표제지
제출문
목차
요약 4
SUMMARY 5
I. 서론 12
II. 공중방사선탐사 기술 16
1. 탐사 방법 16
2. 고도 및 백그라운드 보정 18
3. 순계수율 계산 25
4. 계측기 효율 교정 35
III. 공중방사선탐사 42
1. 공중방사선탐사 장비 42
2. 공중방사선탐사 46
2.1. 부산광역시 47
2.2. 국가방사능방재훈련 57
2.3. 서울특별시 59
3. 항공기를 이용한 방사성물질 포집 67
IV. MCNP 코드를 이용한 계측기 응답함수 70
1. 지표면 선원항 정의 70
2. 방사선계측기 응답함수 유도 인자 76
3. 계측기 응답함수 및 각도보정 97
4. 계측기 응답함수 126
V. 결론 146
참고문헌 150
부록 152
1. 3" × 3" NaI(T1) 검출기에 대한 공기중 1 m 높이에서의 지표면 방사능농도 환산인자 153
2. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(1 EA)에 대한 공기중 1 m 높이에서의 지표변 방사능농도 환산인자 154
3. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(4 EA)에 대한 공기중 1 m 높이에서의 지표면 방사능농도 환산인자 155
4. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(4 EA)에 대한 공기중 50 m 높이에서의 지표면 방사능농도 환산인자 156
5. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(4 EA)에 대한 공기중 100 m 높이에서의 지표면 방사능농도 환산인자 157
6. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(4 EA)에 대한 공기중 200 m 높이에서의 지표면 방사능농도 환산인자 158
7. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(4 EA)에 대한 공기중 300 m 높이에서의 지표면 방사능농도 환산인자 159
표 1. 고도에 따른 에너지별 감쇠 계수 19
표 2. 자연방사성핵종 방사능지도 작성을 위한 기준 윈도우 25
표 3. 분리율(stripping ratio) 표기법 26
표 4. 16L 분리율(stripping ratio) 비교 29
표 5. 4L 분리율(stripping ratio) 비교 29
표 6. 3" × 3" 분리율(stripping ratio) 비교 30
표 7. 고도에 따른 분리율(stripping ratio) 증가 계수 30
표 8. 16.8L 계측기의 120m에서의 민감도 36
표 9. 공간감마선량률 환산계수 36
표 10. 공중방사선탐사 장비 사양 42
표 11. 위치정보시스템 사양 44
표 12. 고도계 사양 45
표 13. 우주선분리율-부산 50
표 14. 부산광역시 공중방사선탐사(2014-09) 결과 54
표 15. 부산광역시 공중방사선탐사(2014-10) 결과 56
표 16. 국가방사능방재훈련_고리원전연합훈련(2014-11) 결과 58
표 17. 우주선분리율-서울 62
표 18. 서울특별시 공중방사선탐사(2014-12) 결과 66
표 19. 세슘 동위원소에 대한 β 인자의 측정결과 73
표 20. 대표 β 인자 선정결과 74
표 21. 토양의 질량감쇠계수 및 공기의 선감쇠계수 81
표 22. Mathematica를 이용한 1 m 고도에서 β 인자별 플루언스 계산결과 82
표 23. Mathematica를 이용한 50 m 고도에서 β 인자별 플루언스 계산결과 82
표 24. Mathematica를 이용한 100 m 고도에서 β 인자별 플루언스 계산결과 83
표 25. Mathematica를 이용한 200 m 고도에서 β 인자별 플루언스 계산결과 83
표 26. Mathematica를 이용한 300 m 고도에서 β 인자별 플루언스 계산결과 84
표 27. 계측기 응답함수 104
표 28. 계측기 고도별 지표면 선원 반경 137
표 29. 알루미늄 합금 7075의 재질 특성 141
그림 1. 우주선 및 기체백그라운드 보정을 위한 비행 방법 19
그림 2. 우주방사선 보정을 위한 고도별 연속비행 결과... 20
그림 3. 채널별 우주선 에너지스펙트럼 21
그림 4. 기체백그라운드 보정을 위한 고도별 총계수 22
그림 5. 채널별 기체백그라운드 에너지스펙트럼 22
그림 6. 라돈백그라운드 변화량... 24
그림 7. 교정패드를 이용한 stripping ratio 측정(높이별)... 27
그림 8. 교정패드를 이용한 stripping ratio 측정(계측기별)... 27
그림 9. 백그라운드 패드 측정스펙트럼 28
