IMBA 코드에서는 급성 섭취와 만성 섭취로 인한 내부피폭 평가가 가능하다. 본 연구에서는 절단작업 기간 동안 매일 섭취함에 따라 만성 섭취로 평가를 하였다.
또한 적용인자의 값이 농도 (Bq/g)이 아닌 일일 섭취량 (Bq/d)임에 따라 가정된 에 어로졸의 농도로부터 섭취량을 계산하여 평가하였다.
사전 연구된 사례로부터 절단시 에어로졸 발생율과 하루 절단 작업시간을 통하여 절단 과정에서 발생한 총 에어로졸 질량을 도출하였다. 또한 공간 내 에어로졸의 경우 균일하게 분포한다고 가정하여 절단 작업 공간(20 m3)을 통하여 공간 내 에어 로졸 농도를 평가하였다.
불가리아 Kozloduy 원전 PMF시설 HEPA Filter에서의 공기중 방사능 농도를 가지 고 동일한 코드로 평가를 수행하였을 때 Input 값은 Table 19 와 같다.
핵종 및 농도
54Mn 3.62E+05 Bq/y
58Co 1.81E+05 Bq/y
59Fe 6.03E+04 Bq/y
60Co 3.44E+06 Bq/y
95Nb 6.03E+04 Bq/y
110mAg 3.62E+05 Bq/y
134Cs 3.62E+05 Bq/y
137Cs 1.21E+06 Bq/y
호흡률
1.2 (m3/hr) 1.68 (m3/hr)
작업시간 280 d
흡수형태
(F, M, S) M
AMAD 5 μm
Table 19. IMBA Code Input Data (PMF)
나. 에어로졸 호흡으로 인한 내부피폭 평가
원전 해체시 발생하는 방사성에어로졸 흡입에 의한 작업자 내부피폭선량을 평가 하기 위해 UK. HPA에서 개발한 IMBA 전산코드를 활용하여 수행하였다. IMBA 코드 내에는 ICRP-66/30 위장관 모델, NCRP 상처 모델 및 ICRP-78 생체 인식 모델이 내 장되어 있어 작업자의 내부피폭선량 평가를 수행할 수 있다.
IMBA MAIN SCREEN에서는 호흡, 취식 등과 같은 섭취경로를 선정할 수 있고 급성 섭취와 만성섭취에 대하여 평가가 가능하다. 또한 Bq 및 Ci단위로 섭취량에 대한 정보 기입이 가능하며 Sv, rem 단위로 선량값을 표현할 수 있다.
핵종 및 섭취량에서는 급성 피폭일 때는 Bq, 만성 피폭일 때는 일일 섭취량으로 정보 기입이 가능하며 평가 대상 핵종과 관련 핵종을 백분율로 넣어 평가할 수 있다.
Model 하위 패널에서는 방사성입자와 관련된 사항 및 생체 데이터에 대한 정보를 기입할 수 있다.
Fig. 35. IMBA MAIN SCREEN
Model 하위 패널 중 침적 모델에서는 ICRP-66에서 제시하는 작업자의 호흡 량에 대하여 선택할 수 있으며 AMAD, AMTD 등과 같은 방사성입자에 대한 정 보 기입이 가능하다.
본 연구에서는 Light Worker, Heavy Worker에 대해 평가를 수행하였으며 내부피폭 인자 선정 및 평가에서 서술한바와 같이 절단 공법 별 AMAD를 반영 하여 평가를 수행하였다. 이외의 Input Data는 IMBA 코드에서 제시하는 Defa ult 값을 사용하였다.
Fig. 36. Deposition Model
Model 하위 패널 중 Particle Transport & GI-Track Model에서는 코드 내 내장된 Default값을 적용하였다.
Fig. 37. Particle Transport & GI-Tract Model
흡수모델에서는 ICRP에서 핵종의 화학적 형태 정보를 알지 못하는 경우 흡수형 태 M 을 사용을 권고함에 따라 이를 반영하여 적용하였으며, 핵종 별 소화흡수율을 기입하여 평가를 수행하였다.
방사선가중치의 경우 코드 내 ICRP 60이 내장되어 있어 본 연구에서도 이 를 적용하여 평가를 수행하였다.
조직가중치는 코드내 ICRP60/68, ICRP 26/30, 10CFR835의 값이 내장되어 있어 선택이 가능하며 본 연구에서는 ICRP 60/68에서 제시하고 있는 Default 값을 적용하여 평가를 수행하였다.
