원자력시설의 방사선관리 작업환경 관리

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원자력시설의 방사선관리 작업환경 관리

관리구역내에서는 방사선량률, 표면오염밀도, 공기중 방사능 농도를 측정하여 작업자의 피폭 선량 상한치를 파악함과 함께 양호한 작업상태에 있는지 항상 확인한다. 선량률 등이 비정상적으로 상승한 때에는 빨리 이를 방사선관리자에게 알려 작업방법과 방호수단 등을 개선하여 비정상적인 피폭이 없도록 관리한다.

관리구역에 출입하는 작업자와 휴대품, 선원 등 모든 것을 오염검사한다. 관리구역에서 옥외로 배출되는 공기는 필터를 통과시키고, 액체는 일단 배수통에 저장하여 방사능 농도를 측정하여 관리 기준치 이하인지 확인하고 방출한다.

(1) 방사선량률의 관리

관리구역내, 관리구역 주변의 방사선량률은 연속 또는 정기적으로 측정한다. 작업에 따라서 예를 들면 차폐체를 이동시킨 등의 경우에는 그 정도, 선량률을 측정하여 작업실이 비정상적인 값이 아닌지 확인한다.

선량률이 급격히 높아질 우려가 있는 경우에는 area monitor를 설치하여 선량률을 계속해서 감시한다. area monitor가 경보설정치에 도달할 경우에는 경보가 작동함으로써 모니터 주변에 있는 작업자에게 주의를 환기시키게 된다. 핵연료물질 취급 시설에는 만일의 임계사고의 발생을 알기 위해서 임계경보장치를 설치한다. 임계는 단위 초 단위의 순간적인 선량률의 상승이기 때문에 여기에 응답할 수 있도록 설계되어 있다.

관리구역내에는 적어도 1주에 1회 내지 1개월에 1회 빈도로 survey meter를 사용하여 선량률을 측정, 비정상적인 방사선 레벨이 아닌지 확인한다.

방사선작업에 따라서는 적업개시 전 혹은 작업중에 선량률을 측정하여 그 작업에 대한 피폭선량을 추정한다. 특히 선원을 손으로 취급하는 경우에는 β선이 손가락에 다량 피폭될 우려가 있으므로 suvey meter로 β선량을 측정한다.

area monitor, survey meter

방사선량률을 측정하는 기기로는 고정연속 측정용의 area monitor와 휴대용 suvey meter가 있는데, 각각 γ선용, 중성자선용이 있다. β선량의 측정에는 전용 suvey meter와 박창(薄窓) γ선용 suvey meter를 사용한다.

γ선용 area monitor와 survey meter 검출기로는 전리함, GM계수관(GM관), Nal(TI) 신틸레이터 등을 사용한다. 방사선의 선량에 대한 특성은 전리상이 가장 좋다. 방사선을 고감도로 측정하는 것으로는 GM관, 신틸레이터를 검출기로 하는 것이 좋다. 전리상을 검출기로 하는 것은 방사선량률을 정확히 측정할 수 있기 때문이며, GM관, 신틸레이터를 검출기로 하는 것은 방사선의 유무를 알기 위해 사용하는 것이다.

중성자선용 area monitor나 suvey meter의 검출기에는 열중성자선용과 속중성자선용이 있다. 열중성자선은 BF3 비례계수관을 검출기로 사용하여 측정한다. 속중성자는 BF3 비례계수관을 파라핀으로 중성자선을 감속시켜 열중성자선으로 만들어 측정한다. 붕소를 함유한 플라스틱 신틸레이터도 사용할 수 있다.

area monitor는 사전에 설정한 레벨 이상의 선량률에 도달할 때 감시장소, 때로는 검출기 위치에 경보가 작동하도록 되어있다.

survry meter는 소형 경량인 것이 바람직하며 계수음을 내는 것은 선량률의 변동 상황을 들을 수 있어 효과적이다. 고선량률인 장소를 측정할 때에는 측정자의 피폭을 적게 하도록 하기 위해 검출부의 손잡이 끝에 붙은 survey meter도 있다.

