방사성 폐기물 중에 함유된 핵종 및 방사능을 측정하기 위해서는 여러 가지 방사선 계측기가 이용되고 있다. 본 연구에서는 각각의 핵종에 대하여 측정 가능한 검출기를 선정하고 원전 방사성폐기물 중 방사능을 측정 하기위한 시스템을 구성하였다. 그리고 그 계측 시스템의 바탕 값 및 계측효율을 주기적으로 측정하고 품질관리를 위한 관리도를 작성하여 계측기의 안전성을 확보하고 분석결과에 대한 신뢰도를 향상시키고자 하였다. Gamma spectrometer의 바탕 값 평균은 1.59 cps이었으며 표준 시료에 대한 평균값은 45,248 dps로 거의 대부분의 측정값이 $2{\sigma}$ 이내에서 크게 벗어나지 않음을 나타냈다. Low background ${\alpha}/{\beta}$counting 시스템의 알파 바탕 값 평균은 0.31 cpm이고 알파선 계측효율은 34.38% 이었으며, 베타 바탕 값은 1.3 cpm이고 베타선 계측효율 46.5% 이었다. 또한 액체섬광계수기는 3H 영역에서 바탕 값이 2.52 cpm, 계측효율 58.5% 이었으며, 14C 영역에서의 바탕 값은 3.31 cpm 이었고 계측효율은 95.6% 이었다. 본 연구에서는 바탕 값 및 계측효율로부터 최소검출방사능을 설정함으로써 시료의 측정 가능한 범위를 구하였다. 측정결과, gamma spectrometer의 최소검출방사능은 3.2 Bq/$m\ell$이었으며, ${\alpha}/{\beta}$counting 시스템의 경우는 알파 및 베타 영역에서 각각 20.5 Bq/$m\ell$, 23.0 Bq/$m\ell$이고 liquid scintillation counter의 경우는 3.8 Bq/$m\ell$로 나타났다.
방사성 폐기물 중에 함유된 핵종 및 방사능을 측정하기 위해서는 여러 가지 방사선 계측기가 이용되고 있다. 본 연구에서는 각각의 핵종에 대하여 측정 가능한 검출기를 선정하고 원전 방사성폐기물 중 방사능을 측정 하기위한 시스템을 구성하였다. 그리고 그 계측 시스템의 바탕 값 및 계측효율을 주기적으로 측정하고 품질관리를 위한 관리도를 작성하여 계측기의 안전성을 확보하고 분석결과에 대한 신뢰도를 향상시키고자 하였다. Gamma spectrometer의 바탕 값 평균은 1.59 cps이었으며 표준 시료에 대한 평균값은 45,248 dps로 거의 대부분의 측정값이 $2{\sigma}$ 이내에서 크게 벗어나지 않음을 나타냈다. Low background ${\alpha}/{\beta}$ counting 시스템의 알파 바탕 값 평균은 0.31 cpm이고 알파선 계측효율은 34.38% 이었으며, 베타 바탕 값은 1.3 cpm이고 베타선 계측효율 46.5% 이었다. 또한 액체섬광계수기는 3H 영역에서 바탕 값이 2.52 cpm, 계측효율 58.5% 이었으며, 14C 영역에서의 바탕 값은 3.31 cpm 이었고 계측효율은 95.6% 이었다. 본 연구에서는 바탕 값 및 계측효율로부터 최소검출방사능을 설정함으로써 시료의 측정 가능한 범위를 구하였다. 측정결과, gamma spectrometer의 최소검출방사능은 3.2 Bq/$m\ell$이었으며, ${\alpha}/{\beta}$counting 시스템의 경우는 알파 및 베타 영역에서 각각 20.5 Bq/$m\ell$, 23.0 Bq/$m\ell$이고 liquid scintillation counter의 경우는 3.8 Bq/$m\ell$로 나타났다.
Various radiation counters have been using to determine radioactivity of radwastes for disposal. A radiation counting system was set up using a radiation detector chosen in this study and its stability was investigated through the periodic determination of background and counting efficiencies in acc...
Various radiation counters have been using to determine radioactivity of radwastes for disposal. A radiation counting system was set up using a radiation detector chosen in this study and its stability was investigated through the periodic determination of background and counting efficiencies in accordance with a quality control program to increase the confidence level. The average background level for the $\gamma$-spectrometer was 1.59 cps and the average counting level for the standard sample was 45248 Ops within $2{\sigma}$ confidence levels. The average alpha background level for the low background ${\alpha}{\beta}$ counting system was 0.31 cpm and the efficiency for alpha counting was 34.38%. The average beta background level for the ${\alpha}{\beta}$ counting system was 1,30 cpm and the efficiency for beta counting was 46.5%, The background level in the region of 3H and 14C for the liquid scintillation counting system was 2.52 and 3.31 cpm and the efficiency for alpha counting was 58.5 and 95.6%, respectively. The minimum detectable activity for the$\gamma$-spectrometer was found to be 3.2 Bq/$m\ell$ and 3.8 Bq/$m\ell$ for the liquid scintillation counter, and 20.5 and 23.0 Bq/$m\ell$, respectively for the $\alpha$ and $\beta$ counting system.
