가. In-Vivo Bioassay (직접 생체검정법)
체내에 호흡 및 섭취 등의 경로로 내부피폭이 일어난 경우 외부의 계측시 스템을 통해 인체를 직접 계측하는 것을 직접 생체검정법이라 한다. 고감도 검출기의 경우 다채널 파고분석기와 연결한 NaI 섬광검출기, HPGe 등의 검출 기가 사용된다. 반도체 검출기의 경우 몇 개의 검출기를 다발로 묶어 사용하 기도 한다.
직접측정이 가능한 형태의 모델들을 Fig 27은 관심 신체부위를 스캐닝하는 방식과 전신을 측정하는 방식들이 있다. 직접 생체검정법은 체내에서 외부로 투과하여 나오는 방사선을 계측하는 것이다. 투과력이 비교적 큰 방사선인 감마선이나 특성 X-선 등의 핵종에 한정된다. 순수 베타입자를 방출하는 H-3, C-14, Sr-90 등과 Pu-239 등의 알파입자를 방출하는 핵종은 간접 생체검
정법을 통해 섭취량을 계산해야 한다.
고에너지 베타입자 핵종들의 경우는 방출시 인체와 입자의 반응으로 제동 복사선이 방출된다. 체외에서 검출기를 통해 광자 방사선을 검출할 수는 있 으나 연속 스펙트럼을 통해 핵종을 특성화 할 수는 없다. 또한 직접 생체검 정법은 체내의 방사성물질은 비교적 원거리에서 측정하는 방법이다. 따라서 신체 표면에 오염되어 있는 방사선 물질에 의해 선량평가의 정확도가 떨어질 수 있기 때문에 비상샤워를 통해 표면오염을 제거한 후 실시해야 한다[26, 2 7, 28].
Fig. 25. 내부피폭 평가 방법
나. In-Vitro Bioassay (간접 생체검정법)
인체에서 배출된 배설물 또는 타액, 혈액 등의 시료들을 통해 방사능 측청 함으로써 섭취량을 계산하는 방법이 간접 생체검정법이다.
내부피폭의 경우 낮은 농도의 방사능을 시료에서 검출해야 하므로 화학분 석적 방법을 통해 표적 원소를 분리해야 할 경우, 절차가 복잡함에 따라 오 랜시간이 소요된다. 직접 생체검정법에서 설명한 것과 같이 투과력이 좋지 못하여 체외에서 측정이 어려운 알파, 베타 방출핵종의 섭취량 평가에 주로 이용된다.
간접 생체검정법은 경구 섭취의 경로를 통해 내부피폭이 일어난 경우, 소 화관에서 흡수율이 낮거나 소변을 통한핵종 분석이 어려울 시 대변 분석을 권고하고 있으며 소변을 통한 분석법이 대표적이다. 소변시료는 시간이 지남 및 여러 가지 조건에 따라 포함되어 있는 방사능물질의 농도가 달라지기 때 문에 하루 배설량의 전부를 채취하는 것을 권장하고 있다. 또한 체액 시료는 호흡에 의한 섭취 잠재성을 확인하기 위한 목적이며, 혈액 시료는 심각한 내 부피폭이 발생한 경우에만 사용되어진다.
H-3의 경우는 체액과 소변이 동일한 농도를 갖는다는 것으로 간주된다. 다 른 핵종의 분석의 경우보다 소량의 시료를 액체섬광물질과 혼합하여 액체섬 광계수기로 측정하며 C-14와 P-32 등의 핵종들도 액체 섬광계수기를 사용한다.
알파 방출핵종들은 화학적 방법으로 농축한 후 스테인리스 디스크에 전착 후 알파 Spectrometry를 통해 핵종분석과 방사능을 정량화할 수 있다[26, 2 7, 28].
Fig. 26. 체내 방사능 측정 방법[27]
Fig. 27. 직립(FASTCAN) 및 침대형 전신계수기(ACCUSCAN)[28]
Fig. 28. 간접 생체측정법을 위한 감마핵종분석기 및 액체섬광계수기
핵종 시료 계측 장비
3H, 14C, 89Sr, 90Sr, 32P 소변 액체섬광계수기
59Fe 소변 감마핵종분석기
57Co, 58Co, 60Co 소변 및 대변 감마핵종분석기
85Sr, 89Sr, 90Sr 소변 액체섬광계수기
106Ru 소변 감마핵종분석기
129I, 131I 소변 감마핵종분석기, 액체섬광계수기
134Cs, 137Cs 소변 감마핵종분석기
226Ra, 228Ra, 210Pb 소변 비례계수기
U 소변 형광계, 알파핵조분서기, ICP-MS
Th 소변 및 대변 분광도계, 알파핵종분석기, ICP-MS
238Pu, 239Pu, 240Pu 소변 및 대변 알파핵종분석기
227Np 소변 및 대변 감마핵종분석기
241Am 소변 및 대변 알파핵종분석기
242Cm, 244Cm 소변 및 대변 알파핵종분석기
252Cf 소변 및 대변 감마핵종분석기, 알파핵종분석기
핵분열 및 방사화생성물 소변 및 대변 감마핵종분석기
Table 9. 방사성핵종 분석시료 계측장비[29]
다. 공기포집
호흡을 통한 내부피폭 평가는 섭취 경로와 달리 간접 및 직접 생체검정법 으로 섭취량을 평가하기 어렵다. 방사성에어로졸 호흡을 통한 경로로 내부피 폭 발생 우려가 있을 경우, 해당 구역에 포집기 설치를 통해 방사성물질의 농도 및 입자크기를 분석하는 방법을 공기포집이라 한다. 포집된 에어로졸은 AMAD로의 변환, 작업자의 호흡률, 핵종의 농도, 작업시간, 흡수형태 등을 고 려하여 섭취량을 계산하고 내부피폭의 정도를 평가한다. 본 연구에서는 해체 중 발생하는 에어로졸로 인한 작업자의 내부피폭 정도를 평가하기 위해 공기 포집을 이용하고 IMBA 전산코드를 이용하여 평가하고자 한다[26, 27, 28].