른쪽)

전리상자식 suvey meter, GM관식 survey meter 등의 외관은 각각 그림 8, 그림 9와 같다. β선의 선량률 측정은 박창(薄窓) 부착 survey meter가 사용되고, 박창으로 했을 때와 두꺼운 창으로 했을 때 지시하는 값의 차가 β선의 지시치가 되어 미리 구해놓은 환산계수를 곱하여 β선의 선량률을 구한다.

(2) 표면오염의 관리

방사성물질의 취급, 방사성물질의 누설 등에 의해서 작업장소 주변이 방사성물질로 오염되는 경우가 있다. 관리구역내의 바닥, 설비의 외면 등은 정기적으로 오염검사를 하여 관리기준치 이내인지 또는 방사성물질이 봉입되어 있는지 확인한다.

정기적인 검사는 오염발생 우려 정도에 따라 예를 들면 주 1회나 월 1회의 빈도로 한다. 검사 방법에는 smear법을 이용하고 있다. 오염된 장소에서 작업하기 전이나 작업중 오염발생이 우려되는 경우에는 그때마다 오염검사를 하고, 기준치 이상의 오염이 발생되지 않았는지 확인한다. 기준치 이상 오염된 경우에는 오염을 제거하든가, 내부피폭 방호를 엄격히 하고 작업한다.

관리구역에서 나올 때는 관리구역 출입구에 설치된 hand and foot monitor에 의해 신체오염의 유무를 검사한다. 기준치 이상 오염된 경우에는 경보가 발생하며 오염을 제거한 후 나간다. 고 오염구역 출입구에는 gate monitor를 설치하여 이를 통과하지 않으면 나갈 수 없도록 신체오염 감시를 엄격히 하는 곳도 있다. 관리구역으로부터 반출한 물품은 전부 오염검사를 하여 표면 오염밀도가 관리기준치 이상인 것은 반출할 수 없다. 또한 방사선 선원은 법으로 정해진 선량률, 표면오염 밀도 이하인지 확인한 후 반출한다.

표면오염 측정법

물체 표면의 방사성오염에는 측정하기 쉬운 것도 있고 어려운 것도 있다. 측정하기 쉬운 표면오염은 높은 곳에 있는 공기오염인데, 오염된 공기를 흡입하는 경우에는 체내에 방사성물질이 들어 오기도 하고, 손에 의해서 입으로부터 체내로 들어가는 경우도 고려한다. 표면오염은 우선 측정하기 쉬운 것과 어려운 것 전부를 섞어서 측정한 다음, 측정하기 쉬운 표면오염만을 측정해도 좋다.

표면오염 전부를 측정하기 위해서는 survey meter를 사용한다. 그림 8에서 보는 바와 같이 소형, 경량으로 만들 수 있는 휴대용 표면오염 검사계가 있다.

측정하기 쉬운 표면오염의 측정에는 그림 9와 같은 종이를 사용한다. 바꿔 말하면 종이로 물체의 표면을 문지르고 이 종이에 묻은 방사능을 측정하여 단위면적당 오염치를 구한다. 이 방법을 Smear 법이라고 한다. 이 방법은 재현성은 좋지 않다고 알려져 있지만, 관리상으로 충분히 쓸모가 있다. 손, 발, 의류의 표면오염 측정을 위해서는 그림 12와 같은 hand and foot monitor가 있다. 좌우의 손과 발의 오염을 동시에 측정할 수 있다.

(3) 공기오염의 관리

먼지, 가스 상태의 방사성물질이 공기중에 비산될 우려가 있는 시설내에서는 dust monitor, gas monitor로 공기중의 방사능 농도를 감시한다. 공기중의 방사능 농도 감시는 실내의 일반공기, 오염발생 작업현장, 작업자가 흡입하는 공기 등에 대해서 실시하며, 각각 실내 일반공기 monitoring, spot monitoring, 개인 air sampling이라고 부른다.

