파고분석기(MCA:Multichannel Analyzer)를 이용하여 각 시료의 방사능을 측정하였다. 측정 용기에는 증류수를 채워 동일한 측정 부피를 갖게 하여 측정을 실시하였다.
- 이 연구에서는 1ℓ 마리넬리(Marinelli) 비커, 20㎖ 및 90㎖ 플라스틱 비커를 사용하여 다중파고분석기(MCA:Multichannel Analyzer)를 이용하여 각 시료의 방사능을 측정하였다. 측정 용기에는 증류수를 채워 동일한 측정 부피를 갖게 하여 측정을 실시하였다.
- 기하학적 효율교정은 측정값의 정확성을 높이기 위하여 실시하며, 이 연구에서 사용되는 1ℓ 마리넬리 비커, 20㎖ 그리고 90㎖ 플라스틱 비커와 같은 기하학적 구조를 가진 인증표준물질(CRM: Certified Reference Materials)을 이용하여 이루어진다. 측정은 아래와 같은 과정을 통하여 이루어지며, 수집된 방사성폐기물의 I-131 핵종을 대상으로 폐기물의 잔존 방사능량 범위를 고찰하였으며, 또한 이를 이용하여 이론적 및 실험적으로 자체처분을 위한 최적의 보관 시기를 추정한다.
- 측정한 방사성폐기물의 방사능은 대체로 시간경과에 따라 이론에 따른 지수 함수적으로 감쇠되어 감을 알 수 있었고, I-131 핵종의 방사능 측정값을 바탕으로 곡선 맞추기(curve fitting)에 의하여 구한 감쇠식은 아래 식과 같다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 방사성폐기물에 섞여있는 핵종 및 방사능을 정밀 측정하기 위하여 MCA (HPGe Detector, DSA1000, Canberra, USA)를 사용하였다. MCA의 효율은 기본적으로 2012 년 7 월 6 일, 한국원자력연구원에서 교정한 데이터를 적용하였다. 앞에서 수집한 시료를 각각의 측정 용기에 담아 측정하며, 각각의 용기에 따른 기하학적 효율교정을 실시한 후 측정을 실시한다.
- 의료현장에서 개봉선원의 사용빈도가 가장 높은 핵의학검사실 및 방사성옥소 치료병실에서 발생하는 I-131 관련 방사성폐기물을 2012 년 8 월에서 2013 년 2 월 사이에 한국원자력의학원 핵의학과 및 I-131 치료병실에서 수집하였다. 발생한 방사성 폐기물로는 진단용의 유리용기(vial), 치료용의 캡슐(capsule), 그리고 의료진이 사용한 일회용 비닐장갑(poly glove) 및 팔토시(arm sleeve)가 있었다.
이론/모형
- 방사성폐기물의 자체처분을 위한 보관기간은 “방사성폐기물의 자체처분에 관한 규정”(원자력안전위원회고시 제2012-59호)에 따라 산출하였으며 아래의 식과 같다[13].
성능/효과
- 5) 20 ㎖ 유리용기와 동일한 크기의 유리용기와 플라스틱 병은 전처리를 하지 않고 측정하였다(효율적용: 20 ㎖ 용기).
- 6) 종이컵, 비닐장갑 등은 90 ㎖ U8 플라스틱 용기에 수거하였다(90 ㎖ U8용기 측정 효율적용).
- 이론적 반감기에 비해 실측치를 바탕으로 한 경우가 비교적 짧은 자체처분 가능일로 산출되었고, 그 결과는 약 14 일 정도의 차이가 있었다. 기존 처분에 비해 0.86의 비율로 감소함을 확인 할 수 있었다.
- 다른 방사성핵종의 종류 및 발생유형별 자체처분 가능일을 고려할 때, I-131 핵종 관련 폐기물은 긴 반감기로 인하여 자체처분에 다소 긴 시간이 소요됨을 확인할 수 있었다. 그리하여 시간경과 별로 방사능농도를 측정하여, 측정값을 바탕으로 한 실무적 처분을 가능하게 하기 위하여, I-131 방사성폐기물의 방사능 유도 감쇠식을 구하여 나타내었다.
