KR102635737B1 - 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도를 모니터링하기 위한 시스템을 이용함에 있어 계측기의 실시간 계수 효율을 교정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방법은 (S1) 해수 중 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 단계, (S2) 상기 (S1)으로부터 계산된 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 수득하는 단계, 및 (S3) 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율의 상관 관계식에 상기 (S2)에서 수득된 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 수득하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도를 모니터링하기 위한 시스템을 이용함에 있어 계측기의 실시간 계수 효율을 교정하기 위한 방법에 관한 것이다.
전세계적으로 후쿠시마 원전사고 이후 자국으로의 오염수 유입을 감시할 목적으로 수중방사선계측시스템을 운영하고 있다. 방사선 검출기의 종류는 일반적으로 NaI(Tl) 섬광체 기반으로 구성되며, 대부분 부이 및 항만 방파제 구조물에 방사선 검출기를 고정하여 수중 방사선 계측 시스템을 운영하고 있다.
최근 후쿠시마 원전 오염수 방류 결정 등에 따른 대국민적 불안감이 고조됨에 따라 국내 해양환경의 오염 여부에 대한 실시간 감시의 중요성이 대두되고 있는 실정이며, 현재 수중방사선계측기를 이용하여 해수 중 방사능 오염 정도를 파악하는데 가장 큰 장애 요인은 계수 효율과 관련되어 있다.
첫 번째로 Cs-137 등의 특정 핵종의 해수 중 방사능 농도를 평가하기 위해서 방사선검출기를 이용하여 측정된 Cs-137 감마선(662keV)의 계수율로부터 방사능으로 환산하기 위한 계수 효율 인자를 도출하기 위한 방법이 개발되어야 한다.
두 번째로 효율적인 현장 수중 감시를 위해서는 계수 효율 인자 값이 높은 방사선 검출 시스템을 구성해야 한다. 계수 효율 인자 값은 사용하는 검출기의 종류 및 측정기하(geometry)에 따라 정해지는 값으로서 적절한 수중 감시를 위해서는 고효율의 검출기를 사용하는 것이 바람직하다.
그러나 첫 번째 계수 효율 인자를 도출하는 방법은 해양환경을 대표할 수 있는 표준선원의 부재로 적절한 방법론이 부재한 실정이다. 현재 대부분의 해수 중 방사선감시에서는 몬테카를로 방법을 이용한 이론적인 계수 효율 값을 사용하고 있지만 이 이론적인 값에 대한 실험적 검증은 요원한 상황이다.
이에 따라 본 발명의 발명자들은 현재 운영되고 있는 대부분의 해수 중 방사선 감시 시스템으로서 몬테카를로 방법을 이용하는 시스템에 있어서, 이론적인 계수 효율 값을 검증하기 위한 교정 방법을 개발하고자 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법 및 이에 의한 해수 중 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 시스템을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은 해수 중 염도로부터 실험적 계수 효율을 유도하고, 이를 이론적인 몬테카를로 방법의 계수 효율과 비교 검증함으로써 이론적인 계수 효율 값을 교정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일 측면은 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법으로서, 다음의 단계를 포함하는 교정 방법을 제공한다:
(S1) 해수 중 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 단계,
(S2) 상기 (S1) 으로부터 계산된 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 수득하는 단계, 및
(S3) 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 상관 관계식에 상기 (S2)에서 수득된 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 수득하는 단계.
본 발명의 다른 측면은 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 시스템으로서 다음을 포함하는 교정 시스템을 제공한다:
해수 중 염도를 측정하는 염도 측정부,
상기 염도 측정부에 의해 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 해수 중 K-40의 방사능 농도 계산부,
상기 해수 중 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 계산하는 실시간 K-40 계수 효율 도출부 및
사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 상관 관계식에 상기 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 계산하는 실시간 계수 효율 도출부.
본 발명은 해수 중 염도 및 천연의 방사성 핵종인 K-40 감마선(1461keV)의 계수율을 이용하여 수중 방사선 감시기의 실험적 계수 효율을 유도하고 이를 이론적 몬테카를로 방법의 계수 효율과 비교검증함으로써, 이론적인 계수 효율 유도 과정의 타당성을 입증하는 효과를 나타낼 수 있다.
