문제 정의

• 본 연구에서는 사이클로트론을 이용한 ¹⁸F^-생산 후 표적실 내 잔류하는 방사화 핵종과 표적창의 방사화 핵종 및 방사능을 확인하기 위하여 고순도 게르마늄 감마핵종분석기를 이용하여 분석하였다. 또한,

  제안 방법

  • 후)감마핵종 분석기의">감마핵종분석기의 교정은 국가표준기관(Primary Standard Institution)인 한국표준과학연구원(KRISS)에서 제시하는 국제적으로 인증된 표준물질(Primary Standard Insitution)을 사용한 교정용 혼합표준선원 10개(²⁴¹Am, ¹⁰⁹Cd, ⁵⁷Co, ¹³⁹Ce, ⁵¹Cr, ¹¹³Sn, ⁸⁵Sr, ¹³⁷Cs, ⁶⁰Co, ⁸⁸Y) 의 인공방사성핵종이 혼합되어 있는 인증 표준물질(CRM, 1 L marinelli beaker) 혼합선원을 이용하여 에너지 및 효율을 교정하였다.
  • 후)감마핵종 분석을">감마핵종분석을 수행하였다¹²⁾. 또한, 사이클로트론 가동직후 사이클로트론에서 발생되는 선량률을 시간에 따라 측정하였다¹³⁾.
  • 후)감마핵종 분석기를">감마핵종분석기를 이용하여 분석하였다. 또한, 표적 방사화 핵종 및 표적에 잔류하는 ¹⁸F^-에 의한 선량률을 측정 및 분석하였다.
  • 후)포집시키고">포집 시키고 잔류 ¹⁸F^-만 10 cc 바이알에 회수하여 1시간 간격으로 12시간까지 큐리미터를 이용하여 방사능을 측정하고 패턴을 분석하였다. 또한, 표적집합체 내 잔류하는 방사화 핵종에 의한 선량률을 확인하기 위하여 Fig. 5와 같이 사이클로트론 표적집합체 유지보수 작업자의 최대 유효선량을 받을 수 있는 높이 1.44 m, 거리 50 cm 지점에서 방사선감시기를 이용하여 시간 경과에 따른 감마선량률을 1시간 간격으로 12시간 측정하고 패턴을 분석하였다.
  • 본 연구는 사이클로트론 Cyclone 18/9 기기 Maintenance Guide에 따라 사이클로트론 가동 후 표적집합체에 발생되는 주요 핵종을 분석^10,11)하였다. 이를 위해서 사이클로트론을 이용한 18F-생산 후 표적 내 잔류하는 18F-에 의한 방사능이 선량률에 미치는 영향을 확인하기 위하여 양성자 가속에너지 18 MeV, 가속전류 35 μA, 2시간 가동 후 표적 내부를 H218O 농축수 2.2 mL로 세척하여 양이온교환수지(C-18 cartridge)에 하버포일로부터 발생된 방사화 핵종을 포집 시키고 잔류 18F-만 10 cc 바이알에 회수하여 1시간 간격으로 12시간까지 큐리미터를 이용하여 방사능을 측정하고 패턴을 분석하였다.
  • 후)후표적집합체에">후 표적집합체에 발생되는 주요 핵종을 분석^10,11)하였다. 이를 위해서 표적실내의 잔류물질 및 표적창 하버포일에 대한 감마핵종분석을 수행하였다¹²⁾. 또한, 사이클로트론 표적실 잔류물질 및 표적창의 방사화된 핵종을 분석하기 위하여 미국 ORTEC사의 고순도 게르마늄 감마핵종분석기를 사용했으며, 감마핵종분석기는 검출기(detector), 증폭기(amplifier), 다중 파고 분석기(Muti-Channel Analyzer; MCA) 등으로 구성되어 있다. 표적집합체 내 잔류하는 18F-에 의한 방사능을 측정한 결과에 감마상수(1.851×10-4 mSv/MBq.h at 1 m)를 적용하여 선량률로 환산하였다.
  • 표적집합체 내부 구성부품인 하버포일(Havar foil)에서 생성된 방사화 핵종의 종류 및 방사능농도를 확인하기 위하여 하버포일(5,000 μAh 사용)을 Fig. 4와 같이 표적집합체 유지보수 작업 시 분리하여 0.03 g의 시료를 채취하여 고순도 게르마늄 감마핵종분석기로 측정․분석하였다.
  • 표적집합체내 잔류 방사화 핵종 분석을 위하여 사이클로트론을 양성자 가속에너지 18 MeV, 가속전류 35 μA, 2시간 가동하여 18F-생산한 후 표적내부를 H218O 농축수 2.2 mL로 세척하여 시료를 Fig. 3과 같이 채취한 후 고순도 게르마늄 감마핵종분석기를 이용하여 표적집합체 내 잔류하는 방사화 핵종의 종류 및 방사능농도를 측정분석하였다.

