방사성배출물 시료채취 및 방사능 분석방법  
     
 
 

1. 액체배출물 시료 채취방법

국내 원자력시설에서는 대부분 회분식으로 액체배출물을 배출하고 있으며, 액체 방사성물질을 배출할 때마다 시료채취를 수행하고 있다.

시료를 채취하는 배출탱크에는 대표 시료를 채취할 수 있도록 적절한 배수 및 세정기능이 확보되어 있으며, 또한 또 시료채취 배관은 배관내 방사성물질의 침적을 피하기 위해서 가능한 짧게 설계하는 것이 일반적이다.

료채취량은 방사능계측장치의 성능을 고려하여 최소검출하한 요건을 충족할 수 있어야 하며, 장반감기 핵종의 측정 등을 위해 복합시료(Composite Sample)를 제조할 경우 매 배출체적에 비례하는 양을 채취한다.

시료채취량은 방사능계측장치의 성능을 고려하여 최소검출하한 요건을 충족할 수 있어야 하며, 장반감기 핵종의 측정 등을 위해 복합시료(Composite Sample)를 제조할 경우 매 배출체적에 비례하는 양을 채취한다.

다음 그림은 원자력발전소에서 적용하고 있는 액체배출물 시료채취 개념을 보여주고 있다.








2. 기체배출물 시료 채취방법

원자력시설에서 기체상 방사성물질은 연속방식 또는 회분식으로 대기중으로 배출되며, 기체상방사성물질의 환경방출량을 평가하기 위해 시료채취계통(그림참조)을 이용하여 시료를 채취하고 있다. 시료채취계통을 통해 기체배출물 시료를 채취할 경우에는 채취된 시료가 방출 방사성물질의 농도를 대표할 수 있도록 적절한 시료채취지점 및 시료채취방법을 적용해야한다.






일반적으로 기체배출물 시료채취 장치는 기체상 방사성물질의 배출량을 파악하기 위해서 시료채취를 연속적으로 할 수 있도록 설계되어 있다. 대부분의 원자력시설에서는 환경으로 배출되는 기체배출물에 대한 연속적인 시료채취가이루어지고 있으며, 발전용원자로 격납건물의 배기 또는 불활성기체 감쇠탱크와 같이 회분식으로 기체폐기물을 배출하는 시설에서는 건물내부 또는 배출탱크에서 시료를 직접 채취 할 수도 있다.

기체유출물 배기구에서 대표시료를 채취하기 위해서는 각계통에서 유입된 기체상 방사성물질이 균일하게 혼합되는지점에서시료채취를 하거나 또는 대표시료를 얻을 수 있도록 시료채취노즐의 배치, 구조및시료채취유량을 적절하게 선정해야 한다.

기체배출물 배기구에서 대표시료를 채취하기 위해서는 각계통에서 유입된 기체상 방사성물질이 균일하게 혼합되는지점에서시료채취를 하거나 또는 대표시료를 얻을 수 있도록 시료채취노즐의 배치, 구조및시료채취유량을 적절하게 선정해야 한다.

기체배출물에 대한 시료채취는 불활성기체, 입자상물질, 방사성옥소, 삼중수소 각각의 특성을 고려하여 다음과 같이 이루어지고 있다.


가.
불활성기체

기체배출물에 함유된 불활성기체 성분을 측정하기 위해 기체배출물중의 입자상물질 및 방사성옥소를 제거한 후그랩 (Grab) 시료를 채취한다. 국내 원자력시설에서는 대부분 1 L 용량의 마리넬리 비이커를 이용해 대기압 상태에서 불활성 기체시료를 채취하고 있다.




나. 입자상방사성물질

기체배출물에 함유된 입자상 방사성물질은 집진여과지를 이용해 포집하며, 이러한 목적으로 사용되는 집진여과지는 셀루로즈계, 아스베스토계, 초자섬유계, 멤브레인계 등으로 구분할 수 있다. 입자상 물질에 대한 포집효율은 분진의 물리/화학적 상태, 입경 분포 및 여과속도 등 포집조건에 따라 가변적이지만, 국내 원자력시설에서는 대부분 약 0.3 μm의 입자상 물질에 대해서 99% 이상의 포집효율을 갖는 집진 여과지를 채택하고 있다.




다. 방사성옥소

기체배출물에 함유된 방사성 옥소는 활성탄 포집재를 이용해 포집한다. 방사성 옥소의 포집효율은 옥소의 물리/화학적 상태 및 주변조건, 포집시간, 유속 등 포집조건에 따라 가변적이다. 특히 유기옥소의 구성비가 크거나 상대습도가 높을 경우에는 포집효율이 저하되는 것으로 알려져 있다. 국내 원자력시설에서는 옥화메틸(CH3I)에 대해 90% 이상의 포집효율을 갖는 활성탄 포집재를 이용해 방사성옥소 시료를 포집하고 있다.




라. 삼중수소

기체배출물에 함유된 삼중수소는 대부분 버블러 (Bubbler)를 이용하거나 냉각응축법을 이용해 포집한다 .



마. Carbon-14

국내 경수로형 원전에서는 C-14 전체 배출 경로의 대부분을 차지하는 연료건물, 보조건물, 폐기물건물(또는 복합건물) 배기구에서 NaOH 용액의 Bubbler를 이용하여 14CO₂를 포집한다.




3. 방사성유출물 시료의 방사능계측방법

원자력시설에서 환경으로 배출되는 액체 및 기체상 방사성물질의 방사능은 다음과 같은 방법으로 측정하고 있다.


가. 감마선 방출핵종 계측방법







나. 전알파방사능 계측방법

액체방출방사성물질에 대해서는 미리 잘 교반한 시료 약 10 ㎖를 시료접시에 분취하여 적외선램프 밑에서 건조하고, 건조후 시료접시를 가스버너로 가열하여 구워서 계측시료로 이용한다.

기체배출물중 입자상물질에 대해서는 여과지에 포집된 시료를 그대로 계측시료로 이용한다. 자연계에 존재하는 라돈 및 토론의 딸핵종에 의한 영향을 제거하기 위해 포집후 계측시까지 약 1주간 건조제등에 보관하기도 한다.

전알파방사능은 가스공급형 비례계수장치, ZnS(Ag) 섬광계수장치 등을 이용하여 계측한다.




다. 삼중수소 계측방법

저에너지 순베타선 방출핵종인 삼중수소는 액체섬광계수장치를 사용하여 계측한다.