구체적으로, K-40 감마선은 해수 모니터링 과정에서 항상 측정될 수 있기 때문에 간단한 염도 측정 방법을 해수 중 방사능 농도의 모니터링 시스템과 연계함으로써 실시간으로 K-40 감마선의 계수 효율을 실험적으로 측정할 수 있다. 이때 K-40 감마선에 대한 실험적인 계수 효율 값과 몬테카를로 방법에 의한 이론적인 계수 효율 값이 유사하다면 몬테카를로 방법에 의한 대상 방사성 핵종에 대한 이론적인 계수 효율 값의 타당성을 입증할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
따라서 본 발명은 수중 방사선 감시기에서 Cs-137 등 다양한 인공 방사성 핵종들에 대한 이론적인 계수 효율과 K-40의 계수 효율 비를 유도함으로써 실험적으로 측정된 K-40의 계수 효율로부터 Cs-137 등 다양한 인공 핵종들의 계수 효율을 실시간으로 유도할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
특히, 본 발명은 별도의 표준 선원을 이용하지 않고, 수중 방사선 감시기에 의해 항상 측정되는 K-40의 감마 피크와 감시기 주변 염도로부터 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 방사선 계측기를 이용하여 해수의 방사능 측정 스펙트럼(위) 및 담수의 방사능 측정 스펙트럼(아래)이다. 빨간색으로 표시되는 부분은 K-40의 ROI 영역을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 이론적인 K-40의 계수 효율과 주요 방사성 핵종에 대한 이론적 계수 효율을 계산하기 위한 일련의 절차의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 부산항만공사 내 부산시에서 운용중인 해수 모니터링 시스템(좌)과 시스템을 통해 측정된 해수 스펙트럼 및 담수 스펙트럼(우)을 나타낸다.
도 5는 해수 모니터링 시스템의 전산 모사 기하(좌)와 전산 모사 결과 스펙트럼(우)을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 방사선 계측기를 이용하여 해수의 방사능 측정 스펙트럼(위) 및 담수의 방사능 측정 스펙트럼(아래)이다. 빨간색으로 표시되는 부분은 K-40의 ROI 영역을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 이론적인 K-40의 계수 효율과 주요 방사성 핵종에 대한 이론적 계수 효율을 계산하기 위한 일련의 절차의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 부산항만공사 내 부산시에서 운용중인 해수 모니터링 시스템(좌)과 시스템을 통해 측정된 해수 스펙트럼 및 담수 스펙트럼(우)을 나타낸다.
도 5는 해수 모니터링 시스템의 전산 모사 기하(좌)와 전산 모사 결과 스펙트럼(우)을 나타낸다.
도 1에는 본 발명의 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법의 흐름도를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법은 다음의 단계를 포함한다.
(S1) 해수 중 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 단계,
(S2) 상기 (S1)으로부터 계산된 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 수득하는 단계, 및
(S3) 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 상관 관계식에 상기 (S2)에서 수득된 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 수득하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 상관 관계식은 하기 식 1로 표현되는 것일 수 있다.
[식 1]
(상기 식 1에서,
εi는 대상 방사성 핵종의 실시간 계수 효율이며,
εi,s는 대상 방사성 핵종의 이론적 계수 효율이며,
εK-40,s는 K-40의 이론적 계수 효율이며,
εK-40은 K-40의 실시간 계수 효율임.)
먼저, (S1) 단계는 해수 중의 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 단계이다.
해수 중에는 칼륨 원소가 항상 포함되어 있을 수밖에 없고, 해수 중의 염도 값으로부터 칼륨 원소 중 방사성 원소인 K-40의 방사능 농도를 도출할 수 있다. 구체적으로, 측정 대상의 해수 중 염분 내 칼륨(K)의 분율, 칼륨 내 방사성 칼륨인 K-40의 분율 및 해수의 밀도로부터 K-40의 단위 체적량을 도출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 일반적으로 해수 중 염분의 1.1%는 칼륨(K)이 구성한다는 사실에 의해, 상기 (S1) 단계는 (S1-1) 해수에서 측정된 염도로부터 하기 식 (a)에 의해 해수 중 칼륨(K)의 단위 체적량(C(K))을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
[식 (a)]
(상기 식 (a)에서, ρ는 해수 밀도, S는 해수 염도임.)
본 발명의 일 실시예에서, 일반적으로 칼륨(K) 중 방사성 칼륨(K-40)의 함유량이 0.0117%이라는 사실과 해수 밀도가 1027 Kg/m3이라는 사실에 의해, 상기 (S1) 단계는 (S1-2) 상기에서 얻어진 칼륨(K)의 단위 체적량(C(K))으로부터 하기 식 (b)에 의해 해수 중 방사성 칼륨인 K-40의 단위 체적량(C(40K))을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
[식 (b)]
(상기 식 (b)에서, S는 해수 염도임.)