그림 10. K-40 패드 측정스펙트럼 28
그림 11. Uranium 패드 측정스펙트럼 28
그림 12. Thorium 패드 측정스펙트럼 29
그림 13. 고에너지 영역 백그라운드 제거를 이용한 순계수율 계산... 32
그림 14. 윈도우를 이용한 순계수율 계산 33
그림 15. 방사선/능 환산계수 측정 방법 35
그림 16. 고도에 따른 선량률환산계수 37
그림 17. 공중방사선탐사 개념도 38
그림 18. 고도 300m에서 계측기 응답함수(662keV 기준) 38
그림 19. 유인(좌) 및 무인헬기(우)용 공중방사선계측기 42
그림 20. 네비게이션 시스템(prototype) 43
그림 21. 공중방사선탐사 절차 46
그림 22. 부산지방경찰청 헬리콥터(MI-172) 47
그림 23. 기체백그라운드 측정을 위한 해상 고도별 비행 궤적 47
그림 24. 기체백그라운드 보정을 위한 고도별 계측스펙트럼 추출 48
그림 25. 고도별 해상에서의 에너지스펙트럼 48
그림 26. 기체백그라운드 보정을 위한 고도별 총계수 49
그림 27. 기체백그라운드 에너지 스펙트럼(부산지방경찰청 MI-172) 49
그림 28. 고도별 에너지 스펙트럼 및 우주선분리율 계산을 위한 차 스펙트럼 50
그림 29. 효율교정을 위한 교정사이트 상공 고도별 비행 궤적 51
그림 30. 효율교정을 위한 고도별 계측스펙트럼 추출 51
그림 31. 고도별 평균 에너지 스펙트럼 51
그림 32. 선감쇠계수 52
그림 33. 교정사이트 지표면 선량률 측정 52
그림 34. 선량률환산계수 53
그림 35. 부산광역시 광역단위 합동훈련 시나리오 55
그림 36. 서울지방경찰청 헬리콥터(MI-172) 55
그림 37. 국가방사능방재연합훈련 시나리오 57
그림 38. (주)홍익항공 헬리콥터(AS-350B2) 59
그림 39. 기체백그라운드 측정을 위한 해상 고도별 비행 궤적 59
그림 40. 고도별 계측스펙트럼 추출 60
그림 41. 고도별 해상에서의 에너지스펙트럼 60
그림 42. 고도별 총계수 및 그래프 61
그림 43. 기체 백그라운드 에너지 스펙트럼 61
그림 44. 고도별 에너지 스펙트럼 및 우주선분리율 계산을 위한 차 스펙트럼 62
그림 45. 효율교정을 위한 교정사이트 상공 고도별 비행 궤적 63
그림 46. 고도별 계측스펙트럼 추출 63
그림 47. 선감쇠계수 64
그림 48. 교정사이트 지표면 선량률 측정 64
그림 49. 선량률환산계수 65
그림 50. 항공기를 이용한 방사성물질 포집기 버전 1(좌), 버전 2(우) 67
그림 51. 토양 깊이에 따른 상대적 방사능농도 예 71
그림 52. 지표면 내 방사성핵종의 깊이분포 함수에 따른 연직분포 74
그림 53. 지표면 내 방사성핵종의 침적 상태 75
그림 54. 지표면 선원분포에 따른 지상 1 m 높이에서의... 77
그림 55. 지표면 핵종분포에 따른 계측기간의 기하학적 구조 78
그림 56. 지표면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 1 m 높이에서의 방사선 플루언스 86
그림 57. 지표면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 50 m 높이에서의 방사선 플루언스 87
그림 58. 지표면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 100 m 높이에서의 방사선 플루언스 88
그림 59. 지표면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 200 m 높이에서의 방사선 플루언스 89
그림 60. 지표면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 300 m 높이에서의 방사선 플루언스 90
그림 61. 반무한 평면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 1 m 높이에서의 방사선 플루언스 계산결과 비교 92
그림 62. 반무한 평면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 50 m 높이에서의 방사선 플루언스 계산결과 비교 93
그림 63. 반무한 평면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 100 m 높이에서의 방사선 플루언스 계산결과 비교 94
그림 64. 반무한 평면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 200 m 높이에서의 방사선 플루언스 계산결과 비교 95
그림 65. 반무한 평면 내 방사성핵종의 침적 상태에 따른 지상 300 m 높이에서의 방사선 플루언스 계산결과 비교 96
