반도체 검출기의 p+ 층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재분포와 절단면에서의 guard ring 효과를 전산모사하여 최적의 구조와 공전을 설계하고, MCNP코드로 방사선 반응 특성을 분석하였다. 검출기는 반도체 집적회로 공정에서 설계된 공정변수를 적용하여 격자 방향 <100>, $400{\Omega}cm$, n형, Floating-Zone 실리콘 기판에서 제작되었다. 제작된 검출기의 누설전류 밀도는 $0.7nA/cm^2/100{\mu}m$로서 전기적 특성이 우수한 것으로 나타났으며, Cs-137 감마 선원에 의한 $5mR/h{\sim}25R/h$의 조사선량률 범위에서 방사선 반응 특성은 양호한 선형성을 보였다. 본 연구에서 제안된 공정으로 제작된 PIN 반도체 검출기는 개인선량 측정에 사용될 수 있을 것이다.
산림유역의 토지이용 변화가 호수의 토사퇴적속도에 미치는 영향을 조사하기 위해 $^{210}Pb$ 연대측정을 수행하였다. 평상시 타코부호수는 쿠시로강으로 유출되지만 쿠시로강의 수위가 증가하면 역류현상으로 인해 쿠시로강에 유출된 다량의 세립토사가 호수로 유입되고 있어 호수 유출지점의 토사퇴적속도를 증가시키고 있었다. 그래서 호수에서 유출입하는 하천 주변의 토사퇴적물에서 $^{210}Pb$ 농도는 많은 양의 토사 퇴적의 영향으로 $^{210}Pb$ 농도가 희석되어 비교적 낮은 값을 나타내고 있었으며 지수함수적으로 감소하는 경향도 나타나지 않았다. 따라서 본 연구에서는 CRS 모델의 $^{210}Pb$ 연대측정법을 사용하였고, CRS 모델의 연대는 $^{137}Cs$ 연대(1963년)와 잘 일치하였다. 타코부호수에서 과거 100~150년 정도의 토사퇴적속도를 조사한 결과, 유역에서 인위적 개발이 없는 1880년대 이전 자연상태에서는 토사퇴적량이 $0.01{\sim}0.03g/cm^2/year$였고, 산림벌채와 하천공사가 시작된 1880년대~1940년대에는 $0.03{\sim}0.09g/cm^2/year$으로 토사퇴적이 증가하였다. 특히 유역에서 산림벌채, 하천공사, 농업개발과 임도 개설이 진행된 1980년대 이후에는 토사퇴적속도가 $0.09{\sim}0.84g/cm^2/year$로 자연상태보다 9~28배 증가하여 호수의 수심이 얕아지는 현상을 가속시키고 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 국내에서 생산된 식품과 수입식품에 대한 방사능 오염실태를 조사하고 그 결과를 바탕으로 식품에 대한 방사능 오염의 기준 및 규격 설정을 위한 기초자료 생산을 목표로 수행되었다. 조사 대상시료는 국민식생활에 근거하여 곡류, 두류, 근채류, 인삼류, 어패류, 육류 등으로 선정하였다. 국내 생산된 식품 중에서 쌀, 대두, 감자, 쇠고기의 경우는 지역별 오염실태 차이를 파악하기 위해 국내 원자력발전소 주변지역에서 시료를 구입하였다. 모든 시료는 건조하여 회화시킨 후 사용하였으며, 방사능 농도는 감마핵종분석기를 이용하여 측정하였다. 인공방사능인 Cs-137의 방사능농도는 곡류의 경우는 0.025-0.053 Bq/kg-fresh, 두류는 0.045-0.500Bq/kg-fresh, 근채류(감자)는 0.062-0.105 Bq/kg-fresh, 인삼류는 0.025-1.151 Bq/kg-fresh, 육류(쇠고기)는 0.021-0.145 Bq/kg-fresh, 어패류는 0.046-0.155 Bq/kg-fresh의 범위를 나타냈으며, 다. 본 조사 결과 2002년도에 채취된 국내에서 생산된 식품 중 Cs-137의 농도는 지역별로 큰 차이를 나타내지 않았으며, 식품 중의 방사능 잠정허용기준치인 370Bq/kg에 훨씬 못 미치는 무시할 정도의 값으로 나타났다. 또한, 수입식품 중 2002년도에 채취된 시료인 쌀(태국산), 밀(미국산), 대두(러시아산), 홍합(뉴질랜드산), 수삼(중국산), 쇠고기(호주산, 미국산)의 경우도 국내산과 큰 차이를 나타내지 않았다. 그러나 조사항목 중 중국에서 수입된 인삼(건삼) 중의 방사능 농도가 다른 식품시료에 비해 상대적으로 높다는 것은 특이할 만한 사항이다.