Various radiation counters have been using to determine radioactivity of radwastes for disposal. A radiation counting system was set up using a radiation detector chosen in this study and its stability was investigated through the periodic determination of background and counting efficiencies in accordance with a quality control program to increase the confidence level. The average background level for the $\gamma$-spectrometer was 1.59 cps and the average counting level for the standard sample was 45248 Ops within $2{\sigma}$ confidence levels. The average alpha background level for the low background ${\alpha}{\beta}$ counting system was 0.31 cpm and the efficiency for alpha counting was 34.38%. The average beta background level for the ${\alpha}{\beta}$ counting system was 1,30 cpm and the efficiency for beta counting was 46.5%, The background level in the region of 3H and 14C for the liquid scintillation counting system was 2.52 and 3.31 cpm and the efficiency for alpha counting was 58.5 and 95.6%, respectively. The minimum detectable activity for the$\gamma$-spectrometer was found to be 3.2 Bq/$m\ell$ and 3.8 Bq/$m\ell$ for the liquid scintillation counter, and 20.5 and 23.0 Bq/$m\ell$, respectively for the $\alpha$ and $\beta$ counting system.
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문제 정의
본 연구에서는 대상 핵종에 대한 핵자료와 측정 가능한 계측기를 선정하였으며 각각의 방사성 핵종 분석을 위하여 방사능 측정시스템을 구성하였다. 그리고 바탕값 및 계측 효율을 주기적으로 측정하고 품질관리를 위한 관리도를 작성하여 계측기의 안전성을 확보하고 분석 결과에 대한 신뢰도를 향상시키고자 하였다. 또한 각계측기의 바탕값 및 계측 효율로부터 계측기의 최소검출 방사능을 설정하였다.
제안 방법
-시스템의 전원을 켜고 가스량을 주밸브에서 8 psi, 기기에 부착된 밸브에서 0.2 SCH로 조절하고 동작전압을 설정하기 위하여 210Po, 90Sr표준물을 이용하여 알파 및 베타 영역에서 각각 플토우를 그린 다음 동작전압을 설정하였다. (알파 영역 : 900 V, 베타 영역 : 1, 500 V)
-알파 모드 및 알파/베타모드에 동작전압을 설정하고 알파 및 베타 영역에서 각각 50분씩 10회 측정하여 바탕값을 얻었다.
Unquenched 표준물(H-3, C-14 및 BKG series, PACKARD)# 이용하여 3H 및 14C 영역에 서의 바탕 값, 계측효율, figure of merit 및 Chi-Square 값을 구하여 관리도를 작성하고 lo, 2o 및 평균값을 나타내었다. 이때 3H 영역에서의 바탕 값은 2.
감마선원(152Eu, 500 mL cylinderical bottle)을 이용하여 바탕값, 표준시료, FWHM 및 실제 피크와 라이브러리 에너지 사이의 차이 등을 측정하였으며 이를 이용하여 관리도를 작성하고 10, 2o 및 평균값을 표시하였다. 이때 바탕값의 평균은 1.
그리고 바탕값 및 계측 효율을 주기적으로 측정하고 품질관리를 위한 관리도를 작성하여 계측기의 안전성을 확보하고 분석 결과에 대한 신뢰도를 향상시키고자 하였다. 또한 각계측기의 바탕값 및 계측 효율로부터 계측기의 최소검출 방사능을 설정하였다.
방사능 계측기의 품질관리를 위하여 주기적으로 바탕값, 계측 효율 등을 측정하고 관리도를 작성함으로써 계측기의 안전성을 확보하고 방사성 시료에 대한 방사능 측정 신뢰도를 향상시켰다. Gamma spectrometer의 바탕값의 평균은 1.
각 시료의 유형과 시료에서 방출되는 방사선의 종류 및 에너지에 따라서 계측기 선정이 이루어져야 하며 분석 방법 및 계측기를 선정할 때 핵종의 수, 방사선의 종류와 에너지 등 물리적 성질, 시료의 화학 조성 및 물리적 형태, 모 핵종과 딸 핵종의 붕괴 사슬과 대상핵 종의 반감기 및 방사능 준위 등이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 대상 핵종에 대한 핵자료와 측정 가능한 계측기를 선정하였으며 각각의 방사성 핵종 분석을 위하여 방사능 측정시스템을 구성하였다. 그리고 바탕값 및 계측 효율을 주기적으로 측정하고 품질관리를 위한 관리도를 작성하여 계측기의 안전성을 확보하고 분석 결과에 대한 신뢰도를 향상시키고자 하였다.
원전 방사성폐기물의 핵종 분석을 위한 gamma spectroscopy 시스템을 새로이 구성하였다. 이 시스템은 HPGe 검출기(GEM-30185-P, EG&G) 와 주증폭기(672, EG&G) 및 MCB(919, EG&G)로 구성하였으며 액체질소 공급을 원활히 하기 위하여 외부에 설치한 대용량 액체질 소 통(180 L)과 검출기에 부착된 액체질소통(30 L)을 보온재에 싸여진 stainless steel 관으로 연결하 였다.
