[논문]용매추출법을 이용한 지하수중의 Polonium 측정

조수영; 이길용; 윤윤열; 김용제

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조수영 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부) , 이길용 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부) , 윤윤열 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부) , 김용제 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부)

알파전용 액체섬광기를 이용하여 지하수내 Polonium을 간편하고 신속하게 측정하는 방법을 연구하였다. 추출섬광용액으로 HDEHP, TNOA, TOPO 또는 NDA 등을 사용하지만 본 실험에서는 POREX(77g TOPO, 180g Naphthalene, 4.0g PBBO/1L Toluene)를 사용하였다. 지하수의 액상을 $1M\;H_2SO_4-0.01M\;NaCl$로 맞추어주고 0.012M POREX를 추출액으로 사용하여, 분리 추출하므로써 실험의 추출효율 및 재현성을 조사하였다. 위 조건에서의 Polonium 분배계수는 $10^4$ 이상으로 알려져 있다. 표준물질인 Po-209(NIST SRM 4326)를 Po의 측정효율 및 추출효율을 조사하는데 이용하였다. 실제 지하수에 위 실험방법을 적용하여 지하수의 Polonium을 측정하였다.

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문제 정의

ha 최근에는 물의 가치와 중요성 및 안정 성에 대한 관심이 증가하므로 써 지하수의 방사능 물질 유해성 여부가 사회문제로 대두되고 있다. 본연구에서는 수중의 존재하는 여러 핵종 중 극미량 존재하는 Po 만 선택적으로 분리 측정하는데 목적을 두었다. β-γ를 제거한 알파전용 액체섬광기(PERALS)를 이용하여 지하수내 polonium을 a -spectrometry에 비하여 시료준비 및 빠르고 신속하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

제안 방법

PERALS를 이용한 수중의 polonium을 분석법을 확립하였고 이를 실제 지하수에 적용하여 지하수내 Polonium의 양을 측정하였다. NIST Po-209 표준시료(STM 4326)을 이용한 Polonium 추출 분석시험을 반복 시행한 결과 약 56 %의 추출효율과 4 %의 재현성을 나타내었다.
2 ml를 넣어 15분간 교반시킨다. 상이 분리된 시료에서 유층 1 ml 를 취하여 Ar gas로 2분 동안 purging 시킨 후 밀봉하여 PERALS로 계측한다. 실험의 재현 성을 알기 위하여 초순수 및 지질자원(연)에서 채취한 지하수를 상온에서 각각 3회씩 반복하여 실험하였다.
상이 분리된 시료에서 유층 1 ml 를 취하여 Ar gas로 2분 동안 purging 시킨 후 밀봉하여 PERALS로 계측한다. 실험의 재현 성을 알기 위하여 초순수 및 지질자원(연)에서 채취한 지하수를 상온에서 각각 3회씩 반복하여 실험하였다. 추출효율을 알기 위해서 Polonium 표준시료 Po-209(NIST SRM 4326)를 이용하였다.
실험의 재현성 및 추출효율을 알아보기 위하야 초순수 100 ml 에 표준시료 Po-209(NIST SRM 4326)를 추적자로 넣어 반복실험을 통해서 추출효율 및 재현성을 알아보았다. 아울러 지하수에도 같은 방법으로 표준시료를 넣고 반복실험을 하였고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
추적자로 넣어 반복실험을 통해서 추출효율 및 재현성을 알아보았다. 아울러 지하수에도 같은 방법으로 표준시료를 넣고 반복실험을 하였고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 아울러 위 방법을 실제 지하수에 적용하여 200분 계측하여 얻은 Polonium의 방사능은 29.
이 같은 기술은 이미 저준위 uranium, thorium, plutonium, americium등을 측정하는데 이용되고 있다. 이미 McDowell 에 의해서 알파전용 액체섬광기를 이용한 polonium 측정법에 확립되었지만山 경제성 및 번거로운 시료준비 등을 고려하여 본 실험에서는 H₂SO₄ 및 추출섬광용액 POREX를 이용한 추출법을 실제 지하수에 적용하였다.

대상 데이터

실험의 재현 성을 알기 위하여 초순수 및 지질자원(연)에서 채취한 지하수를 상온에서 각각 3회씩 반복하여 실험하였다. 추출효율을 알기 위해서 Polonium 표준시료 Po-209(NIST SRM 4326)를 이용하였다. PERALS를이용한 수중의 poloniume 섬광추출용액으로 분리한 후 시간 스펙트럼을 그림 1(a)에서 볼 수 있으며, 이때 측정된 에너지 스펙트럼은 그림 1(b)이다.

성능/효과

5% 까지 제거할 수 있게 된다. 6 MeV에서의 에너지 분해능은 FWHM 이 250 keV 정도로서 알파분광용 반도체검출기에 비해서는 떨어지지만 기존 LSC의 1 MeV 에 비해서는 월등히 개선되었다. 또한 소수성(water-immiscible) 추출섬광액을 사용하므로 서 대부분의 quenching 문제가 해결되었으며 외부백그라운드 계수율은 0.
양을 측정하였다. NIST Po-209 표준시료(STM 4326)을 이용한 Polonium 추출 분석시험을 반복 시행한 결과 약 56 %의 추출효율과 4 %의 재현성을 나타내었다. 하지만 이는 타 논문에비해 Polonium 추출 효율이 상대적으로 낮으므로 앞으로 추출효율을 높이는 데는 더 많은 반복 실험과 실험조건 개선을 위한 지속적인 연구가 추가로 요구된다.

후속연구

NIST Po-209 표준시료(STM 4326)을 이용한 Polonium 추출 분석시험을 반복 시행한 결과 약 56 %의 추출효율과 4 %의 재현성을 나타내었다. 하지만 이는 타 논문에비해 Polonium 추출 효율이 상대적으로 낮으므로 앞으로 추출효율을 높이는 데는 더 많은 반복 실험과 실험조건 개선을 위한 지속적인 연구가 추가로 요구된다. 하겠다.

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