그밖에 플루토늄 등 최대 농도한도가 낮은 핵종에 대해서는 실내의 각 장소에서 공기중의 방사성물질을 장시간 집진하여 측정하는 local sampling 방법으로도 감시한다.

실내 일반공기 monitoring, local sampling은 일반적으로 연속해서 측정 또는 집진하며, spot monitoring, 개인 air sampling은 공기오염이 발생하는 작업을 할 때 측정한다. 작업자가 방사성물질을 가끔 흡입하는 일이 있는 경우에는 폐 섭취량이 방사성물질의 입자 크기에 따라 크게 달라지기 때문에 입자크기 샘플링에 의해 입자크기 분포를 측정한다.

작업환경의 공기중 방사능 농도, 체재시간, 방사성물질의 핵종, 물리적․화학적 성질, 공기중 입자 크기별 분포 등을 토대로 체내 섭취량, 피폭선량의 최대치를 측정한다. 만약 체내 섭취량, 선량의 추정치가 관리기준치를 초과했을 때는 그 작업자에 대한 전신계측 또는 bioassay법에 의해 섭취량을 정밀 측정한다. 또한 작업시에 체내 섭취가 되지 않도록 개선한다.

공기오염의 측정법

공기중의 방사성 먼지 농도를 측정하기 위해서는 어떤 방법이든 우선 먼지를 모을 필요가 있다. 먼지는 종이를 사용하여 모으는 것이 가장 간단하다. 이를 위한 장치를 여과지식 집진기라고 하는데, 여과지를 통과하여 공기를 흡수하는 구조로 되어 있다. 공기중의 먼지는 정전기나 관성을 이용하여 모으거나, 열적(熱的)으로 모을 수 있다.

공기중의 먼지를 모으는 기능을 가진 것을 먼지 sampler라고 한다. 여기에 방사능 계측기, 경보기를 조합 한 것을 먼지 모니터라고 한다.

휘발성인 요드같은 것은 보통의 여과지에는 거의 모이지 않는다. 이러한 경우에는 활성탄을 사용하여 모은다. 입자상태의 활성탄을 사용하는 경우도 있고, 활성탄을 여과지에 침투시켜 사용하는 경우도 있다.

Ar, Krypton, Xenon 등 기체상태인 것의 방사능 농도 측정에는 가스 모니터를 사용한다.

일반적으로 배기되고 있는 방사성물질 농도의 상한은 아주 낮기 때문에 백그라운드 레벨을 고려하지 않으면 안된다. 백그라운드 레벨 물질은 반드시 존재하고 있다.

라돈(222Rn, 반감기 3.8일)과 그 딸핵종의 공기중 농도는 일반적으로 동이 틀 때가 최고가 되고, 일몰전이 최저 농도가 된다. 반감기가 길기 때문에 집진된 시료속에 3일 정도 잔류한다.

Rn-220(반감기 55.6초)은 라돈에 비하여 농도가 낮지만, 반감기가 비교적 짧기 때문에 집진한 시료를 4～5시간 안에 측정하지 않으면 모두 없어진다.

공기오염 측정시 자연방사성물질을 제거하느냐 아니냐에 따라 측정결과가 크게 달라지는 경우가 많으므로 주의가 필요하다.

공기중 기체상태의 삼중수소와 탄소-14 등을 포집하여 측정하는 것도 중요하다. 이들은 산화구리 등을 사용하여 촉매속에서 가열, 산화시켜 물 혹은 탄산가스로 만들고, 물은 cold trap으로, 산소가스는 monoethanolamine trap 등으로 포집한다. 포집장치의 구성은 그림 15와 같다. 포집된 시료를 회수하여 액체 신틸에리션 카운터 등으로 측정함으로써 낮은 레벨까지 공기속의 농도를 알 수 있다.