본 발명의 일 실시예에서, 상기 (S1) 단계는 (S1-3) 상기에서 얻어진 단위 체적량(C(40K))으로부터 하기 식 (c)에 의해 단위 체적 당 K-40의 방사능 농도(γ(Bq/m3))를 얻는 단계를 포함할 수 있다.
[식 (c)]
(상기 식 (c)에서, t1/2 는 K-40의 반감기이며, MB는 K의 분자량이며, NA는 아보가드로 수를 나타냄.)
본 발명의 일 실시예에서, 상기 식 (c)에서, t1/2 = 1.2504 x 109 years, MB=39.098, NA=6.023 x 1023 molecules/mol일 수 있다.
이상의 방법에 따라서 해수 중 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도의 계산 값이 도출될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (S1) 단계는 염도 측정 장치를 이용하여 해수 중의 염도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 염도 측정 장치는 방사능 농도를 측정하고자 하는 해수 중의 염도를 측정할 수 있는 장치라면 특별히 제한되지 않는다.
다음으로, (S2) 단계는 상기 (S1)으로부터 계산된 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 수득하는 단계이다.
상기에서 도출된 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 수득하기 위해서 해수 중의 K-40의 순계수율을 측정이 필요하다. 해수 중의 K-40의 순계수율을 측정하기 위해서, 상기 (S2) 단계는 (S2-1) 방사선 계측기로부터 해수 방사선의 측정 스펙트럼을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (S2) 단계는 방사선 계측기로부터 해수 감마선 에너지 스펙트럼을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (S2-1) 단계에 앞서 방사선 계측기를 이용하여 해수의 방사선을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 2에는 방사선 계측기를 이용하여 해수의 방사능 측정 스펙트럼(위) 및 담수의 방사능 측정 스펙트럼(아래)이 도시되어 있다. 도 2에서 빨간색으로 표시되는 부분은 K-40의 ROI 영역을 나타낸다.
상기 (S2-1) 단계에서 식 [(해수 측정 스펙트럼 계수) - (담수 측정 스펙트럼 계수)]을 이용하여 K-40의 ROI의 순계수를 얻을 수 있다.
상기 (S2-1) 단계에서 방사선 계측 시 측정시간 값을 이용하면, 상기 (S2) 단계는 (S2-2) 하기 식 (d)에 의해 해수 중 K-40의 순계수율(n'(E))을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
[식 (d)]
(상기 식 (d)에서, 순계수는 식 [(해수 측정 스펙트럼 계수) - (담수 측정 스펙트럼 계수)]으로부터 도출된 값을 나타냄.)
이상의 방법에 따라서 상기 (S1) 단계에 의해 해수 중 K-40의 실시간 방사능 농도가 도출되었으므로, 상기 (S2) 단계는 (S2-3) 상기 K-40의 실시간 방사능 농도(Bq/Kg)와 상기 (S2-1) 단계에 의해 얻어진 K-40의 순계수율(cps)로부터 하기 식 2에 의해 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율(εK-40, cps/(Bq/Kg))을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
[식 2]
εK-40 = [해수 중 K-40의 순계수율(n'(E))]/[해수 중 K-40의 방사능 농도]
다음으로, (S3) 단계는 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율의 상관 관계식에 상기 (S2)에서 수득된 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 수득하는 단계이다.
도 3에는 이론적인 K-40의 계수 효율과 주요 방사성 핵종에 대한 이론적 계수 효율을 계산하기 위한 일련의 절차의 흐름도가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 K-40의 이론적 계수 효율을 확보하기 위해 다음과 같은 단계를 수행할 수 있다:
(S3-1) 전산모사를 위해 해수 감시기 하에서 MCNP(Monte Carlo N-Particle) 모델링을 수행하는 단계.
(S3-2) 이론적인 단위 질량 당 K-40 방사능을 해수 감시기 내에 균일하게 분포시켜 전산 모사를 수행하는 단계.
(S3-4) 상기 K-40의 반응 함수 값을 상기에서 분포시킨 K-40의 방사능 농도로 나누어 이론적인 K-40의 계수 효율(εK-40, s)을 계산하는 단계.
(S3-5) 상기 (S2) 단계에서 수득한 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율과 이론적인 K-40의 계수 효율을 비교하여 그 비율인 X = 의 오차가 10% 이내인 경우 다음 단계로 넘어가고, 오차가 10%를 넘어가는 경우 전산모사를 다시 수행하여 오차가 10% 이내가 되도록 반복하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 대상 방사성 핵종에 대한 이론적 계수 효율을 확보하기 위해 다음과 같은 단계를 수행할 수 있다:
(S3-6) 대상 방사성 핵종, 예를 들어 Co-60, Co-57, Cs-137, Cs-134, Sn-113, Y-88등과 같은 대상 감마선 핵종에 대하여 해수에 균일 하게 분포시켜서 몬테카를로 전산 모사를 수행하는 단계.