원전 방사성폐기물의 핵종 분석을 위한 gamma spectroscopy 시스템을 새로이 구성하였다. 이 시스템은 HPGe 검출기(GEM-30185-P, EG&G) 와 주증폭기(672, EG&G) 및 MCB(919, EG&G)로 구성하였으며 액체질소 공급을 원활히 하기 위하여 외부에 설치한 대용량 액체질 소 통(180 L)과 검출기에 부착된 액체질소통(30 L)을 보온재에 싸여진 stainless steel 관으로 연결하 였다.
전 알파 및 전 베타 또는 개별 분리된 핵종들을 측정하기 위해서는 가스 비례계수기가 사용되며 원전 방사성 폐기물 핵종분석을 위하여 방사선 구역 내로 이전 설치하고 시스템 성능 검증을 위하여 바탕값 및 계측 효율을 측정하였다.
전 알파/베타 계측기를 동시 모드에서 동작전압을 1, 500V로 설정하고 바탕값을 50분씩 11회 측정하였으며 이를 이용하여 관리도를 작성하고 Io, 2o 및 평균값을 표시하였다. 이때 알파 바탕값의 평균은 0.
-측정하려는 시료와 같은 기하학적 구조를 갖는 혼합감마선 표준용액(20 mL)을 검출기에 올 리고 일정 시간(5, 000 sec)동안 감마선스펙트럼을 얻었다. 표준 선원의 감 마스펙트럼을 이용하여 MCA의 채널에 따른 에너지 보정 곡선을 얻었다.
- 210Po, 90Sr표준 방사선원을 저준위 기체 비례계수기에 넣고 10분 동안 3회 측정하여 계수 값을 측정하였다. 표준 선원의 방사능세기를 계측 날짜로 방사 붕괴 보정을 한 후 다음식에 의해 계측 효율을 측정하였다.
이론/모형
감마선 분광분석기의 최소검출 방사능은 NUREG 4.16에서 정의된 방법을 사용하였다
성능/효과
3H영역에서 바탕값은 2.52 cpm 이고 계측 효율은 58.5%이었으며 방사성 폐기물 0.2 gram을 20 mL의 산에 용해한 후 1 mL를 취하여 50분간 측정하였다면 최소검출 방사능은 3.1 Bq/g 이었으며, 또한 14C 영역에서의 바탕값은 3.31 cpm 이었고 계측 효율이 95.6%일 때 최소검출 방사능 은 2.2 Bq/g 이었다.
또한 이들로부터 각 계측기의 최소검출 방사능을 결정함으로써 방사성 시료의 방사능 측정 가능 여부를 가늠할 수 있었다. Gamma spectrometer 최소 검출방사능은 137Cs 영역에서 3.2 Bq/g, a/P counting system은 알파 및 베타 영역에서 각각 1.9 Bq/g, 3.7 Bq/g 이었으며 Liquid scintillation counter는 3H 영역에서 3.1 Bq/g, 14C 영역에서 2.2 Bq/g로 각각 나타났다. 본 연구에서는 검출 한계를 낮추고자 저준위 측정 시스템을 도입하였으며 이를 이용하여 향후 시료의량 및 계측시간을 적정 분배하고 주위의 바탕값을 낮추고자 하는 실험을 계속 진행할 계획이다.
59 cps 이었으며 표준시료에 대한 평균은 45, 248 cps로 거의 2σ이내에서 크게 벗어나지 않았다. Low background a/P counting 시스템의 알파바탕 값의 평균은 0.31 cpm 이고 알파선 계측 효율은 34.38%이었으며 베타 백그라운드는 1.3 cpm 이고 베타선 계측효율 46.5%이었다. 또한 액체섬광계수기는 3H 영역에서 바탕값이 2.
전 알파/베타 계측기를 동시 모드에서 동작전압을 1, 500V로 설정하고 바탕값을 50분씩 11회 측정하였으며 이를 이용하여 관리도를 작성하고 Io, 2o 및 평균값을 표시하였다. 이때 알파 바탕값의 평균은 0.31 cpm 이고 알파선 계측 효율은 34.38%이었으며 베타 바탕 값은 1.3 cpm 이고 베타선계측효율 46.5%이었다. 여기서 알파 바탕 값이 평균 0.
후속연구
2 Bq/g로 각각 나타났다. 본 연구에서는 검출 한계를 낮추고자 저준위 측정 시스템을 도입하였으며 이를 이용하여 향후 시료의량 및 계측시간을 적정 분배하고 주위의 바탕값을 낮추고자 하는 실험을 계속 진행할 계획이다.
5%이었다. 여기서 알파 바탕 값이 평균 0.32 cpm과 비교하여 최근에 상당히 낮은 바탕값(1.9 cpm)을 나타낸 것은 low background a/P counting 시스템에 대한 해체 및 소지한 결과로 추측되며 향후 측정값의 경향은 계속 검토해야 할 것으로 판단된다.
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