[논문]Sr-spec resin을 이용한 환경시료 중의 Sr-90 분석 연구

한충훈; 김원직; 박경호; 박재우

문제 정의

본 연구에서는 최근에 많은 연구가 되고 있는 Sr-spec 수지 사용법3을 보완하여 환경 시료 중에 함유된 Sr-90을 순수 분리하고 정량하는 방법을 제시하고자 한다.
그동안 많은 연구자들이 환경 시료 중에 존재하는 방사성 동위원소 Sr-90을 분리.정량하는 방법들을 연구해왔다. 1 이 중 Sr 및 Ca의 용해도 차이에 의한 연속 추출에 의한 Sr을 화학적으로 분리하는 발연질산법2을 많이 사용하여 왔으나 발연질산의 독성 및 취급상 문제로 인하여 최근에는 다른 방법들이 연구되고 있다.
환경시료에 극소량으로 존재하는 Sr-90 핵종을 방해원소로부터 완전히 분리하려면 복잡한 화학적 조 작이 필요하다. 최근 Eichrom 사에서 생산되는 Sr-Spec 수지는 비싼 단점이 있으나 분석시간 및 분석폐액을 단축하는 장점이 있다' 본 연구에서는 환경시료로부터 Sr-Spec 수지를 사용하여 Sr-90을 순수분리하고, 바로 액체섬광계수기(Quantulus 1220)를 이용하여 정량적인 분석법을 제시하고자한다.

제안 방법

6 dpm)< 컬럼에 가하여 시료를 홉착 시켜준다. 2.5 mL의 6.0M HNOs으로 4회 세척해준 후 컬럼 내의 수지에 흡착된 Sr을 탈착시킴 정도를 확인하기 위하여 0.05M HNQ으로 1.0, 2.0, 3.0, 3.0, 3.0 mL로 순차적으로 가하여 회수한 후 액체섬광체 (Ultima Gold)로 전체부피를 20 mL가 되게 가한 후 액체섬광계수기로 Sl90을 정량한다.
0M HNOs 30mL 로 컬럼을 충분허 세정한다. Sr-spec 컬럼에 흡착된 Sre 중류수 5x4 mL를 사용하여 용출하고 중발건고 후 0.1M HC₁ 10.0 mL로 건고물을 녹인 다음 quenching agent 인 nitromethane을 0, 150, 300, 450, 600 uL까지 순차적으로 첨가시킨 후 액체섬광계수기 (Quantulus 1220)를 이용하여 Sr-90 농도를 측정하여 Sr-90 quenching 곡선을 작성한다. 표준 Sr-90의 quench set로부터 얻은 quench correlation 곡선을 Fig.
activity가 55, 920 dpm (#)인 표준 Sr-90 (KRISS Certification No. 1107-00441-001) 시료를 갖고 최적의 PAC (Pulse Arqilitude Comparison) 값을 1~255까지 설정하여 측정하였다.
먼저 Sr-90을 정량하기 위해서는 Quantulus 1220 액체섬광계수기의 optical crosstalk를 최소화하기 위해 최적의 PAC(Pulse Amplitude Comparison) 값을 설정하였다. Quantulus 1220은 PAC 값을 1~255까지 설정할 수 있다.
본 연구에서는 Sl90을 Sr-spec 수지와 액체섬광 계수기(Quantulus 1220)를 사용하여 순수 분리 및 정량법을 개발하였다. 본 연구를 통해 환경시료 중 Sr-90를 분석하는데 있어 이전 발연질산법 등이 갖고 있는 과량의 산 처리로 인한 위험요소들을 줄이고, 처리 시간 및 비용을 절감시킬 수 있을 것이다.
액체섬광계수기를 이용하여 환경시료대에 존재하는 방사능 농도를 측정하려면 먼저 계측시료의 소퐝 정도와 계측효율간의 상관관계에 분석 평가가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 소광현상과 계 측 효율간의 상관관계를 구하기 위해 표준 Sr-90 용액을 Sr-Spec 수지에 통과한 후 quenching agent로 가장 많이 사용되는 nitromethane을 이용한 외부표 준법을 사용하였다. 또한 Quantulus 1220 기기를 사용하였기 때문에 소광 정도를 보정하기 위해 사용하고 있는 인자인 SQP(E)를 사용하였고, external standard source는 Eu-152이다.
산성 조건에서 Sr-Spec 수지에 Sr을 흡착시킨 다음 중성용액 (0.05M HNO₃ 또는 중류수)으로 수지에 흠착돈 Sr을 회수하는데 수지 길량 대중성용액의 양을 확인하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 이러한 소광현상과 계 측 효율간의 상관관계를 구하기 위해 표준 Sr-90 용액을 Sr-Spec 수지에 통과한 후 quenching agent로 가장 많이 사용되는 nitromethane을 이용한 외부표 준법을 사용하였다. 또한 Quantulus 1220 기기를 사용하였기 때문에 소광 정도를 보정하기 위해 사용하고 있는 인자인 SQP(E)를 사용하였고, external standard source는 Eu-152이다.

성능/효과

0.5g Sr-spec 수지에 흡착 후 Sr-90을 측정한 결과 각각 6.37, 586, 3, 543.6, 24.37, 9.2 cpm으로 나타나 수지에 흡착된 Sr을 완전히 회수하기 위해서는 최소 9.0 mL 이상 0.05M HNO₃이나 증류수를 가해 줘야 함을 알 수 있었다(Fig. 2). 또한 회수된 시료 들은 시간이 졍과함에 따라 Sr-90의 딸핵종인 Y-90 이 나타남을 확인할 수 있었다.
Fig. 4에서 알 수 있듯이 quenche agent1?! nitromethane 양이 중가할수록 Quench levele 증가하여 계측효율이 감소됨을 알 수 있었다. 또한 계측호율은 SQP(E)에 비례하여 중가됨을 알 수 있었다.
4에서 알 수 있듯이 quenche agent1?! nitromethane 양이 중가할수록 Quench levele 증가하여 계측효율이 감소됨을 알 수 있었다. 또한 계측호율은 SQP(E)에 비례하여 중가됨을 알 수 있었다.
2). 또한 회수된 시료 들은 시간이 졍과함에 따라 Sr-90의 딸핵종인 Y-90 이 나타남을 확인할 수 있었다.

후속연구

본 연구에서는 Sl90을 Sr-spec 수지와 액체섬광 계수기(Quantulus 1220)를 사용하여 순수 분리 및 정량법을 개발하였다. 본 연구를 통해 환경시료 중 Sr-90를 분석하는데 있어 이전 발연질산법 등이 갖고 있는 과량의 산 처리로 인한 위험요소들을 줄이고, 처리 시간 및 비용을 절감시킬 수 있을 것이다.

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