전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가

1. 제13차 피폭방사선량평가에 관한 워크샵 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 2009 . 04. 22 한국수력원자력 ㈜ 방사선보건연구원 최 훈

2. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 시행배경 : 완료된 연구과제의 활용 • ’02년에서 ’05년까지 총 3년간 물리적 방법(ESR)을 이용한 회구해석적(retrospective) 선량평가” 연구

3. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 개요 • 기간 : ’05년 10월 ~ ’13년(9년간 시행예정) • 추진배경 • 원자력법 시행규칙 제19조 2항의 의한 내환경검증 대상 기기 및 케이블에 대한 방사선환경 모니터링 필요 • 우리연구원이 ’2002년부터 3년간 연구한 ESR 선량 평가기술을 활용, 발전소내부 고방사선을 장기간 평가

4. 기시행 계획 년도 호기 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 고리1호기 고리2호기 월성1호기 고리3호기 고리4호기 영광1호기 영광2호기 울진1호기 울진2호기 영광3호기 영광4호기 울진3호기 울진4호기 월성2호기 월성3호기 월성4호기 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 연도별 선량평가추진 현황

5. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 호기 별 추진 현황(평균 45개월 소요) • 선량평가 시행일(준비기간고려) : 계획예방정비 시작 - 3개월 • 선량평가 종료일(평가기간고려) : 계획예방정비 종료 + 6개월 1) 영광1호기 O/H 일정 : 2006. 3/13 - 4/13(32일), 2007. 9/15 - 10/26(42일), 2009. 2/22 - 4/6(43일) 2) 영광2호기 O/H 일정 : 2007. 4/7 - 5/27(51일), 2008. 9/6 - 10/14(38일), 2010. 2/9 - 3/24(43일) 3) 영광3호기 O/H 일정 : 2007. 5/24 - 6/28(36일), 2008. 10/17 - 11/20(34일), 2010. 2/1 - 3/5(32일)   4) 영광4호기 O/H 일정 : 2007. 1/4 - 2/13(41일), 2008. 5/27 - 6/25(30일), 2009. 10/1 - 11/2(32일)   5) 울진3호기 O/H 일정 : 2007. 2/6 - 3/11(33일), 2008. 6/30 - 7/25(26일), 2009. 9/23 - 10/20(27일)    6) 울진4호기 O/H 일정 : 2007. 10/6 - 11/3(29일), 2009. 1/29 - 2/24(26일), 2010. 5/26 - 6/21(26일) 7) 월성1호기 O/H 일정 : 2005. 9/1 - 10/21(50일), 2006. 11/7 - 12/7(30일), 07. 11/30 - 08. 1/17(48일)    8) 고리3호기 O/H 일정 : 2008. 4/28 - 5/31(33일), 2009. 10/19 - 11/11(24일), 2011. 3/15 - 4/8(25일)     9) 고리4호기 O/H 일정 : 2009. 1/11 - 2/23(43일), 2010, 6/24 - 7/17(23일), 2011. 11/14 - 12/6(23일)

6. PM 1st Term (18 month) PM 2nd Term(18 month) PM 50Gy Upper 50Gy Upper 50Gy Upper O Gy Middle O Gy Middle O Gy Middle 0 Gy down 0 Gy down 0 Gy down 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 선량평가추진체계 1. Preparation of dosimetry - dosimeter(no irradiation & 50 Gy irradiation alanine pallet, Lithium powder) - Capsules(2types) - Mounts 2. Installation of packages 1. Exchange of dosimeter - dosimeter(no irradiation or 50 Gy irradiation alanine pallet, Lithium pallet) - check out dosimeter status in side NPP 2. Analysis of withdrawed dosimeter 1. Return of all dosimeters - dosimeter(no irradiation or 50 Gy irradiation alanine pallet, Lithium pallet) 2. Analysis of withdrawed all dosimeter - check parameters (temperature, moisture etc) 0 Gy Middle

7. W123AU5a W123AM1 W123AD1 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 Dosimeter & temperature monitor Dosimeter case and Alanine dosimeter EMX & E-SCAN