Fig. 39. 방사선가중치 및 조직가중치
제2절 내부피폭 평가결과
본 연구에서는 해체 중 발생한 에어로졸 흡입으로 인한 피폭 시나리오를 구상하였 으며 시나리오에 작업환경, 핵종 및 농도, 작업시간, AMAD, 흡수형태 등의 인자들을 선정하고 방사성에로졸 흡입으로 인한 작업자의 내부피폭을 평가를 수행하였다.
해체 중 절단 작업환경의 경우는 에어로졸의 확산을 방지하기 위해 밀폐되고 비 교적 넓지 않은 공간에서 수행됨을 사전 연구 사례 분석을 통해 확인하였으며 절 단 작업의 특성상 절단물과 작업자가 가까이에 위치하기 때문에 절단시 발생하는 에어로졸을 작업 공간의 부피로 나누어 1 m 의 공간에 분포되어 있는 에어로졸을 마스크 방진률에 따른 농도로 호흡한다고 가정하였다.
핵종은 코드 내에서 원자력안전위원회 고시에서 제시하는 자체처분 257 개의 핵 종을 모두 평가할 수 없어, 동 고시 저준위방사성폐기물에서 제시하는 전알파를 제외한 10개의 핵종을 가지고 평가를 수행하였다.
농도의 경우 선정 핵종 별 자체처분 농도 100 배인 극저준위 수준으로 오염되어 있다고 가정하였으며 추가적으로 추후 원전 해체시 발생되는 오염도 적용의 편의 를 위하여 핵종 별 방사능 농도를 단위 농도로 적용하여 평가하였다,
작업시간은 국내 근로기준법 상 작업시간 8 시간을 반영한 실질적 절단 시간 2 시 간, 작업 준비 및 휴식시간 1 시간을 고려하여 적용하였다.
AMAD는 열적절단공법 (Plasma Arc Torch : 0.15 μm, Electrical Arc Cut Rod : 0.15 μm), 기계적절단공법 (Chop Saw : 3.8 μm, Reciprocating Saw : 1.9 6 μm)을 적용하여 평가를 수행하였다.
흡수형태는 화학적 형태에 대한 정보를 알지 못하여 ICRP에서 제시한 M을 적용하였다. 연속 섭취에 대한 내부피폭 계산이 가능한 IMBA 전산코드에 앞 서 설명한 시나리오를 적용하여 내부피폭 평가를 수행하였다. 결과 는 Table 20 과 같다.
Cutting Method
호흡률
1.2m3/hr 1.68m3/hr
열적절단공법
Plasma Arc Torch 1.74E+03 mSv 2.33E+03 mSv
Electrical Arc Cut Rod 1.74E+03 mSv 2.33E+03 mSv
기계적절단공법
Chop Saw 2.07E+02 mSv 3.26E+02 mSv
Reciprocating Saw 9.04E+01 mSv 1.37E+02 mSv Table 20. 극저준위 농도 가정 에어로졸 흡입으로 인한 내부피폭평가(마스크 미착용)
위 Table 19와 같은 결과처럼 마스크를 착용하지 않고 작업을 수행하는 일은 없 을 것이라고 생각된다. ALARA(As Low As Reasonably Achievable)원칙에 따라 작업 자의 피폭관리는 최소한의 피폭만 일어 날 수 있도록 노력해야 한다. 따라서 기계 적 절단시 사용하는 99 %, 열적 절단시 사용하는 마스크 99.9 % 방질률을 적용하고 또한 호흡률 및 절단 방법에 따른 결과 값을 아래 Fig 40, 41에 나타내었다.
Fig. 40. 마스크 방진률 99 % 일 때 절단 방법 및 호흡률에 따른 내부피폭 평가
Fig. 41. 마스크 방진률 99.9 % 일 때 절단 방법 및 호흡률에 따른 내부피폭 평가
Cutting Method
호흡률
1.2m3/hr 1.68m3/hr mSv
열적절단공법
Plasma Arc Torch 1.13E+01 mSv 1.52E+01 mSv
Electrical Arc Cut Rod 1.13E+01 mSv 1.52E+01 mSv
기계적절단공법
Chop Saw 1.53 mSv 2.68 mSv
Reciprocating Saw 6.74E-01 mSv 1.11 mSv Table 21. 단위 농도 가정 에어로졸 흡입으로 인한 내부피폭평가(마스크 미착용)
해체 중·저 준위 방사성 폐기물의 절단 시 발생하는 에어로졸의 핵종 및 농 도, 화학적 형태를 현시점에서 정확히 분석하기는 불가하다. 따라서 앞서 평가한 에어로졸 흡입으로 인한 내부피폭 평가 시나리오에서 핵종의 농도만 단위 농도로 가정하여 내부피폭 평가를 수행하였다. 또한 마스크 방진률을 99 %, 99.9 % 두 가 지 적용하여 평가한 결과 값을 Fig 42,43 에 나타내었다.
