Metal waste generated during the dismantling of a nuclear power plant can be contaminated with radionuclides. In general, the internal structure is very complex. Thus, metal waste requires various cutting processes. When metal waste is cut, aerosols are generated. Aerosols are generally various particles of very small size suspended in the working area and remain for a considerable period. This may cause internal exposure of workers due to inhalation of radioactive aerosols generated when cutting radioactive metal waste. This study investigated various cutting processes and the size distribution of aerosols generated during the cutting process. The cutting process is normally classified into thermal cutting, mechanical cutting, and laser cutting. Thermal cutting includes plasma, flame, and oxygen cutting. Mechanical cutting includes mechanical saws, cutters, nibblers, and abrasive water jets. Stainless steel, carbon steel, aluminum, and copper are commonly used as cutting materials in nuclear power plants. The size of the aerosol generated from cutting showed a very diverse distribution depending on the cutting methods and cutting materials. In general, aerosol size is distributed within 0.1-1 μm. This size distribution is different from the 5 μm aerosol size suggested by the ICRP Publication 66 Lung model. These results show that it is necessary to conduct further studies on the size of aerosols generated when decommissioning nuclear power plants.

As the decommissioning and decontamination (D&D) of nuclear power plants (NPPs) has actively proceeded worldwide, the management of radiation exposure of workers has become more critical. Radioactive aerosol is one of the main causes of worker exposure, contributing to internal exposure by inhalation. It occurs in the process of cutting radioactive metal structures or melting radioactive wastes during D&D, and its distribution varies according to decommissioning strategies and cutting methods. Among the dominant radionuclides in radioactive aerosols, Fe-55 is known to be the most abundant. Fe-55, which decays by electron capture, is classified as a difficult-to-measure (DTM) radionuclide because its emitted X-rays have too low energy to measure directly from outside of the container. Generally, for measuring DTM nuclides, the liquid scintillation counting (LSC) method and the scaling factor (SF) method are used. However, these methods are not suitable for continuous monitoring of the D&D workplace due to the necessity of sampling and additional analysis. The radiation measurement system that can directly measure the radionuclides collected at the aerosol filter could be more useful. In this study, as preliminary research on developing the radioactive aerosol monitoring system, we fabricated a gamma-ray spectrometer based on a NaI (Tl) scintillator and measured the energy spectrum of Fe-55. A beryllium window was applied to the scintillator for X-ray transmission, and the Fe-55 check source was directly attached to the scintillator assuming that the aerosol filter was equipped. 5.9 keV photopeak was clearly observed and the energy resolution was estimated as 44.10%. Also, the simultaneous measurement with Cs-137 was carried out and all the peaks were measured.

원전 해체 공정 중 다량의 콘크리트 방사성 폐기물의 절단 과정에서 불가피하게 방사성 에어로졸이 생성된다. 방사성 에어 로졸은 인체 호흡기 흡착에 의한 내부피폭을 유발하기 때문에 작업자의 방사선 방호를 위한 내부피폭평가가 필수적으로 시행되어야 한다. 그러나 실제 작업환경의 에어로졸 특성값을 사용하기에는 선행 연구가 미비하며 콘크리트에 포함된 방사성 핵종의 수가 많기 때문에 정확한 작업자 내부피폭평가를 위해서는 상당한 시간과 인력이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 사전 연구된 콘크리트 에어로졸 특성값을 활용하여 원전 해체 전 절단 작업자의 내부 피폭량을 빠르게 예측할 수 있는 새로운 방법론을 제시하고자 한다. 본 연구팀은 콘크리트 절단 시 발생하는 사전 연구에서 발표된 에어로졸의 수농도 크기 분포데이터를 뉴턴-랩슨법을 이용하여 피폭평가 계산에 필요한 방사능중앙 공기중역학직경(Activity Median Aerodynamic Diameter)값으로 변환하였다. 또한 원전 정지 10년 후 비방사능 값을 ORIGEN code로 계산하였으며, 최종적으로 핵종별 예 탁유효선량을 IMBA 프로그램을 이용하여 계산하였다. 핵종별 예탁유효선량값을 비교한 결과 152Eu에 의한 최대 예탁유효선량은 전체 선량값의 83.09%를 차지하고, 152Eu를 포함한 상위 5개 원소(152Eu, 154Eu, 60Co, 239Pu, 55Fe)의 경우 최대 99.63%를 차지함을 확인하였다. 따라서 원전 해체 전 콘크리트의 구성 원소 중 상위 5개 주요 원소 측정을 먼저 시행한다면 더 빠르고 원활한 방사능 피폭관리 및 해체 작업 안전성 평가가 가능할 것으로 판단된다.

원전 해체 공정 중 절단 및 용융작업에서 발생되는 방사성 에어로졸은 작업종사자의 호흡을 통해 내부 피폭을 유발하게 된다. 이에 따라 해체 중 방사성 에어로졸로 인한 작업종사자의 내부피폭 평가가 필요한 실정이다. 정확한 내부피폭평가를 위해서는 작업종사자의 작업환경 실측값이 필요하지만 실측에 어려움이 있을 시에는 국제방사선방호위원회(ICRP)에서 제시하는 섭취량 분율 및 입자 크기 등의 권고 값을 통해 내부피폭선량을 추정할 수 있다. 본 논문에서는 입자 크기의 선정은 ICRP에서 권고하는 작업종사자의 고려 입자 크기인 5 μm을 적용하였다. 발생량의 경우, 불가리아의 Kozloduy 부지 내의 용융시설에서 발생 된 에어로졸의 포집량 데이터를 이용하여 섭취량을 산정하였다. 또한 이를 이용해 작업종사자의 체내 및 배설물에서의 방사능 수치를 계산하고 BiDAS 전산코드를 통해 내부피폭 평가를 수행하였다. Type M이 0.0341 mSv, Type S가 0.0909 mSv로 두 흡수 형태 각각 국내 연간 선량 한도의 0.17%, 0.45% 수준을 나타내었다.