삼중수소 분석
개요
- 삼중수소는 경수로(PWR) 원전의 운영에 의해 배출되는 방사성물질 가운데 가장 많은 부분을 차지하고 있어 원전 주변지역 환경방사능 감시의 주요 대상 핵종이다.
- 일반적으로 삼중수소는 자연상태에서 우주선(宇宙線, cosmic rays)에 의한 대기의 방사화로 생성되며, 그 외 인위적 요인으로는 과거 대기권에서의 핵실험과 원자력발전소의 운영으로 인한 기체·액체 방출에 의한 것이다.
- 삼중수소의 방사성 특징으로 반감기는 12.35년 이며, 양성자 1개와 중성자 2개로 이루어진 수소의 방사성동위원소이다. 순베타 -붕괴 후 헬륨으로 변환되며 방출 베타 입자의 최대 운동에너지는 18.6keV이다.
- 환경 중의 삼중수소는 대부분 산소와 반응하여 물(HTO) 형태로 존재하며 전체 방사성 피폭의 90% 정도를 기여한다. 일반 물, 수증기과 동일한 환경거동을 하며 인체 내 생물학적 반감기는 10일 정도이다. 또한 흡수된 삼중수소(HTO)는 체내의 탄소와 직접 결합하거나, 탄소나 산소와 결합하고 있는 수소 원자와 교환되어 메탄(OBT) 형태로 조직내에 결합한다. 이 경우 생물학적 반감기는 21~76일 정도이다.
- 대기중에 존재하는 삼중수소의 거동은 대부분 강수에 의해 표층토양으로 이동되어 토양층에 확산되며, 대기중 삼중수소 농도는 기상조건, 토양표면으로 부터의 증발, 수증기와의 상호교환 작용 등에 의해 수시로 변한다.
액체섬광 계수기
![액체섬광계수기 사진](/images/contents/at4_img1.jpg)
액체섬광계수기는 여기 작용을 이용한 검출기로 섬광체가 삼중수소 베타방출 에너지를 흡수하여 광자(photon)를 생성하고, 두 개의 PMT(Photo Multiplier Tube : 광전자증배관)가 동시에 독립적인 전기 펄스를 생성한다. 생성된 펄스의 전기적 잡음 제거 및 증폭기를 통해 증폭한 후 빛을 계수(counting)하여 방사선을 가진 물질의 에너지 크기와 양을 측정하는 기기이다.
물시료(증류법)
-
1채취된 시료는 이물질 제거를 위해 Pore size 0.2μm MEMBRANE 필터를 사용한 진공여과장치로 시료 300mL 이상 여과한다.
-
2여과된 시료 200mL과 magnetic stirrer를 비커에 넣어 교반기에서 약 500~600rpm으로 교반한다.
-
3시료내의 유기물을 제거하기 위해서 과망간산칼륨(KMnO4)시약 0.2g(0.1g/100mL)을 넣고 충분히(약 5분) 교반한다.
-
4과망간산칼륨을 넣으면 시료가 보라색으로 바뀌면서 유기물이 제거된다.
-
5시료내의 염분을 제거하기 위해 과산화나트륨(Na2O2) 시약 100mL당 담수는 0.1g, 해수는 1g를 넣어 약 5분간 교반시킨다. 이때 다량의 염소기체(Cl2)가 발생하므로 주의한다.
-
6교반된 시료는 공침시킨 후 맑은 상등액 100mL 이상을 분취하여 증류 용기에 옮겨서 가열 증류 시키고 냉각수를 흘려준다. 이때 증류기 온도는 시료가 끓지 않을 정도로 유지하며, 최초 증류 시료 30~50mL는 버린다.
-
7증류 시료 50mL를 받아 약 5mL를 취하여 AgNO3 용액을 2~3 방울 떨어뜨려 백탁현상(흰색침전:AgCl↓)이 생기면 KMnO4와 Na2O2를 첨가한 후 재증류하고, 침전이 없을 때까지 반복 확인 후 증류를 중단한다.
-
8증류 시료 8mL와 섬광체(Ultima Gold) 12mL를 20mL Vial에 넣고 혼합한다.
-
920mL Vial을 50~60℃ 항온수조에 넣고 약 30분 정도 방치 후, Cocktail을 균일하게 하기 위하여 잘 흔들어서 혼합한다.
-
10Vial 표면을 정전기가 없는 수건이나 천으로 잘 닦은 다음 냉암소(약 10℃ 이하)에 넣어 하루 정도 보관 후 계측한다. 액체섬광계수기(LSC) 내부는 냉암소 역할을 하기 때문에 계수기 내에서 24시간 안정화 시킨 뒤 계측한다.