8. BB-HV-005(No.26) 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 Installation of alanine dosimeter in NPP PRZR PWR RLF BLOCK VV CONTAINMENT BUILDING 148 Feet

9. Ms = +½ Ms ±½ DBpp DBpp Energy Ms = -½ B = 0 B > 0 Magnetic Field (B) Magnetic Field (B) 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 for B = 3480 G n = 9.75 GHz (X-band) for B = 420 G n = 1.2 GHz (L-band) for B = 110 G n = 300 MHz (Radiofrequency) • hn = gbB • = (gb/h)B = 2.8024 x B MHz

10. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 전자스핀공명의 원리 고자기장하에서 마이크로웨이브라는 “음악”을 흡수 높은에너지 준위로 이동한 홀전자(Unpaired Electron) , 흥분된 전자는 그 자신의 스핀방향이 달라지며 “노래” 포논(phonons)을방출하며 Ground state로 추락 Reference : Ikeya Motoji, professor of Osaka University, “New application of Electron Paramagnetic Resonance(2002)”

11. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 Alanine 및 Radical의 구조 ●포유류나 인체에 존재하는 20여가지 종류의 natural amino acid 의 일종, 중성환경(PH 7.23)에서 이극성 (dipolar ion) 형태 ●인체에서 생성되는 비필수아미노산 아미노산(Amino acid) 폴리펩티드(Peptide bond) 프로틴(Protein) Reference : Eirik Malinen, Mojgan Z. Heydari, “Einar Sagstuen and Eli O.Hole, Alanine Radicals, Part 3 : Properties of the components contributing to the EPR spectrum of x-irradiatied alanine dosimeters”. Radiation Research159, 23-32, 2003

12. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 Alanine 및 Radical의 구조 ●단 점 - 계측 및 해석의 어려움 - 최저계측선량이 높음(20 Gy 이상) ●장 점 - 특이한 방사선 라디칼 안정성, - 고준위 방사선(>20 Gy)에서 직선적 신호응답 (수 %의 불확도), - 높은 방사선 민감도(G-value) - 주변환경에 적은 영향(0.14% ~ 0.16%/K) Reference : Eirik Malinen, Mojgan Z. Heydari, “Einar Sagstuen and Eli O.Hole, Alanine Radicals, Part 3 : Properties of the components contributing to the EPR spectrum of x-irradiatied alanine dosimeters”. Radiation Research159, 23-32, 2003

13. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 Alanine 스펙트럼의 형태 ●스펙트럼 형태 - Photon에 의해 296K 에서 50 kGy 조사된 L-α알라닌의 스펙트럼 - 시뮬레이션에 의해 생성된 R1에서 R3까지의 스펙트럼형태 Reference : Eirik Malinen, Mojgan Z. Heydari, “Einar Sagstuen and Eli O.Hole, Alanine Radicals, Part 3 : Properties of the components contributing to the EPR spectrum of x-irradiatied alanine dosimeters”. Radiation Research159, 23-32, 2003

14. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 60Co 등가선량(mass, temp 고려) Total absorbed dose estimation By e-scan & EMX (Gamma equivalent dose)

15. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 불확도 추정 Type A Response variation Calibration curve Mass variation Repeatability Type B Reference error Scanner error

16. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 평가방사선량(mass, temp 고려) Total absorbed dose estimation By e-scan & EMX (Gamma equivalent dose)

17. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 • 관심방사선(Gamma ray) 계측방법연구 • Additive dosimeter installation method - PTFE(Polytetrafluoroethylene) No hydrogen, low absorbed dose due to fast neutron - Measured neutron fluence spectrum analyzing Black line : NPL 1000 Gy(Power : 5.0 mW) Red line : NPL 1000 Gy(Power : 31.6 mW) • Already installed alanine spectrum - Difference of Alanine/ESR spectrum due to radiation quality * exam : Ratio of main and satellite peak change under the mixed radiation field - Removing neutron elements on alanine spectrum ratio change under the radiations Red line : NPL1000 Gy Black line : W01_No35_994Gy

18. 전자스핀공명을 이용한 원전주요기기 누적선량평가 감사합니다