원전사고 및 시설보수 과정에서 방출되는 방사성물질 중 $^{137}Cs$은 토양의 주 오염원 중 하나이다. 세슘으로 인한 토양오염은 주민의 거주 및 공업용지로의 재사용을 위해 제염이 불가피하다. 본 연구에서는 다양한 토양복원 기술 중 국내 외에서 실제 방사성물질로 오염된 토양에 적용한 사례가 있는 토양세척 기술을 선정하였다. 토양세척 공정은 세척제를 사용하여 토양과 세슘의 표면장력을 약화시켜 토양과 세슘을 분리하는 원리이다. 이러한 토양세척 공정의 세척수 재사용을 통해 공정효율을 높이고자 세척수에 응집제를 적용하여 미세토양 및 세슘의 제거 성능 실험을 수행하였다. ICP-OES를 통해 세슘 수용액에 토양을 첨가하여 세슘을 흡착시킨 후 응집제를 첨가하여 세슘의 농도를 측정하였으며 응집제 적용시 최대 세슘 제거율은 약 88%, 최소는 67%였다. Visual MINTEQ Code를 통한 세슘과 토양과의 종결합을 예측하였으며 탁도 측정을 통해 응집제 투여 후 탁도를 측정하여 세척수의 재사용 여부 및 미세토양 제거율을 분석하였다.
한국원자력연구소 실증소각시설의 성능 및 운전성을 입증하기 위하여 방사성동위원소를 포함한 모의폐기물 및 원자력발전소 발생 방사성폐기물에 대한 시험소각을 실시하였다. 비휘발성인 $^{60}$Co 및 $^{54}$Mn의 거동은 비산재의 거동과 거의 유사하였으며 각각의 제염계수는 4.7 x $10^{5}$및 6.2 x $10^{5}$이었다. 반휘발성인 $^{137}$Cs의 경우에는 8$50^{\circ}C$ 및 $700^{\circ}C$의 다른 소각온도에서 각각 2.8 $\times$$10^4$, 2.6 $\times$$10^3$으로 소각온도의 의존성을 보여주었다. 원자력발전소에서 운반된 건조 방사성폐기물(DAW)에 대한 시험소각은 성공적으로 수행되었다. 총 베타/감마 방사능에 대한 제염계수가 1.1 $\times$$10^{5}$이었으며 결과적인 연돌에서의 배출농도는 0.019 Bq/N㎥으로 기체상 배출물에 대한 최대허용농도를 만족시킬 수 있었다.수 있었다.
건조 수산가공식품의 안전성 확보를 위해 2020년 경기도 내 유통 중인 건조 수산가공식품 12품목 120건을 수거하여 방사능(131I, 134Cs, 137Cs) 및 중금속(납, 카드뮴, 비소, 수은) 함량을 분석하였다. 모든 시료에서 자연 방사성 핵종 중 하나인 40K만 검출되었으며, 인공 방사성 물질인 131I, 134Cs, 137Cs는 최소검출가능농도(MDA) 이하의 값을 나타내었다. 중금속의 평균 함량[평균±표준편차(최소값-최대값)]은 생물로 환산하였을 때 납 0.066±0.065(N.D.-0.332) mg/kg, 카드뮴 0.200±0.406(N.D.-2.941) mg/kg, 비소 3.630±3.170(0.371-15.007) mg/kg, 수은 0.009±0.011(0.0005-0.0621) mg/kg 이었으며, 수산물에서 중금속 기준이 있는 제품의 경우 모두 기준 규격 이내로 나타났다. 국내산 제품과 수입산 제품의 중금속 함량은, 조개의 카드뮴과 새우의 수은 함량에서만 유의적인 차이를 나타내었다(P<0.05). 본 연구 결과, 유통 중인 건조 수산가공식품에서 방사능 및 중금속은 안전한 수준인 것으로 판단되나, 식품 중 특히 수산물에서 방사능 오염에 대한 국민의 우려가 크기 때문에 국민들의 불안감 해소를 위해 방사능 검사는 지속적으로 필요할 것으로 생각된다. 또 향후 건조 수산가공식품 중에서도 건조된 형태로 직접 섭취 가능한 제품의 중금속 관리 기준 설정을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.
연구로 1,2호기 해체과정에서 발생되는 많은 양의 금속폐기물 중 자체처분대상 금속폐기물을 대상으로 재활용하는 경우에 대해서 피폭방사선량을 평가하고, 규제해제농도기준(안)을 도출하였다. 평가도구는 ,RESRAD-RECYCLE ver 3.06을 이용하여 ICRP60에서 제시하고 있는 유효선량 개념에 근거한 내부피폭 선량환산인자를 수정하였고, IAEA Safety Series III-P-1.1 및 NUREG-1640을 적용하여 예상되는 최대개인선량 및 집단선량을 평가하였다. 0.4Bq/g의 금속폐기물에 대한 RESRAD-RECYCLE 전산코드의 평가결과 개인최대선량 및 집단선량은 23.9 ${\mu}Sv/y$, 0.11 man$\cdot$Sv/y이다. 최종적인 핵종별 규제해제농도기준은 일반평가방법과 세부평가결과를 종합하여 가장 보수적인 평가결과를 추출하여 결정하였다. 그 결과 $Co^60$, $Cs^137$ 핵종에 대한 규제해제농도준위는 $1.67{\times}10_{-1}$ Bq/g미만이 되어야 국네 원자력법에서 정하고 있는 처분제한치(최대개인선량 : 10${\mu}Sv/y$, 집단선량 : 1man$\cdot$Sv/y)를 만족할 수 있다.