  대상 데이터

  • 후)사용하는 데">사용하는데 이용되고 있다. 교정은 20 cc 유리병에 에폭시 형태로 담겨있는 교정용 밀봉선원(⁵⁷Co, ¹³³Ba, ¹³⁷Cs)으로 교정되었다.
  • 이 연구의 분석 대상인 사이클로트론은 IBA 사의 Cyclone 18/9 모델로서 Fig. 1에 보여진 것과 같다^10,11). 이 사이클로트론은 2005년 1월 부산대학교병원 사이클로트론센터에 설치되었고 2005년 3월부터 현재(2016년 11월)까지 양성자를 가속하여 ¹⁸F^-동위원소를 표적물질이 들어있는 표적실의 재질은 니오비움(Nb : Niobium)합금으로 구성되어 있다. 표적물질은 액체형태의 H₂¹⁸O 농축수를 사용하며 표적물질을 저장하는 용량은 약 2.2 mL(대형부피표적-large volume target)이다. 사이클로트론의

    데이터처리

    • 검출된 시료에 대하여 최소검출방사능(Minimum Detectable Activity; MDA)을 산출하였다.

      이론/모형

      • 후)방사선 감시기의">방사선감시기의 교정은 2014년 10월 24일 PTW Unidose사의 Webline T10021 참고기준에 따라 교정되었다.
      • 표적집합체에 잔류하는 ¹⁸F^-의 방사능을 정량하기 위하여 미국 CAPINTEC사의 CRC-25PET 모델 큐리미터(Dose Calibrator)를 사용했다. 큐리미터는 표적집합체에 잔류하는 방사선량률을 확인하기 위하여 미국 CAPINTEC사의 AreaExpert 방사선감시기를 사용했다.

        성능/효과

        • 후)방사선 감시기에">방사선감시기에 의한 표적집합체에서의 감마선량률을 측정한 결과 사이클로트론 빔 종료 후, 초기선량률은 21 mSv/h이고, 10시간 후 0.67 mSv/h로 감소하였다. 이는 초기 선량률의 후)최 소">최소 방사능 크기를 의미한다. 본 연구에서는 방사능 95%의 신뢰수준으로 최소검출방사능을 산출하였다.
        • h at 1 m)를 적용하여 선량률로 환산하였다. 사이클로트론 빔 종료 후, 초기 선량률은 1.23 mSv/h이고, 10시간 후 0.04 mSv/h로 감소하였다.
        • 생성된 핵종 중 ⁵¹Cr, ⁵²Mn의 반감기는 각각 27.7일, 5.6일으로 비교적 짧은 물리적 반감기를 가지고 있으며 ⁵⁴Mn, ⁵⁶Co, ⁵⁷Co, ⁵⁸Co의 반감기는 312일, 77.3일, 272일, 71일으로 비교적 긴 물리적 반감기를 가지고 있다.
        • 후)95% 이상">95%이상 감소를 의미한다. 특히, 사이클로트론 빔 종료 후 초기 선량률은 10시간 후 약 95%이상 감소하였다는 의미는 단 반감기 핵종(¹⁸F^-)에 의한 선량률이 가동종료 후부터 10시간까지 지배적임을 알 수 있었다.
        • 후)표적 실내에">표적실내에 잔류하는 방사화 핵종을 감마핵종분석기를 이용하여 분석한 결과 검출 핵종 및 방사능 농도는 ⁵¹Cr(13.3 Bq/L), ⁵²Mn(27.1 Bq/L), ⁵⁴Mn(11.3 Bq/L), ⁵⁶Co(104 Bq/L), ⁵⁷Co(116 Bq/L), ⁵⁸Co(537 Bq/L)이었고, 검출된 핵종 중 ⁵⁸Co의 방사능 농도가 537 Bq/L로 가장 높은 것으로 나타났다. 검출된 표적집합체내 하버포일에서 잔류하는 방사화 핵종을 감마핵종분석기를 이용하여 분석한 결과 검출된 감마핵종 및 방사능 농도는 54Mn(9.5679×105 Bq/kg), 56Co(1.9224×107 Bq/kg), 57Co(1.0872×106 Bq/kg), 58Co(7.4645×107 Bq/kg) 이고, 검출된 감마핵종 중, 58Co의 방사능 농도가 7.4645×107 Bq/kg로 가장 높은 것으로 나타났다.

        후속연구

        • 본 연구결과 사이클로트론 빔 조사 종료 후 표적 유지보수 작업 시 잔류 ¹⁸F^-의 영향에 의한 감마선 영향 감소를 고려하여 최소 10시간 이후 표적집합체 유지보수 작업을 수행할 필요가 있다.
        • 실제로 측정한 데이터를 근거로 부산대학교 병원에서의 사이클로트론 표적집합체 유지보수 작업 시, 방사화 핵종분석 및 표적집합체에 잔류하는 ¹⁸F^-에 의한 선량률 분석 자료를 이용하여 표적집합체 유지보수 작업자의 출입시점 및 작업시간을 지정하여 유지보수 작업을 수행할 경우 ICRP 103 권고에서 강조한 작업자 방호의 최적화를 달성할 수 있을 것으로 예상된다.