In many Asian countries including Korea, rice is a very important food crop. Its grain is consumed by humans and its straw is used to feed animals. In Korea, there are four CANDU type reactors that release relatively large amounts of tritium into the environment. Since 1997, KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) has carried out the experimental studies to obtain domestic data for various parameters concerning the direct contamination of plant. In this study, the behavior of tritium in the rice plant is predicted and compared to the measurement performed at KAERI. Using the conceptual model of the soil-plant-atmosphere tritiated water transport system which was suggested by Charles E. Murphy, tritium concentrations in the soil and in the leaves relative to time were derived. For the effect of tritium concentration in the soil, the tritium concentrations in leaves are described by a double exponential model. On the other hand if the tritium concentration in the soil is disregarded, the tritium concentration in leaves is described by a single exponential term as explained in other models (e.g. Belot’s or STAR-H3 model). Also concentration of organically bound tritium in leaves is predicted, conformed, and compared to the measurements. These results can be used to predict the tritium concentration in the rice plant at a field around the site and corresponding the ingestion dose following the release of tritium to the environment.
국내 원자력 발전소 중에서 중수로는 총 4기가 현재 운영 중에 있다. 이러한 중수로에서 생성되는 삼중수소의 양이 일반 다른 경수로에 비하여 최고 100배 까지 더 많이 생성되어지기 때문에 삼중수소의 환경에서의 거동에 관한 연구가 많은 관심을 가지고 수행되어져 왔다. 본 연구의 목적도 이러한 삼중수소의 환경에서의 거동에 관한 분야에서도 특히, 국내 주요 작물인 벼에서의 삼중수소 거동 예측을 통해서 삼중수소에 의한 피폭 선량 평가에 있어서의 보다 합리적인 모델을 제시하고자 하는데 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 삼중수소가 작물체내에서 조직자유수(TFWT)와 조직결합수(OBT)의 형태로 나누어져 거동한다는 연구 결과를 토대로 조직자유수의 농도는 대기-작물체-토양의 삼중수소 이동에 대한 기본적인 모델을 활용하여 그 농도를 예측하는 모델을 개발하였으며, 이러한 조직자유수가 작물체 내에서 광합성 작용을 통해서 조직결합수(OBT)로 변환되고 감소되는 과정을 기술하는 모델까지 제시하였다. 이러한 모델을 통해서 얻어진 결과는 한국 원자력 연구소에서 1997년에 수행한 벼에 대한 삼중수소 피폭 실험과의 비교를 통해서 검증하였다. 본 연구의 결과 잎에서의 조직자유수(TFWT) 농도는 대기와 작물체 간의 기공을 통한 확산이 주요한 경로이며 피폭 후 대략 10 ~ 24시간 후 잎에서의 잔류 농도는 급성 피폭 시 토양에 축적되는 삼중수소의 잔류량에 의한 효과라는 것을 알 수가 있었다. 또한 조직결합수(OBT)의 농도는 초기 대기중의 삼중수소의 양과 비교하였을 때 그 생성량이 주간 피폭의 경우 1%, 야간 피폭의 경우 0.1% 정도 된다. 이 값은 거의 대기중의 농도가 100% 잎으로 확산 되는 조직자유수(TFWT) 농도에 비하면 적은 양이지만, 대략 1000시간 이후의 잔류 농도 감소는 초기의 $10^{-1}$ 정도로, $10^{-4} ~ 10^{-5}$ 까지 감소하는 조직자유수(TFWT)에 비하면 그 잔류기간이 훨씬 길다는 것을 알 수 있었다. 따라서 조직자유수(TFWT) 보다도 조직결합수(OBT)에 의한 인체내의 피폭 영향이 훨씬 클 것이라는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 이러한 결과는 삼중수소의 환경에서의 피폭 선량 평가에 반영되어 좀 더 정확한 피폭 선량 평가가 이루어 질 수 있을 것으로 기대된다.
