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국내 유통중인 원료물질 및 공정부산물의 물리화학적 및 방사선적 특성데이터베이스 구축
임충섭,임종명,박지영,정근호,김창종,장병욱,지영용 한국방사성폐기물학회 2016 방사성폐기물학회지 Vol.14 No.4
To evaluate the physicochemical and radiological properties of raw materials and by-products in domestic distribution, about 220 samples with 16 species were prepared. We measured the energy spectrum and the chemical content, such as U, Th, and K, using a LaBr3 scintillation detector and ED-XRF. In addition, HPGe detector was used to analyze the radioactivity of 234Th, 234mPa, and 214Bi in uranium decay series and 228Ac, 212Pb, and 208Tl in thorium decay series, and 40K. The correlation between characteristic variables, such as the count rate in several ROIs, chemical content, and radioactivity, was assessed to infer the radioactivity of natural radionuclides through a rapid screening method. Based on the results, a characteristic database for raw material and by-product in domestic distribution was established and it will provide useful information in the analysis procedure and improve the accuracy and reproducibility in the analysis of natural radionuclides. 국내 유통중인 다양한 형태의 원료물질 또는 공정부산물들에 대한 물리적, 화학적 및 방사선적 특성을 평가하기 위해 약 220 여 개, 총 16 종의 표본 시료를 선정하였다. 해당 시료들에 대하여 LaBr3 섬광검출기를 이용한 에너지 스펙트럼 측정과 에너지 분산형 X-선 형광 분광기를 이용한 U, Th, K와 물질의 주요 성분 분석을 수행하였다. 그리고 HPGe 검출기를 이용하여234Th, 234mPa 및 214Bi 등의 우라늄 붕괴계열 핵종들과 228Ac, 212Pb 및 208Tl 등의 토륨 붕괴계열 핵종들 그리고 40K 등의 방사능농도를 분석함으로써 원료물질 및 공정부산물의 특성에 관한 기초자료를 수집하였다. 추가적으로 ROI구간별 계수율과 원소성분함량, 방사능농도와 같은 특성변수들 간의 상관관계를 분석함으로써 스크리닝 장비를 이용한 방사능 농도 분포 유추가능성을 평가하였다. 본 연구에서 구축된 특성 데이터베이스는 천연방사성핵종 분석을 위한 절차 및 방법을 수립하는데 유용한 정보를 제공하고, 천연방사성핵종 분석에 대한 정확성 및 재현성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
감마분광분석을 이용한 원료물질 및 공정부산물 중 226Ra 신속분석방법
임충섭,정근호,김창종,지영용 한국방사성폐기물학회 2017 방사성폐기물학회지 Vol.15 No.1
A gamma-ray peak of 226Ra (186.2 keV) overlaps with one of 235U (185.7 keV) in a gamma-ray spectrometry system. Though reference peaks of 235U can be used to correct the peak interference of 235U in the analysis of 226Ra, this requires a complicated calculation process and a high limit of quantitation. On the other hand, evaluating 226Ra using the correction constant in the overlapped peak can make a rapid measurement of 226Ra without the complicated calculation process as well as overcome the disadvantage in the indirect measurement of 214Bi, which means the confinement of 222Rn gas in a sample container and a time period to recover the secular equilibrium. About 93 samples with 6 species for raw-materials and by-products were prepared to evaluate the activity of 226Ra using the correction constant. The results were compared with the activity of 214Bi, which means the indirect measurement of 226Ra, to validate the method of the direct measurement of 226Ra using the correction constant. The difference between the direct and indirect measurement of 226Ra was generally below about ± 20%. However, in the case of the phospho gypsum, a large error of about 50% was found in the comparison results, which indicates the disequilibrium between 238U and 226Ra in the materials. Application results of the contribution ratio of 226Ra were below about ± 10% . The direct measurement of 226Ra using the correction constant can be an effective method for its rapid measurement of raw materials and by-products because the activity of 226Ra can be produced with a simple calculation without the consideration of the integrity of a sample container and the time period to recover the secular equilibrium. 