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감마분광분석을 이용한 환경 중 방사성요오드(131I)의 측정 불확도에 관한 사례 연구
A Case Study about Counting Uncertainty of Radioactive Iodine (131I) in Public Waters by Using Gamma Spectrometry 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.38 no.1, 2016년, pp.42 - 46  

조윤해 (국립환경과학원 금강물환경연구소) ,  설빛나 (국립환경과학원 금강물환경연구소) ,  민경옥 (국립환경과학원 금강물환경연구소) ,  김완석 (국립환경과학원 금강물환경연구소) ,  이준배 (국립환경과학원 금강물환경연구소) ,  이수형 (국립환경과학원 금강물환경연구소)

초록
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환경에 존재하는 인공방사성핵종 중 방사성요오드($^{131}I$)는 주로 갑상선질환의 치료에 사용되며 환자의 배출과정을 통해 체외로 방출된다. 붕괴가 채 끝나지 않은 $^{131}I$는 환경으로 방출되어 공공수역에서 검출될 수 있다. 본 연구는 공공수역에서 검출된 $^{131}I$ 방사능 결과의 정확도 및 신뢰도에 영향을 미치는 불확도 중 계측 과정에서 발생하는 불확도에 대하여 금강수계의 실제 사례를 조사하였다. 시료는 금강권역 삽교천 수계의 하천수 및 그 상류의 하수처리장 방류수를 대상으로 하였으며, 시료량에 따른 불확도를 확인하기 위하여 각 지점의 시료를 1, 10, 20 L로 채수하였다. 채취한 시료는 시료량에 따라 전 처리를 거친 후 1 L 마리넬리 비커에 충전하여 HPGe (High Purity Germanium) 감마선 검출기를 이용하여 10,000초 단위로 계측 분석하여 계측시간 및 방사능에 따른 측정불확도를 비교하였다. 각 지점의 방사능 농도는 0.03~1.8 Bq/L로, 채취시점에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. $^{131}I$의 방사능 농도가 0.3 Bq/L 수준인 경우 시료량이 1 L이면 약 80,000초 계측 시까지 핵종의 존재여부를 판단하지 못하는 경우가 발생하였으나, 같은 조건에서 시료량을 증가시켜 계측한 경우 10,000초 이상의 계측시간부터 불확도 10% 범위에 포함되는 것으로 나타났다. $^{131}I$의 짧은 반감기를 고려하여 즉시 계측이 가능한 1 L 생시료 계측 방법을 사용할 수 있으나, 불확도 수준과 전처리 및 계측에 소요되는 시간을 비교하였을 때, 10 L 시료의 계측을 통해 높은 신뢰도의 측정 결과를 얻을 수 있는 합리적인 방법이라고 판단되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The radioactive iodine ($^{131}I$) presents in the environment through the excrete process of nuclear medicine patients. In the detecting of low level of $^{131}I$ in the public water, the counting uncertainty has an effect on the accuracy and reliability of detecting $^{1...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 지표수 중의 방사성요오드를 감마분광분석을 이용하여 검출하는 과정에서 분석 결과의 신뢰도에 관여하는 불확도에 관한 사례연구이다. 지표수 특성을 반영하기 위하여 시료를 채취하여 분석하였고, 시료량 및 측정시간에 따른 각각의 변화를 조사하였다.
  • 본 연구에서는 신뢰할 수 있는 방사능 측정 결과를 얻을 수 있는 계측 조건 결정을 위하여 지표수 시료를 대상으로 방사능 농도, 시료량 및 계측 시간에 따른 불확도의 변화를 조사하였다.
  • 본 연구에서는 평상시 공공수역에 존재하는 131I의 감마분광분석을 이용한 검출과정 중 계측 과정에서 발생하는 측정 불확도를 조사하였다. 지표수 시료에 포함된 131I에 대하여 시료량 및 계측 시간에 따른 불확도 변화를 조사하고, 이를 토대로 계측 시간 및 전처리 소요 시간을 비교하여 지표수 중 131I의 합리적인 분석 방법을 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인공핵종의 방사능을 모니터링하는 이유 중 하수처리 과정과 관련된 것은 무엇인가? 6일로, 수십 일 동안 유의한 양이 환자 체내에 잔류한다. 체내의 131I는 방사능 붕괴를 통해 감쇄되거나, 체내의 대사 및 배출 과정을 통하여 체외로 방출되는데, 하수처리 과정에서 붕괴가 채 끝나지 않은 131I는 공공수역 중으로 방출되며 이는 하수처리 업무 종사자 또는 일반인에게 노출될 가능성이 있다.7,8) 이러한 노출 원인과 발생 가능한 영향을 고려하여 국내에서는 ‘공공수역 방사성물질 측정망’ 운영을 통하여 국내의 하천 및 호소 60개 지점에서 131I를 포함한 인공핵종의 방사능을 모니터링하고 있다.
131I를 검출하는 방법은 무엇이 있는가? 공공수역에 존재하는 131I를 검출함에 있어, 짧은 반감기를 고려하여 1 L의 시료를 실험실로 운반하여 즉시 계측하는 방법 또는 다량의 시료를 채취하여 증발농축 전처리 후계측하는 방법 등이 사용되고 있다. 즉시 계측하는 방법을 사용할 경우 빠르게 계측이 가능하다는 장점이 있지만 불확도가 높게 나타나고 있어 측정 결과에 대한 신뢰도가 낮아진다.
방사성요오드의 특징은 무엇인가? 인공방사성핵종은 의학, 연구, 산업 등의 방사선 이용 또는 사고 등의 과정에서 자연 중으로 방출될 수 있다.1,2) 그 중 방사성요오드(131I)는 의학적인 이용을 위하여 Te 핵종에 중성자를 조사하여 발생시키거나 235U의 핵분열 과정에서 발생되는 핵종으로, 1회 붕괴 시 82%의 분율로 364 keV의 감마선을 방출한다.3~5) 2012년 이용실태 조사 결과, 국내 181개 사업소에서 총 262,404 GBq의 양이 인․허가 되었으며, 갑상선질환의 치료 및 진단에 주로 이용되었다.
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참고문헌 (18)

