$^{90}Sr$, $^{137}Cs$, $^{241}Am$ and Pu isotopes, long half-lived artificial radionuclides, as an important radionuclides to have radiation effect to human have been considered major radionuclides in aspects of environmental monitoring around nuclear facilities. A study has been accomplished on these radionuclides in Korea is, however, very rare so far, consequently background database for these radionuclides in Korean environment are deficient.
In this study, the concentrations and activity ratios of $^{90}Sr$, $^{137}Cs$, $^{241} Am$, $^{239+240}Pu$, $^{238}Pu$ and $^{241}Pu$ in surface soils(0 - 5 cm) collected from 27 location were determined and analyzed. Additionally, relationship between soil characteristics and those of these radionuclides was studied. The concentrations were in the range of $1.10 - 13.5 Bq kg^{-1}$ for $^{90}Sr$, $7.86 - 70.1 Bq kg^{-1}$ for $^{137}Cs$, $0.09 - 0.67 Bq kg^{-1}$ for $^{241}Am$, $0.18 - 1.85 Bq kg^{-1}$ for $^{239+240}Pu$, $0.006 - 0.062 Bq kg^{-1}$ for $^{238}Pu$ and $1.30 - 8.29 Bq kg^{-1}$ for $^{241}Pu$. Mean activity ratios of $^{137}Cs$/$^{90}Sr$, $^{239+240}Pu/^{137}Cs, ^{241}Am$/$^{239+240}Pu$ and $^{238}Pu$/$^{239+240}Pu$ were 10.7, 0.024, 0.39 and 0.038, respectively. The concentrations and activity ratios also are very similar to those reported from neighboring countries and from other mid-latitude locations in the northern hemisphere. The atomic ratio of $^{240}Pu$/$^{239}Pu$ was determined to be 0.18, which is fallout level resulted from nuclear weapon testing. The concentrations of $^{137}Cs$, $^{239+240}Pu$ and $^{241}Am$ is strongly correlated each other. The distributions of $^{90}Sr$, $^{137}Cs$, $^{241}Am$ and Pu isotopes depend more strongly on organic matter content than clay content and soil acidity of soil characteristics.
The results obtained in this study would be valuable and can be utilized as a reference data against potential nuclear accident as well as the assessment of environment around nuclear facilities.
$^{90}Sr$, $^{137}Cs$, $^{241}Am$ 및 Pu 동위원소는 반감기가 길며 인체에 미치는 방사선 피해 효과가 큰 핵종으로서 원자력사용시설 주변에 대한 환경 방사능 조사에 있어 주요 대상이 되어 온 핵종들 이다. 그러나 아직까지 국내 환경 시료 중 이들 핵종에 관한 연구는 매우 부족하며 이에 따라 환경시료에 대한 기초자료는 거의 없는 상황이다.
이에 본 연구에서는 전국 27개 지점의 표층 토양을 대상으로 하여 $^{90}Sr$, $^{137}Cs$, $^{241}Am$, $^{239+240}Pu$, $^{238}Pu$ 및 $^{241}Pu$의 방사능 농도 분포 및 핵종간의 방사능비를 조사하였다. 또한 토양의 물리화학적 성질에 따른 이들 핵종의 농도 분포의 특성을 검토하였다. $^{90}Sr$의 방사능 농도는 $1.10 - 13.5 Bq kg^{-1}$, $^{137}Cs$는 $7.86 - 70.1 Bq kg^{-1}$, $^{241}Am$는 $0.09 - 0.67 Bq kg^ {-1}$, $^{239+240}Pu$는 $0.18 - 1.85 Bq kg^{-1}$, $^{238}Pu$는 $0.006 - 0.062 Bq kg^{-1}$ 였으며, $^{241}Pu$는 $1.30 - 8.29 Bq kg^{-1}$의 분포를 나타내었다. $^{137}Cs$/$^{90}Sr$, $^{239+240}Pu$/$^{137}Cs$, $^{241}Am$/$^{239+240}Pu$ 및 $^{238}Pu$/$^{239+240}Pu$의 평균 방사능 농도비는 각각 10.7, 0.024, 0.39, 0.038였다. 이러한 방사능 농도와 핵종간 농도비는 북반구의 같은 위도상에 존재하는 지역 및 국가에서 조사된 값과 비슷하였다. $^{240}Pu$/$^{239}Pu$ 원자비는 0.18로서 대기권 핵실험 결과 생성된 북반구 토양 중의 원자비와 유사하였다. 토양 중 $^{137}Cs$과 $^{239+240}Pu$ 및 $^{241}Am$과 $^{239+240}Pu$의 방사능 농도 사이에는 높은 상관관계를 보임으로써 $^{137}Cs$의 농도를 이용한 $^{239+240}Pu$ 및 $^{241}Am$ 방사능 농도를 유추할 수 있게 되었다. $^{90}Sr$, $^{137}Cs$, $^{241}Am$ 및 Pu 농도 분포는 토양의 물리화학적 특성 중에서 점토함량이나 토양 산성도 보다는 토양의 유기물 함량에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.
본 연구에서 얻어진 국내 토양 중 $^{90}Sr, ^{137}Cs$, Pu 동위원소의 분포에 관한 자료는 원자력 사용시설 주변에 대한 환경조사 및 유사시의 방사능 사고시 방사선 오염 평가에 참고 자료로 활용될 것으로 기대된다.