국내 유통 중인 건조 목이 8건(국내산 3건, 중국산 5건)을 수집하여 잔류농약 321종, 중금속 7종, 방사능 3종의 유해물질 잔류성분을 조사하였다. 잔류농약 검사결과 국내산 3건에서는 검출되지 않았으나, 중국산 5건 중 4건에서 Chlorpyrifos, Isoprocarb, Mepiquat chloride, Carbendazim이 검출되었다. 농산물 농약 잔류허용기준에 의하면 목이는 Mepiquat chloride(0.5 mg/kg 이하)만 기준치가 설정되어 있다. 또한 중금속 검사결과는 모든 건조 목이에서 미량의 중금속이 검출되었으나, 기준치 이하로 낮게 나타났다. 다만 국내산 시료 1건에서 납 함량이 기준치(0.3 mg/kg)보다 높게 나타나 정확한 원인 규명을 위해서는 톱밥배지, 지하수, 보관·유통 과정에 대한 추가적인 조사가 필요할 것으로 보여진다. 방사능 조사결과에서는 모든 건조 목이에서 방사능 농도가 MDA값 이하로 불검출 수준으로 나타났다. 국내산과 중국산의 평균 방사능 농도는 요오드(131I)와 세슘(134Cs)은 비슷한 수준으로 나타났으며, 세슘(137Cs)은 국내산보다 중국산에서 다소 높게 나타났다. 방사성 세슘(137Cs)은 버섯류에 잘 농축되는 것으로 알려져 있는데 이번 조사에서는 국내 유통 중인 건조 목이는 방사능에 안전하게 나타났다.
저농도 방사성 액체폐기물의 최종 처리를 목적으로 본 연구에서는 면 35%와 Polyester 65%가 함유된 합성섬유를 증발매체로 하여 자연상태의 공기를 강제 송풍시키는 자연증발처리시설에서 증발에 영향을 미치는 주요 변수에 따라 증발 단위 면적당 Cs-137, Co-60을 함유한 방사성 폐액의 증발량측정 및 제염계수를 조사하였다. 증발효과는 유입공기의 습도가 낮고, 공기의 유속과 공급액의 유량이 증가하고 유입공기 및 폐액의 온도가 높아질수록 증발량이 증가하였다. 실험결과 유입된 공기는 1$0^{\circ}C$ 이상, 습도는 80% 이하, 공급폐액의 유량이 3.4 $\ell$/hr $m^2$ 이상, 공기유속은 1.14~l.47 m/sec 범위가 조업조건이며 이때 제염계수는 5.1 $\times$$10^3$, 배출공기의 방사능 농도는 4.7$\times$$10^{-13}$$\mu$Ci/$m\ell$ air로 측정되었다. 공급유량이 4.6$\ell$/hr.$m^2$와 공기유속이 1.47 m,/sec일때 최대 증발조건으로 나타났으며, 이때 증발량은 총 증발면적 11,250$m^2$ 에서 1.2 ㎥/hr로 측정되었으며 대기의 온.습도 및 풍속에 따른 실험을 통하여 달톤형 증발식의 Wind Factor [Eh = (0.0168 + 0.0141V)$\Delta$H]를 도출하였다.
체르노빌과 후쿠시마와 같은 원자력 사고를 통해 환경으로 방출되는 방사성 세슘($^{137}Cs$)은 화학적 독성과 ${\gamma}$ 선 방출, 그리고 긴 반감기($t_{1/2}=30.2$ 년) 때문에 주된 감시대상 방사성 핵종 가운데 하나이다. 1족 알칼리 금속인 세슘은 점토광물에 잘 흡착되며, 특히 운모류 광물인 일라이트와 특이적 흡착을 하는 것으로 알려져 있다. 이는 일라이트의 frayed edge sites 에 세슘이 선택적 흡착을 일으키기 때문이며, 이러한 흡착 지점은 일라이트의 풍화 정도 및 결정도에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 연구는 인공 풍화 실험(pH=2.0 at $50^{\circ}C$)을 통해 일라이트 표면을 개질함으로써 세슘의 흡착 성능을 증가시키기 위해 수행되었다. 일라이트의 층간 양이온들(K, Ca)은 반응 1일 이내에 다량 용출되는 반면, 결정 구조를 구성하는 Si와 Al은 점진적으로 용출되었다. 또한 일라이트 시료의 결정도가 감소하여 인위적인 화학적 풍화가 발생하였음을 지시하였다. 저농도의 세슘과 흡착 실험을 진행한 결과, 흡착분배계수가 기존에 비해 약 2배 증가하였다. 이러한 결과는 비교적 저온에서 손쉽게 일라이트의 흡착 성능을 개선할 수 있음을 암시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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