감마분광분석 시스템 상에서는 226Ra(186.2 keV)과 235U(185.7 keV)가 방출하는 감마선 에너지의 피크 중첩이 발생한다. 226Ra의 직접분석을 위해서는 중첩된 피크로부터 235U의 기여를 제거해주거나 보정상수를 이용하여 실제 226Ra의 방사능 값으로 보정 해주어야 한다. 235U가 방출하는 다른 감마선 피크를 참조하여 235U의 기여를 제거할 경우 복잡한 수계산이 필요하며, 참조피크에서 기인하는 큰 불확도로 인해 높은 정량한계를 갖는다. 반면에 보정상수를 이용하여 226Ra을 평가할 경우 간단한 계산으로 평가가 가능하며, 간접측정시 요구되는 222Rn의 용기건전성과 방사평형 복구기간이 필요하지 않아 226Ra의 신속 측정시 유용한 방법이다. 따라서 해당 방법을 통해 원료물질 3종과 공정부산물 3종, 총 93여개 시료에 대해서 보정상수로 산출된 226Ra의 방사능 농도와 방사평형 된 214Bi의 방사능 농도의 비교를 통해 유효성을 확인하였다. 대부분 ± 20% 내에서 유효하였지만 인산석고의 경우 약 50%의 오차를 보였다. 이는 보정상수를 유도하기 위한 가정 중 238U과 226Ra의 방사평형 관계가 달라진 것으로 판단된다. 특이성을 반영한 보정상수를 적용하여 226Ra의 방사능 농도에 대한 유효성을 평가한 결과 약 ±10%로 좀 더 정밀한 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 산출된 보정상수를 통한 226Ra의 방사능 농도 평가 방법은복잡한 수계산이 필요하지 않고 용기선택으로부터 자유로우며 방사평형 복구를 위한 기간이 필요하지 않아 원료물질 및 공정부산물의 226Ra의 신속한 농도 분포 평가시 유효한 방법이다.
감마분광분석을 이용한 원료물질 및 공정부산물 중 <sup>226</sup>Ra 신속분석방법
임충섭,정근호,김창종,지영용,Lim, Chung-Sup,Chung, Kun-Ho,Kim, Chang-Jong,Ji, Young-Yong 한국방사성폐기물학회 2017 방사성폐기물학회지 Vol.15 No.1
A gamma-ray peak of $^{226}Ra$ (186.2 keV) overlaps with one of $^{235}U$ (185.7 keV) in a gamma-ray spectrometry system. Though reference peaks of $^{235}U$ can be used to correct the peak interference of $^{235}U$ in the analysis of $^{226}Ra$, this requires a complicated calculation process and a high limit of quantitation. On the other hand, evaluating $^{226}Ra$ using the correction constant in the overlapped peak can make a rapid measurement of $^{226}Ra$ without the complicated calculation process as well as overcome the disadvantage in the indirect measurement of $^{214}Bi$, which means the confinement of $^{222}Rn$ gas in a sample container and a time period to recover the secular equilibrium. About 93 samples with 6 species for raw-materials and by-products were prepared to evaluate the activity of $^{226}Ra$ using the correction constant. The results were compared with the activity of $^{214}Bi$, which means the indirect measurement of $^{226}Ra$, to validate the method of the direct measurement of $^{226}Ra$ using the correction constant. The difference between the direct and indirect measurement of $^{226}Ra$ was generally below about ${\pm}20%$. However, in the case of the phospho gypsum, a large error of about 50% was found in the comparison results, which indicates the disequilibrium between $^{238}U$ and $^{226}Ra$ in the materials. Application results of the contribution ratio of $^{226}Ra$ were below about ${\pm}10%$. The direct measurement of $^{226}Ra$ using the correction constant can be an effective method for its rapid measurement of raw materials and by-products because the activity of $^{226}Ra$ can be produced with a simple calculation without the consideration of the integrity of a sample container and the time period to recover the secular equilibrium.