Fig. 42. 마스크 방진률 99 % 일 때 단위 농도로 가정된 오염도
Fig. 43. 마스크 방진률 99.9 % 일 때 단위 농도로 가정된 오염도
국내 한국원자력환경공단에서는 대형방사성폐기물의 처분이 불가능하므로 고리 1 호기 대형기기 해체에 따른 방사성폐기물을 모두 저준위방사성폐기물로서 분류하 고, 80 %를 극저준위폐기물 수준으로 준위를 낮추는 것을 가정하였다. 제염이 어려 운 저준위방사성폐기물로 분류되는 대형기기는 플라즈마토치용융설비를 통해 처리 하고 극저준위 수준의 폐기물은 인덕션용융설비를 통하여 처리할 계획을 가지고 있다[11]. 따라서 해외 해체 폐기물을 용융한 사례인 불가리아 Kozloduy 원전 PMF 시설에서 용융시 방사성에어로졸을 HEPA Filter로 포집한 결과를 가지고 동일 코 드로 작업자 내부피폭선량을 평가하였다.
작업시간을 제외한 내부피폭평가 인자의 경우 정보가 없어 코드 내에 내장된 ICR P 권고값을 이용하였으며, 작업시간의 경우 PMF시설 가동시간을 적용하여 평가를 수행하였다. PMF시설에서의 내부피폭선량 평가 결과를 Table 22 에 나타내었다.
호흡률 내부피폭선량 (mSv)
1.2m3/hr 3.30E-02
1.68m3/hr 5.94E-02
Table 22. PMF시설에서의 내부피폭평가결과
제4장 결론
본 연구에서는 해체 중·저준위 방사성 폐기물 절단 시 발생하는 방사성 에어로졸 흡입으로 인한 작업자의 내부피폭을 평가 하였다. 중·저준위방사성폐기물은 해체 호기당 발생량이 14,500 드럼을 목표로 하고 있으나 실제 예상 발생량은 보다 많을 것으로 연구된바 있다. 따라서 폐기물량을 줄일 수 있는 방안으로는 폐기물의 세분 화를 통한 드럼의 충진률 증가 및 용융이 있다. 이러한 공정은 절단이 대부분을 차 지한다. 따라서 작업자의 피폭관리를 위해서는 외부피폭뿐만이 아닌 에어로졸 흡입 으로 인한 내부피폭까지 평가되어 과피폭을 방지해야만 한다. 해체 중 에어로졸이 발생하는 대표적인 사례는 절단 공정이다. 따라서 절단 작업작업환경에서 작업자가 1년동안 에어로졸로 인한 내부피폭 정도를 평가하였다. 평가를 위해서는 절단 작업 환경, 에어로졸의 핵종 및 농도, 화학적형태, 작업자의 호흡률, 작업시간 등의 인자 값 선정 및 평가 도구가 필요하다. 평가 도구 IMBA Code는 국제 상용코드로서, 생물 학적 측정량으로부터 최적의 섭취량을 평가하고, 이를 통하여 피폭 경로, 피폭형태, 평가기간, 핵종에 대한 정보 등에 따른 장기 별 등가선량과 예탁유효선량을 평가할 수 있다.
절단 작업환경의 경우 비교적 넓지 않은 공간 내에서 작업이 수행되며 공정에서 발생되는 에어로졸이 환경으로의 누출을 방지하기 위해 밀폐된 공간 내에서 이루어 진다. 또한 절단대상물과 작업자와의 거리는 30~40cm 이므로 보수적으로 모두 흡입 한다고 가정하고 이에 마스크 방진율을 고려하여 평가를 수행하였다. 핵종 및 농도 는 저준위방사성폐기물의 방사능 농도 제한치에서 제시하고 있는 11 가지 핵종 중 전알 파를 제외한 10 가지 핵종을 선정하였고 자체처분 허용농도의 100배인 극저준위 수준으 로 오염되어 있다고 가정하여 평가하였다. 화학적형태의 경우 화학적 형태가 불분명 함으로 Type M, 호흡률은 ICRP-66의 권고에 따라 Light work, 1.2 m3/hr, Heavy wor k, 1.68 m3/hr을 적용하였다. 작업시간은 Ksi 인자값을 도입하였으며, 이는 국내 근 로기준법에서 규정하는 8 시간에 실질적 절단 시간 2 시간, 작업 준비 및 휴식시간 1