Earticle

국제원자력기구(IAEA)에서 주관하는 국제비교프로그램 EMRAS-2(Environmental Modelling for RAdiation Safety, Phase 2)의 도시오염평가분과에서는 도시지역의 방사성핵종 거동 모델에 대한 평가능력의 시험과 향상을 위해 방사능사고 시나리오를 설계하였다. 모델간 예측결과의 비교를 위해 선정된 도시지역에서 방사능오염 사건이 발생한 계절(여름철, 겨울철) 및 사건이 발생한 당일의 강우조건(강우 없음, 약한 강우, 강한 강우)을 고려하였고, 각기 다른 피폭자 치에서의 다양한 대응행위에 대한 공기중 흡수선량률의 시간에 따른 변화를 분석하였다. 국내모델 METRO-K를 사용한 예측결과가 모델간 비교를 위해 도시오염평가분과에 제출되었다. 본 논문에서는 동 시나리오에 대해 METRO-K로 측한 결과의 일부로써 대상 도시지역에 위치한 24층 상업용 건물의 1층 실내에서의 대응행위에 따른 선량저감의 과를 제시하고 분석하였다. 평가 결과, 방사능오염 사건이 발생한 당일의 강우강도 및 계절에 따른 대응행위별 피폭저감 효과는 분명한 차이를 나타냈다. 이는 방사성핵종의 각기 다른 표면으로의 침적량과 침적 후 거동, 적용되는 대응행위에 대한 저감효과의 차이에 기인한 것으로 분석된다. 이러한 결과로 부터 만일의 원자력발전소 사고나 방사능분산 장치의 폭발 등과 같은 불의의 사건이 발생하여 도시지역에서 방사능오염이 발생될 경우, 방사능피폭에 따른 인체위해 뿐 아니라 경제·사회적 영향을 최소화하기 위해서는 사건이 일어난 시점의 계절 및 강우조건을 고려한 대응행위의 선택이 중요한 것으로 확인되었다.

The Urban Areas Working Group within the EMRAS-2 (Environmental Modelling for RAdiation Safety, Phase 2), which has been supported by the IAEA (International Atomic Energy Agency), has designed some types of accidental scenariosto test and improve the capabilities of models used for evaluation of radioactive contamination in urban areas. For the comparison of the results predicted from the different models, the absorbed doses in air were analyzed as a function of time following the accident with consideration of countermeasures to be taken. Two kinds of considerations were performed to find the dependency of the predicted results. One is the ‘accidental season’, i.e. summer and winter, in which an event of radioactive contamination takes place in a specified urban area. Likewise, the ‘rainfall intensity’ on the day of an event was also considered with the option of 1) no rain, 2) light rain, and 3) heavy rain. The results predicted using a domestic model of METRO-K have been submitted to the Urban Areas Working Group for the intercomparison with those of other models. In this study, as a part of these results using METRO-K, the countermeasures effectiveness in terms of dose reduction was analyzed and presented for the ground floor of a 24-story business building in a specified urban area. As a result, it was found that the countermeasures effectiveness is distinctly dependent on the rainfall intensity on the day of an event, and season when an event takes place. It is related to the different deposition amount of the radionuclides to the surfaces and different behavior on the surfaces following a deposition, and different effectiveness from countermeasures. In conclusion, a selection of appropriate countermeasures with consideration of various environmental conditions may be important to minimize and optimize the socio-economic costs as well as radiation-induced health detriments.

미국 원자력규제위원회(U. S. NRC)에서 개발한 PAVAN 프로그램을 사용하여 기상자료의 통계처리방법에 따른 원자력발전소의 수명기간 중 발생할 수 있는 가상 사고시 단기 대기확산인자 값의 영향을 분석하였다. 대기확산을 평가하기 위한 기본요소는 기상자료이며, PAVAN에서는 대기안정도에 대한 풍향과 풍속의 발생빈도를 나타내는 결합빈도분포 자료를 사용하여 평가한다. 고리와 월성 원자력발전소 부지에서 2006∼2010년까지 5년간 관측된 기상자료를 사용하여 풍속등급의 분류방법(U. S. NRC 권고와 균등발생빈도 분류방법)과 평가에 적용되는 기상자료의 통계처리기간(1년, 2년, 3년, 4년, 5년)에 따른 결합빈도분포자료를 작성하여 단기 대기확산인자를 평가하였다. 평가결과, 두 원자력발전소 부지 모두 풍속등급의 분류에 따른 단기 대기확산인자 값의 영향은 미미한 반면 평가에 적용되는 기상자료의 분석기간은 상대적으로 중요한 영향을 나타냈는데, 최대값과 최소값의 비는 1.5배 이상의 차이를 보였다.