(S3-7) 대상 방사성 핵종에 대한 이론적인 반응 함수(n'(E)i,s)를 도출하는 단계.
(S3-8) 상기 대상 방사성 핵종의 반응 함수 값을 상기에서 분포시킨 대상 방사성 핵종의 방사능 농도로 나누어 이론적인 대상 방사성 핵종의 계수 효율(εi,s)을 계산하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 있어서, K-40의 이론적 계수 효율과 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율로부터 상기 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 이론적 효율비()가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이론적 효율비는 실험적 효율비는 동일할 것이므로(), 이를 통해 하기 식 1과 같이 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율의 상관 관계식을 도출할 수 있다.
[식 1]
(상기 식 1에서,
εi는 대상 방사성 핵종의 실시간 계수 효율이며,
εi,s는 대상 방사성 핵종의 이론적 계수 효율이며,
εK-40,s는 K-40의 이론적 계수 효율이며,
εK-40은 K-40의 실시간 계수 효율임.)
본 발명의 해수 중 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 시스템은 해수 중 염도를 측정하는 염도 측정부;
상기 염도 측정부에 의해 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 해수 중 K-40의 방사능 농도 계산부; 상기 해수 중 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 계산하는 실시간 K-40 계수 효율 도출부; 및 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 상관 관계식에 상기 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 계산하는 실시간 계수 효율 도출부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실시간 계수 효율 도출부는 상기 식 1에 의해 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 계산하는 것일 수 있다.
상기 실시간 계수 효율의 교정 시스템의 구현 방법은 상술한 교정 방법을 원용한다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명한다.
부산항에 설치된 해수 모니터링 시스템(NaI(Tl))을 이용하여 K-40의 실시간 계측 효율과 이론적 계수 효율을 비교하였다.
도 4에는 부산항만공사 내 부산시에서 운용중인 해수 모니터링 시스템(좌)과 시스템을 통해 측정된 해수 스펙트럼 및 담수 스펙트럼(우)이 각각 도시되어 있다.
상기 시스템 내 염도 측정부를 이용하여 측정한 해수 중 염도는 약 25 psu 이었으며, 하기 식 (a), 식 (b) 및 식 (C)를 통해 해수 중 K-40의 방사능 농도 값으로서 8948.71 Bq/m3, 8.713 Bq/Kg 를 도출하였다.
[식 (a)]
[식 (b)]
(상기 식 (a) 및 식 (b)에서 ρ는 해수 밀도, S는 해수 염도임.)
[식 (c)]
(상기 식 (c)에서, t1/2 = 1.2504 x 109 years, MB=39.098, NA=6.023 x 1023 molecules/mol임.)
다음으로, 도 4의 우측에 도시된 해수 측정 스펙트럼과 담수 측정 스펙트럼의 K-40의 ROI 값으로부터 해수 중 K-40의 순계수 값으로서 160 count를 도출하고, 측정시간 15분을 나누어 순계수율 0.1778 cps를 도출하였다.
해수 모니터링 시스템의 해수 용량으로서 1.6077 m3, 1651.1079 Kg을 앞서 도출한 해수 중 K-40의 방사능 값에 대입한 후, 해수 중 K-40의 순계수율을 해수 중 K-40의 방사능 농도로 나눠줌으로써 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율 0.0204 cps/(Bq/Kg)을 도출하였다.
도 5에는 해수 모니터링 시스템의 전산 모사 기하(좌)와 전산 모사 결과 스펙트럼(우)가 도시되어 있다.
전산모사 결과를 통해 K-40의 이론적 순 계수 효율 0.0001147 count/dps 을 도출하고, 여기에 K-40의 감마 일드 0.1055 dps/Bq 을 곱하여서 K-40의 이론적 효율 1.217 x 10-5 cps/Bq 을 도출한 후 여기에 해수 모니터링 시스템 해수 용량 1651.1079 Kg을 곱하여 주어서 K-40의 이론적 계수 효율 0.01999 cps/(Bq/Kg)을 도출하였다.
상기에서 수득한 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율 값과 K-40의 이론적 계수 효율 값은 약 2% 차이를 나타내 이론적인 전산모사가 실제 상황을 잘 모사하고 있음을 확인하였다.
위와 같은 전산모사를 통해 대상 방사성 핵종에 대한 이론적 계수 효율을 수득함으로써, 상기 식 1에 따라 해수 중 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 도출할 수 있음을 확인하였다.
