저준위 액체섬광계수기와 파형분석법을 이용한 수용액 중 라돈-222 및 라듐-226의 분석법 연구

A Study of the Rn-222 and Ra-226 Analysis in Aqueous Samples with a Low-Level Liquid Scintillation Counter and Pulse-Shape Analysis

액체섬광계수기를 이용한 수용액시료 중의 미량의 Rn-222 및 Ra-226 농도 측정을 위한 분석방법을 확립하였다. 라돈 분석을 위해 자이렌계열 섬광용액(xylene-based cocktail) 12 mL를 사용하여 물 시료(10mL)내 라돈을 선택적으로 용매 추출하였다. 추출된 라돈을 측정용기 내에서 딸핵종과의 방사 평형을 위해 3시간동안 방치한 후 저준위 액체섬광계수기를 이용하여 계측하였다. Ra-226 분석을 위해서는 화학적 분리과정을 거친 후 자이렌 계열 섬광용액이 포함된 측정용기 내에서 일정 기간동안의 방사평형을 거쳐 생성된 Rn-222 및 알파선 딸핵종을 계측하였다. Rn-222 및 그의 알파선 딸핵종의 계측을 위한 최적 파형분석(PSA) 준위는 바탕시료에 대한 최대 효율값(Figure of Merit)을 조사하여 설정하였다. PSA 준위 100에서 폴리에틸렌 용기와 자이렌계열 섬광용액을 사용하여 준비된 시료를 200분 동안 계측하였을 때 얻어진 검출하한값(MDA)은 알파선의 총 피크영역에서 0.14 Bq/L(3.78 pCi)이었고, Po-214 만의 피크영역에서는 0.06 Bq/L(1.63 pCi)이었다. 섬광용액에 대한 시료의 부피비와 시료용기의 취급 및 시료용기를 통한 라돈기체의 손실등이 계측치에 미치는 영향을 고찰하였다.

A method for measuring Rn-222 and Ra-226 in aqueous sample using liquid scintillation counting technique has been studied. The Rn-222 was extracted easily from the water sample (10 mL) by 12 mL of xylene based organic scintillant. After radioactive equilibrium between Rn-222 and its alpha emitting decay products for three hours, the alpha activity from Rn-222 and its decay products were measured in a scintillation vial using the Wallae $1220^{TM}$ Quantulus liquid scintillation counter. Ra-226 concentration in aqueous sample was determined, after isolation of Ra-226 from the sample matrix, by extraction the ingrowth of the Rn-222 and its alpha emitting decay products with xylene based organic scintillant. The optimum pulse-shape analysis (PSA) value was evaluated by the figure of merit (FM) criterion. Minimum detectable activity (MDA) is about 0.14 Bq/L (3.78 pCi) for the region of Rn-222 and its alpha emitting decay products and 0.06 Bq/L (1.63 pCi) for the region of Po-214 respectively, with 200 min, counting time at PSA level 100 in the low-diffusion polyethylene vial and xylene based cocktail solution. Experiment on the optimum sample-cocktail volume ratio, the influence of agitation and the diffusion of radon from vial were carried out.