그림 66. 고도별 계측기 응답함수를 구하기 위한 MCNP 모델링 개념도 99
그림 67. 계측기 반응함수를 구하기 위한 MCNP 모사도 101
그림 68. MCNP 모사를 통한 계측기 고유효율 102
그림 69. 계측기 입사창에 수직입사하는 감마선 플루언스에 대한... 103
그림 70. 3" × 3" NaI(T1) 검출기의 각도 의존성 계산을 위한 MCNP... 106
그림 71. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기 배열의 각도 의존성 계산을 위한... 107
그림 72. 3" × 3" NaI(T1) 검출기의 각도 의존성 108
그림 73. 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기의 각도 의존성 109
그림 74. 방사선 플루언스의 각도 분포 계산을 위한 MCNP 모델링... 111
그림 75. 초기 낙진일 때 계측기 고도 1 m에서의 방사선 플루언스 113
그림 76. 초기 낙진일 때 계측기 고도 50 m에서의 방사선 플루언스 114
그림 77. 초기 낙진일 때 계측기 고도 100 m에서의 방사선 플루언스 115
그림 78. 초기 낙진일 때 계측기 고도 200 m에서의 방사선 플루언스 116
그림 79. 초기 낙진일 때 계측기 고도 300 m에서의 방사선 플루언스 117
그림 80. 3" × 3" Nal(TI) 검출기에 대한 1 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 119
그림 81. 4" × 4" × 16" Nal(TI) 검출기(1 EA)에 대한 1 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 120
그림 82. 4" × 4" × 16" Nal(TI) 검출기(4 EA)에 대한 1 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 121
그림 83. 4" × 4" × 16" Nal(TI) 검출기(4 EA)에 대한 50 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 122
그림 84. 4" × 4" × 16" Nal(TI) 검출기(4 EA)에 대한 100 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 123
그림 85. 4" × 4" × 16" Nal(TI) 검출기(4 EA)에 대한 200 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 124
그림 86. 4" × 4" × 16" Nal(TI) 검출기(4 EA)에 대한 300 m 높이에서의 반응함수에 대한 각도 보정인자 125
그림 87. 고도 1 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 128
그림 88. 고도 1 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 130
그림 89. 고도 1 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 132
그림 90. 고도 50 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 133
그림 91. 고도 100 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 134
그림 92. 고도 200 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 135
그림 93. 고도 300 m 높이에서 방사성핵종의 지표면 내 침적상태에 따른... 136
그림 94. 계측기 고도에 따른 footprint 137
그림 95. 반무한 지표면 내에 침적된 핵종에 의한 3" × 3" NaI(T1) 검출기(1 EA)의 고도변화에 따른 계측기 응답함수의 변화 138
그림 96. 반무한 지표면 내에 침적된 핵종에 의한 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(1 EA)의 고도변화에 따른 계측기 응답함수의 변화 139
그림 97. 반무한 지표면 내에 침적된 핵종에 의한 4" × 4" × 16" NaI(T1) 검출기(4 EA)의 고도변화에 따른 계측기 응답함수의 변화 140
그림 98. 항공기 바닥 재질에 의한 방사선 감쇄영향 142
그림 99. 항공기 바닥 재질에 의한 방사선의 감쇄 길이 142
그림 100. 계측기 하우징 재질에 의한 방사선 감쇄영향 143