Claims (9)
- 해수 중의 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 방법으로서,
(S1) 해수 중 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 단계,
(S2) 상기 (S1)으로부터 계산된 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 수득하는 단계, 및
(S3) 사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율의 상관 관계식에 상기 (S2)에서 수득된 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 수득하는 단계를 포함하고,
상기 (S2) 단계는 다음의 단계를 포함하는, 방법:
(S2-1) 방사선 계측기로부터 해수 방사선의 측정 스펙트럼을 얻는 단계,
(S2-2) 하기 식 (d)에 의해 해수 중 K-40의 순계수율(n'(E))을 얻는 단계, 및
[식 (d)]
,
(여기서, 순계수 = 해수 측정 스펙트럼 계수 - 담수 측정 스펙트럼 계수.)
(S2-3) 하기 식 2에 의해 해수 중 K-40의 실시간 K-40 계수 효율(εK-40)을 얻는 단계.
[식 2]
εK-40 = [해수 중 K-40의 순계수율(n'(E))]/[해수 중 K-40의 방사능 농도] - 청구항 1에 있어서,
(S1) 단계는 다음의 단계를 포함하는, 방법:
(S1-1) 해수에서 측정된 염도로부터 하기 식 (a)에 의해 해수 중 칼륨(K)의 단위 체적량(C(K))을 얻는 단계,
[식 (a)]
(여기서, ρ는 해수 밀도, S는 해수 염도임)
(S1-2) 상기 (S1-1) 단계에서 얻어진 칼륨(K)의 단위 체적량으로부터 하기 식 (b)에 의해 해수 중 방사성 칼륨인 K-40의 단위 체적량(C(40K))을 얻는 단계, 및
[식 (b)]
(S1-3) 상기 (S1-2) 단계에서 얻어진 K-40의 단위 체적량으로부터 하기 식 (c)에 의해 단위 체적 당 K-40의 방사능 농도(γ(Bq/m3))를 얻는 단계.
[식 (c)]
(상기 식 (c)에서, t1/2 = 1.2504 x 109 years, MB=39.098, NA=6.023 x 1023 molecules/mol임.) - 삭제
- 청구항 2에 있어서,
상기 대상 방사성 핵종의 이론적 계수 효율(εi,s) 및 상기 K-40의 이론적 계수 효율(εK-40,s)은 각각 독립적으로 몬테카를로 전산모사 방법을 통해 산출되는 것인 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율의 상관 관계식은 전산모사를 통해 상기 K-40의 이론적 계수 효율을 도출하는 단계를 포함하여 확보된 것인 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율의 상관 관계식은 전산모사를 통해 상기 대상 방사성 핵종의 이론적 계수 효율을 도출하는 단계를 포함하여 확보된 것인 방법. - 해수 중 대상 방사성 핵종의 방사능 농도의 모니터링 시스템을 위한 실시간 계수 효율의 교정 시스템으로서,
해수 중 염도를 측정하는 염도 측정부;
상기 염도 측정부에 의해 측정된 염도로부터 K-40의 실시간 방사능 농도를 계산하는 해수 중 K-40의 방사능 농도 계산부;
상기 해수 중 K-40의 실시간 방사능 농도로부터 해수 중 K-40의 실시간 계수 효율을 계산하는 실시간 K-40 계수 효율 도출부; 및
사전에 확보된 K-40의 이론적 계수 효율 및 대상 방사성 핵종에 대한 계수 효율의 상관 관계식에 상기 K-40의 실시간 계수 효율을 대입하여 대상 방사성 핵종에 대한 실시간 계수 효율을 계산하는 실시간 계수 효율 도출부;를 포함하고,
상기 실시간 K-40 계수 효율 도출부는 다음의 단계에 의하여 실시간 K-40 계수 효율을 도출하는 것인, 실시간 계수 효율의 교정 시스템:
(S2-1) 방사선 계측기로부터 해수 방사선의 측정 스펙트럼을 얻는 단계,
(S2-2) 하기 식 (d)에 의해 해수 중 K-40의 순계수율(n'(E))을 계산하는 단계, 및
[식 (d)]
,
(여기서, 순계수 = 해수 측정 스펙트럼 계수 - 담수 측정 스펙트럼 계수.)
(S2-3) 하기 식 2에 의해 해수 중 K-40의 실시간 K-40 계수 효율(ε을 계산하는 단계.
[식 2]
εK-40 = [해수 중 K-40의 순계수율(n'(E))]/[해수 중 K-40의 방사능 농도]
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