Radionuclide activity of low and intermediate radioactive waste drums must be assayed prior to disposal. Some drums can not be assessed by the γ nuclide analyzer because of technical difficulties, time and cost. One alternative method, the dose to curie conversion (DTC) method, is used to assay the radionuclide activity in the waste drum. The uncertainties - the voids in the drum, the chemical composition and density of the contained material and the source distribution in the drum - associated with the DTC method were evaluated by using MCNP-4C code. Dose rate was sensitive to the density of the waste and the source distribution in the drum. It was insensitive to the voids in the drum and the chemical composition of the waste. For more accurate assay, the density variation and the source distribution were considered. The results of this work show a decrease in the error ratio from -69% to -31% for the density variation method and from -52% to -33% for the source distribution method. Applying both methods, the error ratio of assessment was decreased from -69% to 9% when compared with the existing method. The results of verification for the improved method using the experimental results indicate that the error ratio of assessment was decreased from -54% to -12.7% when compared with the existing method.
국내 원전에서 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물 드럼의 경우 영구 처분이전에 폐기물내의 방사능량에 대한 평가가 요구된다. 일반적으로 감마 핵종 분석 장치를 이용하여 폐기물 드럼 내 방사능량을 평가할 수 있지만, 드럼 내에 포함되어 있는 핵종의 양이 검출 하한치 이하이거나, 높은 방사능으로 불감시간이 크게 증가할 경우 분석이 불가능하게 된다. 또한 감마 핵종 분석 장치를 이용하는 경우 많은 시간과 비용이 소모되므로, 이러한 제약을 극복하기 위한 대안으로 표면선량률을 이용하여 간접적으로 감마 방출 핵종의 방사능을 평가하는 선량 대 방사능 환산 방법을 이용한다.
본 연구에서는 선량 대 방사능 환산 인자인 단위 방사능당 표면선량률 값의 정확하고 신뢰성 있는 평가를 위해 MCNP-4C코드를 이용하여 환산인자의 불확실도와 민감도를 평가하였다. 그 결과 환산인자에 영향을 미치는 주요한 인자를 도출하고 이를 보완할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한 이를 적용한 결과 향상된 평가 결과를 도출하였고 실험 결과를 통해 이를 검증하였다. MCNP코드를 이용하여 평가한 결과 폐기물의 밀도와 분포된 선원의 위치가 표면선량률에 미치는 영향은 큰 반면에, 드럼 내 빈 공간의 존재와 폐기물의 성분의 차이에 의한 영향은 미약하였다. 평가 결과 폐기물의 밀도가 커짐에 따라 표면선량률 값이 지속적으로 감소하는 관계를 근거로 하여 데이터의 회귀 분석을 통해 표면선량률 값에 밀도의 변화를 반영할 수 있는 관계식을 도출하였다. 그리고 선원의 위치에 따른 표면선량률 값의 변화를 반영하기 위해 선원의 분포에 따른 표면선량률의 분포를 제시하고 구역을 구분하여 설정함으로써 드럼내 미지의 선원의 위치를 추정할 수 있도록 하였다. 이러한 평가 결과를 반영하여 폐기물의 밀도와 선원의 분포에 따른 영향을 고려한 방법을 제안하였다.
밀도의 영향을 반영한 결과 기존방법에 비해 -69%에서 -31%로, 선원 위치의 영향을 반영한 결과 기존 방법에 비해 -52%에서 -33%로 오차율이 낮아졌다. 이 두 가지 영향을 모두 반영한 향상된 방법에 의해서는 오차율은 -69% 에서 9%로 낮아짐을 확인하였고 이 방법을 통하여 폐기물의 방사능량의 과소 평가되는 비율을 줄일 수 있고, 폐기물 드럼 내 방사능량 평가 결과의 신뢰성을 크게 높일 수 있을 것으로 판단된다. 실제적인 적용을 위해서 모의 드럼과 선원을 이용한 실험 데이터를 통한 검증을 시행해본 결과 기존 방법에서 -54%까지 발생하던 오차 범위가 -12.7%까지 감소하였다.
본 연구의 향상된 평가 방법이 균질한 조성의 폐기물 드럼내의 단일 점선원일 경우를 가정하여 평가되었지만, 실제 원자력 발전소에서 배출되는 잡고체 폐기물의 평가에 적용할 경우 기존의 평가 방법보다 높은 신뢰성과 정확성을 지닌 평가가 가능할 것으로 판단된다.