- 진단용의 경우 자체처분가능일이 109 일이 소요되며, 치료용의 경우 자체처분가능일이 103 일이 소요됨을 알 수 있다. 비닐장갑 및 팔 토시는 즉시 처분이 가능한 것으로 나타났다.
- 실측치를 바탕으로 한 경우, 폐기물 보관시설 내에 불필요한 공간 적체를 제한 할 수 있으며, 따라서 장반감기 핵종의 경우에는 기존의 처리일 보다 더 빠르게 처분할 수 있는 것으로 나타나 효율적인 폐기물관리가 가능함을 확인할 수 있다.
- 9 일과 비교했을 때 다소 짧은 반감기를 나타냄을 알 수 있었다. 위의 결과를 바탕으로 했을 때 I-131 방사성폐기물의 감쇠는 이론적인 데이터보다 다소 짧은 주기로 일어나며, 측정값을 바탕으로 보다 효율적인 방사성폐기물의 관리가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
- 다음의 [Table 2]는 I-131 캡슐케이스의 폐기물을 측정하여 구한 유효반감기를 바탕으로 산정한 자체처분 가능일을 기존 이론적 반감기에 근거한 자체처분가능일과 비교한 것이다. 이론적 반감기에 비해 실측치를 바탕으로 한 경우가 비교적 짧은 자체처분 가능일로 산출되었고, 그 결과는 약 14 일 정도의 차이가 있었다. 기존 처분에 비해 0.
- 이론적인 반감기인 8.02일과 비교하였을 경우 큰 차이는 나타나지 않으며 다소 짧은 반감기로 방사성폐기물이 붕괴함을 확인 할 수 있다.
- 02 일 보다 다소 길므로 I-131 핵종의 자체폐기가능일 산출에서 Xe-131m 핵종의 방사능을 고려해 주어야 한다. 폐기물의 측정결과에서 치료용으로 사용되는 캡슐케이스, 비닐장갑, 그리고 팔 토시의 경우 진단용으로 사용되는 유리병에 비해 낮은 측정결과를 보였다. 진단용의 경우 자체처분가능일이 109 일이 소요되며, 치료용의 경우 자체처분가능일이 103 일이 소요됨을 알 수 있다.
후속연구
- 본 연구를 통하여 국내는 물론 전 세계적으로도 의료용 I-131 관련 방사성폐기물에 대해 처음으로 자체처분을 위한 측정방법을 설정하고 시도되었다는 점에서 향후 유사 연구에 큰 도움이 될 것으로 보인다. I-131 핵종을 포함하여 의료현장에서 발생하는 다양한 핵종, 종류 그리고 사용 형태 등과 관련한 방사성폐기물의 방사능 농도측정 방법 및 절차에 대해서는 앞으로 보다 많은 관심과 노력을 기우려야 할 것이다. 또한, 방사성폐기물의 자체처분에 대해 과학적 근거를 기반으로 보관 기간 산출 방법에 대한 연구 또한 병행되어야 할 것이다.
- I-131 핵종을 포함하여 의료현장에서 발생하는 다양한 핵종, 종류 그리고 사용 형태 등과 관련한 방사성폐기물의 방사능 농도측정 방법 및 절차에 대해서는 앞으로 보다 많은 관심과 노력을 기우려야 할 것이다. 또한, 방사성폐기물의 자체처분에 대해 과학적 근거를 기반으로 보관 기간 산출 방법에 대한 연구 또한 병행되어야 할 것이다. 특히, 이 연구에서 시도한 측정방법 및 절차와 이를 적용한 측정결과는 조만간 ISO (International Organization for Standardization) 표준으로 제안하고자 한다.
- 본 연구를 통하여 국내는 물론 전 세계적으로도 의료용 I-131 관련 방사성폐기물에 대해 처음으로 자체처분을 위한 측정방법을 설정하고 시도되었다는 점에서 향후 유사 연구에 큰 도움이 될 것으로 보인다. I-131 핵종을 포함하여 의료현장에서 발생하는 다양한 핵종, 종류 그리고 사용 형태 등과 관련한 방사성폐기물의 방사능 농도측정 방법 및 절차에 대해서는 앞으로 보다 많은 관심과 노력을 기우려야 할 것이다.
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