Fig. 29. 내부피폭 평가 인자
라. 내부피폭 평가식
내부피폭 정도의 지표가 되는 예탁유효선량 E50은 식 (13)과 같이 방사성 핵종 섭취량 I와 사람의 신체조건과 생물학적 거동에 따라 산출된 예탁유효 선량 환산계수 e50(Sv/Bq)를 곱하여 평가할 수 있다[29,30,31].
×
(13)· E50 : 섭취된 방사성 핵종에 의한 예탁유효선량
· I : 방사성 핵종 섭취량
· e50 : 섭취량에 의한 예탁유효선량 환산계수
식 (13)에서 방사성 핵종 섭취량은 식 (14) 또는 식 (15)와 같이 섭취 후 경과시간 T에서 체내 조직 T내의 잔류방사능 MT(t)또는 일일 배설물 X 중의 방사능 MX (t)을 조직 T내의 방사능 잔류분율 mT(t)또는 배설물 X를 통한 일 일 방사능 배설분율 mX(t)로 각각 나누어 구할 수 있다[30].
(14)
· I : 방사성 핵종 섭취량
· MT(t) : 섭취 후 경과시간 t에서 체내 조직 T내의 잔류방사능
· mT(t) : 조직 T내의 방사능 잔류분율
(15)
· I : 방사성 핵종 섭취량
· MX(t) : 일일 배설물 X 중의 방사능
· mX(t) : 배설물 X를 통한 일일 방사능 배설분율
체내잔류분율 및 일일배설분율은 내부피폭선량 평가인자인 측정대상, 화합 물 형태, 흡수형태, 흡수율, AMAD, 섭취 후 경과시간 등에 따라 달라지게 된 다.
직접, 간접적으로 측정한 값이 동일하여도 작업환경 및 인체 생물학적 거 동에 따라 방사성핵종 섭취량은 다르게 평가된다. 또한 화합물의 형태, 흡수 형태, 흡수율, AMAD에 따라 섭취 당 예탁유효선량 환산계수의 차이가 있어 섭취량이 같더라도 예탁유효선량에 차이가 발생된다.
예탁유효선량은 여러 내부피폭선량 평가인자에 따라 차이가 발생되며 각각 에 인자에 의한 영향은 식 (16)과 식 (17)에 의하여 평가할 수 있다[29,30].
(16)
· Ip,a,f,d : 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성핵종 섭취량
· MB(t) : 방사성핵종 섭취 후 경과시간 t에서 바이오어세이 측정 댓상 B에서의 방사능 측정값
· p : 섭취경로
· a : 폐에서의 흡수형태
· f : 소화흡수율
· d : AMAD
· mBp,a,f,d(t) : 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성핵종 섭취 후 경과시
간 t에서 측정대상 B에서의 체내잔류분율 또는 일일배설분율
×
(17)· E50p,a,f,d : 방사성핵종 섭취량 Ip,a,f,d 에 의해 50년간 받는 예탁유효선량
· Ip,a,f,d : 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성핵종 섭취량
· e50p,a,f,d : 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성핵종의 예탁유효선량 환산 계수
여기서 MB (t)는 방사성핵종 섭취 후 경과시간 t에서 바이오어세이 측정대 상 B에서의 방사능(체내잔류방사능 또는 일일배설방사능) 측정값이고, p는 섭취경로(intake pathway), a는 폐에서의 흡수형태(absorption type), f는 소화흡수율(f1 value : fractional uptake of an element from the gastroin testinal tract), d는 AMAD, 그리고 mBp,a,f,d(t)는 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성핵종 섭취 후 경과시간 t에서 측정대상 B에서의 체내잔류분율 또 는 일일배설분율을 나타내고, Ip,a,f,d는 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성 핵종 섭취량을 뜻한다. 또한 e50p,a,f,d는 선량평가인자 p,a,f,d를 갖는 방사성 핵종의 예탁유효선량 환산계수 (Sv/Bq), 즉 단위 방사능(Bq) 섭취당 50년간 받는 유효선량이고, E50p,a,f,d은 방사성핵종 섭취량 Ip,a,f,d에 의해 50년간 받는 예탁유효선량(Sv) 이다[29,30,31,32].