A short-term atmospheric dispersion factor ( ) is an essential element for radiological dose assessment following a hypothetical accidental releases of light-water nuclear power plants. The U. S. NRC developed PAVAN program to comply with the U. S. NRC's Regulatory Guide 1.145. Meteorological data is an essential element for atmospheric dispersion, and PAVAN uses a joint frequency distribution data, which represents the occurrence probability of wind speed and wind direction for atmospheric stability. Using the meteorological data measured at Kori and Wolsung sites for the last 5 years (from 2006 to 2010), a variety of joint frequency distribution data were prepared to evaluate  values with different wind speed classifications (U. S. NRC's recommendation and even distribution of occurrence probability) and periods of meteorological data to be analyzed (1 year, 2 year, 3 year, 4 year, 5 year). As a result, it was found that the influence of the wind speed classification on  values is little, while the influence of the periods of meteorological data to be analyzed is relatively significant, representing more than 1.5 times in the ratio of maximum to minimum values.

방사선 노출은 해마 기능이상으로 인한 인지장애와 기억력 감퇴가 나타난다. 본 연구에서는 마우스에 방사선 노출(감마선 0.5 또는 2 Gy) 후 passive avoidance 및 object recognition test를 적용한 행동이상, apoptosis 측정 및 신경발생 관찰지표로서 Kiel 67 (Ki-67) 및 doublecortin (DCX)에 대한 면역염색 방법을 적용하여 diethyldithiocarbamate (DDC)의 학습기억 장애 경감효과를 관찰하였다. DDC는 방사선 조사 30분 전에 1회(체중 kg당 1,000 mg) 복강 내 주사하였다. Passive avoidance 및 object recognition test 결과, 정상대조군에 비해 방사선 단독조사군(2 Gy)에서 유의성 있는 학습기억 장애를 나타냈으며, 방사선 조사 후 12시간에 치아이랑 부위의 apoptosis 발생세포의 수가 증가하였고, Ki-67 및 DCX 양성세포의 수는 현저히 감소하였다. 방사선 노출 전 DDC 처리군에서는 유의성 있는 행동장애 완화, apoptosis 발생 감소가 관찰되었고, 평균치를 기준으로 Ki-67 및 DCX 양성세포의 수도 약간 증가하였다. DDC는 성숙마우스에서 방사선에 의한 해마 신경세포발생 및 학습기억 장애 개선효과가 있는 것으로 사료된다.

Evidence suggests that even low-dose irradiation can lead to progressive cognitive decline and memory deficits, which implicates, in part, hippocampal dysfunction in both humans and experimental animals. This study examined whether diethyldithiocarbamate (DDC) could attenuate memory impairment, using passive avoidance and object recognition test, and suppression of hippocampal neurogenesis, using the TUNEL assay and immunohistochemical detection with markers of neurogenesis (Kiel 67 (Ki-67) and doublecortin (DCX)) in adult mice treated with gamma radiation (0.5 or 2 Gy). DDC was administered intraperitonially at a dosage of 1,000 mg·kg-1 of body weight at 30 min. before irradiation. In passive avoidance and object recognition memory test, the mice, trained for 1 day after acute irradiation (2 Gy) showed significant memory deficits compared with the sham controls. The number of TUNEL-positive apoptotic nuclei in the dentate gyrus (DG) was increased 12 h after irradiation. In addition, the number of Ki-67- and DCX-positive cells were significantly decreased. DDC treatment prior to irradiation attenuated the memory defect, and blocked the apoptotic death. DDC may attenuate memory defect in a relatively low-dose exposure of radiation in adult mice, possibly by inhibiting a detrimental effect of irradiation on hippocampal neurogenesis.

