In a nuclear facility, concrete materials are widely used as building structure and shielding material. Radioactive material can contaminate nearby concrete during operational period. Estimation of the radioactive level at nuclear facility is required to set up the decommission schedule with respect to the facility access guideline. Realistic radioactivity estimation model for concrete contamination is required to make decontamination schedule based on ALARA and to reduce the dose level of occupational worker.
Humidity around the concrete structure can make the moisture distribution within the concrete. Moisture content of the structure will change due to the diffusion process with time. Radioactive material on the surface of concrete will eventually diffuse into the porous concrete and contaminates the internal region of the concrete.
In this study, we have assumed two different diffusion processes depending on the different moisture content. One is for slow diffusion process near the surface and the other is for fast diffusion process in deep region. We have developed the mathematical diffusion model for the two different diffusion regions and the corresponding analytic solutions for the two regions are obtained.
Most of the contaminant of concrete is concentrated near the surface and average diffusion distance into concrete is turned out to be around 100mm. With the two different regions, radioactive contaminant can diffuse into concrete over several centimeters depending on the surface contamination level and characteristics of concrete.
With more realistic data with respect to the diffusion phenomena, extension of this model could be utilized to help the safe management of decontamination and decommissioning (D&D).
고방사능 물질을 취급하는 시설(Hot Cell facility)의 운영시 관련 시설이나 주요 기기 및 장치는 필연적으로 방사성 핵종에 의한 오염이 뒤따른다. 이러한 오염은 시설이나 장치의 노화현상을 초래하여 수명을 단축시키고 누적된 오염물질은 작업환경을 악화시킨다. 따라서 설비 및 시설물들의 제염을 통하여 방사능으로 오염된 고방사능 시설의 작업환경을 개선시킬 수 있다.
주된 오염대상으로는 금속류나 콘크리트를 들 수 있다. 금속류의 경우는 주로 표면에만 오염이 되며 다공성 물질인 콘크리트의 경우는 금속류와는 달리 표면오염 후 내부로 방사성 핵종이 침투해 들어간다. 이러한 침투 메커니즘은 핵종확산에 의한 것이며 그 거동을 분석함으로써 제염시점이나 피폭 기준에 맞는 제염 조건을 가능하게 한다. 특히 콘크리트는 시간에 따라 그 내부에 수분함량이 계속적으로 변화하기 때문에 이러한 사항을 고려해주기 위해 확산영역을 두 가지로 가정하여 모델링하였다.
결과적으로, 본 연구를 통하여 나온 콘크리트 내부에 확산된 핵종들의 농도 분포를 통하여 제염시점과 잔류방사능에 의한 작업자 피폭 기준에 맞는 제염 조건을 제시하는 것이 가능 하다고 판단된다.