  1. Carolan, J. V., Hughes, C. E. and Hoffmann, E. L., "Dose assessment for marine biota and humans from discharge of $^{131}I$ to the marine environment and uptake by algae in Sydney, Australia," J. Environ. Radioactiv., 102(10), 953-963(2011). 

  2. UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation), Source and effect of ionizing radiation, United Nations publication, pp. 1-14(2000). 

  3. Chattopadhyay, S. and Das, S. S., "Recovery of $^{131}I$ from alkaline solution of n-irradiate tellurium target using a tiny Dowex-1 column," Appl. Radiat. Isot., 68(10), 1967-1969 (2010). 

  4. IAEA Handbook of Nuclear Data for Safeguards, Cumulatice Fission Yields, http://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm (2008). 

  5. Bitar, A. Maghrabi, M. and Doubal, A. W., "Assessment of intake and internal dose from iodine-131 for exposed workers handling radiopharmaceutical products," Appl. Radiat. Isot., 82, 370-375(2013). 

  6. Kim, J. K., Survey on the status of radiation/RI utilization in 2012, Korean Association for Radiation Application, Ministry of Science, ICT and Future Planning, pp. 22-53 (2013). 

  7. ICRP (International Commision for Radiation Protection), ICRP Publication 94: Release of patients after therapy with unsealed radionuclides, 34(2), 1-80(2004). 

  8. Morita, T., Niwa, K., Fujimoto, K., Yamada, H., Nishiutch, K., Sakamoto, T., Godo, W., Taino, S., Hayashi, Y., Takeno, K., Nishigaki, T., Fujiwara, K., Aratake, H., Kamonoshita, S., Hashimoto, H., Kobayashi, T., Otosaka, S. and Imanaka, T., "Detection and activity of ioding-131 in brown algae collected in the Japanese coastal areas," Sci. Total Environ., 408, 3443-3447(2010). 

  9. Ministry of Environment, Management plan of monitoring program for radioactive materials in public waters, Ministry of Environment notification No. 2015-226(2015). 

  10. Kim, J., Jung, H., An, M., Hong, J. K., Kang, Y., Kang, T. W., Cho, Y. H., Han, Y. U., Seol, B., Kim, W. and Kim, K., "Status of a national monitoring program for environmental radioacrivity and investigation of artificial radionuclides concentrations ( $^{134}Cs$ , $^{137}Cs$ and $^{131}I$ ) in rivers and lakes," Anal. Sci. Technol., 28(6), 377-384(2015). 

  11. Bakr, W. F. and Ebaid, Y. Y., "Quantification of uncertainties on gamma ray spectrometric measurement: A case study," J. Nucl. Radiat. Phys., 6(1&2), 55-67(2011). 

  12. Ministry of Environment, Standard test method for water quality, Ministry of Environment notification No. 2014-76(2015). 

  13. Michael, F., L'Annunziata, Handbook of radioactivity analysis, 3rd Edition, Academic press, Elsevier, pp. 353-360(2012). 

  14. Gordon R. Gilmore, Practical gamma-ray spectrometry, 2nd Edition, John Wiley&Sons, Ltd, pp. 123-129(2008). 

  15. Currie, L. A., "Limits for qualitative detection and quantitative determination," Am. Chem. Soc. Publ., 40(3), 586-596 (1968). 

  16. IAEA (International Atomic Energy Agency), Quantifying uncertainty in nuclear analytical measurements, IAEA-TECDOC-1401, pp. 103-126(2004). 

  17. Lee, W., Kwak, J. Y., Chung, K. H., Cho, Y. H., Kang, M. J., Kim, H. R., Cho, G. S. and Lee, C. W., "Counting uncertainty assessment in natural radioactivity analysis by gamma spectrometry," Korean Radioactiv. Waste. Soc., 334-335(2005). 

  18. Ebaid, Y. Y., "On the use of reference materials in gamma ray spectrometric efficiency calibration for environmental samples," J. Radioanal. Nucl. Ch., 280(1), 21-25(2009). 

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