국제방사선방호위원회(ICRP)는 2007년 발행된 ICRP 103 권고를 통해, 행위와 개입으로 대변되는 방사선방호 지침을 각 피폭상황 별로 적용하도록 변경하여 권고하였다. 이 지침에는 계획피폭상황에서 방사선방호 최적화의 수단으로 방사선작업종사자와 일반인에 대해 선원중심의 선량제약치(dose constraint)를 설정하여 운영하도록 권고하고 있다. 이 논문에서는 계획피폭상황에서 일반인 선량제약치를 설정하는데 필요한 국내 원전의 방사성물질의 배출량과 이에 따른 주변주민의 피폭방사선량 평가 결과를 분석하였다. 이를 바탕으로 국내 원전의 동일부지 내 복수호기 원전의 운영을 고려한 선량제약치 설정 방안을 제시하였다.

In the 2007 recommendation, the ICRP evolves from the previous process-based system of practices and intervention to the system based on the characteristics of radiation exposure situation. In addition, ICRP recommends the application of source-related dose constraints under the planned exposure situation as a tool for the optimization of protection to workers and the member of public. In this study, the analysis of radioactive effluents from Korean nuclear power plants and the public dose assessment were conducted in reference with the use of dose constraints. Finally, the measure to implement the dose constraints for the member of public was suggested taking into account multi-unit reactors operating at a single site in Korea.

국내에서는 2010년 말 기준으로 21기의 원전이 운전 중에 있다. 이에 따라 원전에서 배출되는 방사성유출물은 지속적으로 늘어나 2010년에는 547.12 TBq이 배출되었다. 국내원전의 기체와 액체 방사성유출물 배출량은 2001년에서 2010년까지 10년 동안 경수로원전의 경우에는 연평균 11.61 TBq/호기 수준으로 유지하고 있으며, 중수로원전의 경우 118.12 TBq/호기 수준으로 유지되고 있다. 이들 기체나 액체 방사성유출물의 배출 핵종의 대부분은 삼중수소로 나타났다. 이러한 배출경향과 분석 결과를 바탕으로 국내원전의 방사성유출물 관리에 대한 특성을 제시하였다.

As of the end of 2010, 21 nuclear power reactors were operating in Korea. Radioactive effluents from nuclear power plants (NPPs) had been increased continuously and the radioactivity of effluents released in 2010 was 547.12 TBq. From 2001 to 2010, the annual average radioactivity of gaseous and liquid effluents per reactor was 11.61 TBq for pressurized water reactor (PWR) plants and 118.12 TBq for PHWR (pressurized heavy water reactor) plants. Most of the radioactivity from gaseous and liquid effluents was came from 3H. Based on the results of release trends and analysis, effluents characteristics was suggested for the management of radioactive effluents from NPPs.

The use of GEANT4 simulation toolkit has increased in the radiation medical field for the design of treatment system and the calibration or validation of treatment plans. Moreover, it is used especially on calculating dose simulation using medical data for radiation therapy. However, using internal visualization tool of GEANT4 detector constructions on expressing dose result has deficiencies because it cannot display isodose line. No one has attempted to use this code to a real patient’s data. Therefore, to complement this problem, using the result of gMocren that is a three-dimensional volume-visualizing tool, we tried to display a simulated dose distribution and isodose line on medical image. In addition, we have compared cross-validation on the result of gMocren and GEANT4 simulation with commercial radiation treatment planning system. We have extracted the analyzed data of dose distribution, using real patient’s medical image data with a program based on Monte Carlo simulation and visualization tool for radiation isodose mapping.

알파, 베타핵종의 분리측정에 효과적인 저준위 액체섬광계수기를 이용하여 부산 금정구의 10지점을 선정하여 1년 동안 지하수 내 라돈농도의 변화를 측정하였다. 액체섬광계수기의 최적화된 측정방법을 결정하기 위하여 라듐-226의 표준선원을 이용하여 효율과 백그라운드의 관계를 나타내는 FM (Figure of Merit) 값이 최대가 되는 PSA 준위가 100에서 110범위에 있음을 확인하였다. 결정된 PSA 준위에서 측정된 부산 금정구 지역의 각 암석 분포에 대한 지하수 내 라돈의 평균 농도를 비교해보면, 흑운모화강암 지역은 191.39 Bq·L-1, 미문상화강암 지역은 141.88 Bq·L-1, 아다멜라이트 지역은 92.94 Bq·L-1, 안산암 지역은 35.35 Bq·L-1 순으로 나타났다. 조사지역의 10개 지점에서 1년간 정기적으로 측정된 라돈농도의 변화 양상을 살펴보면, 뚜렷하게 구분되는 특징적 계절적 변화양상이 나타나지 않고 있다. 지하수 내 라돈 농도와 수온, 기온, 대기압, 강수량의 상관성을 알아본 결과 각각에 대한 뚜렷한 연관성은 찾을 수 없었으며, 하나의 변수에 대해서가 아니라 보다 복합적 요인과 작용에 의해 변화한다고 판단된다.

