Methodologies for the optimization of agricultural countermeasures following a nuclear accident were designed based on cost-benefit analysis. The countermeasures considered for grazing animal products are : (1) a ban on food consumption , and (2) the substitution of clean fodder. These are effective in reducing the ingestion dose as well as simple and easy to carry out in the first year after deposition of radionuclides. Use of contaminated crops as fodder was considered as an effective action in view of cost as well as ease of implementation for non-grazing animal products. for investigating the appropriateness of this action, net benefit from this action was compared with the imposition of ban on human consumption of contaminated crops without alternative use. As a tool for the prediction of radionuclide concentrations in foodstuffs, a dynamic food chain model DYNACON, which simulates the radionuclide transfer on Korean agricultural ecosystems, is used.
DYNACON estimates the time-dependent concentrations in each compartment of agricultural food chain for three radionuclides, nine plant species and five animal products as a function of the deposition date of radionuclides. A number of the parameter values used in this model are representative of Korean agricultural conditions. The model is expressed by coupled differential equations and the radionuclide concentrations in each compartment are solved as a function of time following an acute deposition. Although DYNACON is structurally based on existing models, it was designed in order to simulate more realistic radionuclide behavior in Korean agricultural conditions and to save computation time. A comparative study between DYNACON and an equilibrium model showed good agreement for depositions that occur during growing stage of plants. To improve the reliability of predictive results of DYNACON and save major efforts in the collection of relevant data, the uncertainty and sensitivity analysis was conducted as a function of deposition date by applying a Monte Carlo method with Latin Hypercube Sampling (LHS) technique.
Illustrative results of application for considered countermeasures are discussed for the hypothetical deposition of radionuclides. Net benefit from the countermeasures was quantitatively evaluated in terms of cost equivalent of the incurred or averted doses and the monetary costs needed to implement the countermeasures. Net benefit from selected countermeasures for grazing animal products depended on a variety of factors, such as deposition date, radionuclide concentrations on the ground, starting time and duration of countermeasures. It is obvious that a fast reaction after deposition is important in maximizing the cost effectiveness of countermeasures. In most cases, the substitution of clean fodder was more cost effective than a ban on human consumption. The optimal duration for the use of contaminated crops as fodder depended on a number of factors such as radionuclide, variety of crops fed as fodder and duration of the action. It can be an effective action to the general public reluctance to consume contaminated crops.
원자력 사고 후 오염 음식물에 대한 비상대응 최적화 방법론을 비용-편익 분석법에 근거하여 개발하였다. 방목 가축으로부터 생산되는 육류성 식품에 대한 대응행위로는 (1) 생산된 식품의 소비금지 (2) 비오염 사료의 대체가 고려되었다. 이들 대응행위는 핵종의 침적 후 첫해에 수행하기 간편하고 용이할 뿐 아니라 음식물 소비에 의한 내부피폭 을 줄이는데 효과적이다. 비방목성 가축으로부터 생산되는 육류성 식품에 대한 효과적인 대응행위로 오염된 곡류를 가축의 사료로 이용 방안이 고려되었다. 이 대응행위의 적절성을 고찰하기 위해 대응행위의 수행으로 인한 순이득과 오염 곡류를 다른 용도로 사용하지 않고 그대로 사람이 소비하였을 경우의 순이득을 비교하였다. 음식물 내 방사성물질의 농도를 예측하기 위한 도구로써 한국의 농업 환경을 고려하여 개발된 동적 섭식경로 모델 DYNACON이 이용되었다.
DYNACON은 침적시점의 함수로써 3가지의 핵종, 9가지의 식물, 5가지의 동물성 식품의 핵종이동 구간에 대한 방사성물질의 농도를 평가한다. 이 모델에 적용된 많은 입력 변수는 한국의 농업조건에서 대표적인 값이 되도록 선택되었다. 각 구간에서 시간에 따른 핵종농도의 변화는 각 구간에 대한 미분방정식의 연립 해로부터 예측된다. DYNACON은 구조적으로는 기존모델에 근거하지만, 한국 농업조건에서 핵종이동을 보다 실질적으로 모사하고 또한 계산시간을 단축할 수 있도록 고안되었다. DYNACON과 평형모델간의 비교연구에서 농작물의 성장기동안 침적의 경우에 두 모델간의 예측결과는 잘 일치하였다. DYNACON의 예측결과에 대한 신뢰성 향상과 자료수집에 대한 많은 시간과 노력을 절감하기 위한 불확실성 및 민감도 분석을 Monte Carlo 방법에 근거한 Latin Hypercube Sampling (LHS) 기법을 사용하여 침적시점의 함수로써 수행하였다.
개발된 대응행위 최적화 방법론을 가상사고 시나리오에 대해 적용하였다. 대응행위에 대한 순이득은 대응행위를 수행함에 따른 감소 또는 증가되는 피폭선량과 금전적 비용으로 나타내었다. 방목성 가축으로 생산되는 육류성 식품에 대한 순이득은 침적시점, 지표 위 핵종농도, 대웅행위의 시작시점과 수행기간 등에 따라 다양하게 나타났다. 방사성물질의 침적 후 신속한 수행은 비용측면에서 대응행위의 효과를 극대화하는데 중요한 요소로 작용하였다. 많은 경우 비오염 사료의 대체는 음식물의 소비금지보다 비용측면에서 효과적이었다. 오염된 곡류를 비방목성 가축의 사료로 이용에 대한 최적기간은 핵종, 사료로 공급되는 곡류의 다양성, 행위의 기간 등에 따라 다르게 나타났으며, 일반인이 오염된 곡류의 소비에 거부감을 갖는 경우 효과적인 한 대응행위로 적용할 수 있었다.