In this paper, we measured the variations of radon concentrations in groundwater using low-level Liquid Scintillation Counter (LSC), an instrument for analyzing the alpha and beta radionuclides at its 10 sites around the Kumjung-Gu, north-western of Busan. Optimization of Pulse Shape Analyzer (PSA) to determinate the highest value of figure of merit (FM) was decided using Quantulus 1200 LSC with radium-226 source, the optimal PSA level was shown in the range of 100 to 110. The results show that the Minimum Detectable Activity (MDA) of radon concentrations is 0.61 Bq·L-1 for 20 minutes in PSA level. We find that the average radon concentration in groundwater is high in granitic rock area and low in volcanic rock area. (Biotite granite : 191.39 Bq·L-1, Micro graphic granite : 141.88 Bq·L-1, Adamellite : 92.94 Bq·L-1, Andesite (volcanic) : 35.35 Bq·L-1). No significant seasonal variation pattern is observed from the long-term variation analysis from 10 selected sites. We have not seen the significant correlation of radon concentration to groundwater temperature, atmospheric temperature, atmospheric pressure and rainfall. The concentration variation is probably caused by more complex factors and processes.

본 연구는 저선량율 방사선에 의한 급성독성을 조사하기 위해 BALB/c 마우스에게 낮은 선량율에 방사선을 만성 노출 후 일반증상과 체중, 장기중량, 부검소견, 혈액 및 뇨 검사를 통해 독성유무를 관찰하였다. 각각 암 수 20마리 마우스는 각 5마리씩 4군으로 분류하고, 3.49 mGy·h-1의 저선량율 방사선을 정상대조군, 0.02, 0.2, 2 Gy를 각각 5.7시간, 2.4일, 24일 간 지속적으로 노출시키고 조사 후 1일에 마우스를 희생하여 독성을 평가하였다. 저선량율 방사선은 최고선량의 (2 Gy) 노출에도 사망률, 임상증상, 체중, 사료와 음수 섭취량, 뇨검사, 혈청 생화학에서 독성이 관찰되지 않았다. 하지만 고환, 난소, 자궁을 포함한 생식 장기는 방사선량 의존적으로 장기의 무게가 감소되었으나, 다른 장기의 무게 변화는 관찰되지 않았다. 모든 방사선 조사군에서 혈액학적인 부작용은 관찰되지 않았고, 단지 호중구수가 노출선량에 의존적으로 증가하였다. 이번 실험결과 마우스에서 저선량율 방사선 노출은 최고 선량인 2 Gy의 노출에 다른 부작용은 관찰되지 않았으나, 암컷 수컷의 생식장기에 무게 감소가 관찰되었다.

The present study was performed to investigate the toxicity of low-dose-rate irradiation in BALB/c mice. Twenty mice of each sex were randomly assigned to four groups of five mice each and were exposed to 0 (sham), 0.02, 0.2, or 2 Gy, equivalents to low-dose-rate irradiation to 3.49 mGy·h-1. Urine, blood, and blood biochemistry were analyzed, and organ weight was measured. The low-dose-rate irradiation did not induce any toxicologically significant changes in mortality, clinical signs, body weight, food and water consumption, urinalysis, and serum biochemistry. However, the weights of reproductive organs including the testis, ovary, and uterus decreased in a dose-dependent manner. Irradiation at 2 Gy significantly decreased the testis, ovary, and uterus weights, but did not change the weights of other organs. There were no adverse effects on hematology in any irradiated group and only the number of neutrophils increased dose dependently. The low-dose-rate irradiation exposure did not cause adverse effects in mice at dose levels of 2 Gy or less, but the reproductive systems of male and female mice showed toxic effects.