방사성 세슘의 감마선에 대한 각종 건물 내의 선량 저감 평가 :: 전체

독립행정법인 일본 원자력연구개발기구 원자력기초공학연구부문 방사선방호연구센터 연구팀은 환경 중에 침착한 방사성 세슘으로부터 방출되는 감마선에 대한 각종 건축물 내의 선량 저감을 평가하는 기술을 개발하였다. 도호쿠전력 후쿠시마 제1원자력발전소 사고로부터의 복구대책 중 주민 귀환을 위한 피폭 선량 수준의 예측, 피폭 저감 대책 등에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

후쿠시마 제1원자력발전소 사고에 의해 발전소 밖으로 방사성 핵종이 방출되었으며, 현재 환경 중의 공간 선량은 대부분이 방사성 세슘(Cs-134 및 Cs-137)의 기여에 의한 것이다. 지금까지 다양한 피폭 저감대책이 입안되었으며, 방사선 모니터링으로 측정된 공간 선량률에 기초하여 1일 생활패턴 및 실내에서의 선량 저감을 일률적으로 가정하여 연간 선량이 추계되었다.

한편 사고로부터의 복구에 중요한 주민의 귀환 등을 위해 보다 상세한 피폭 선량의 예측 등의 필요성이 지적되었다. 그 중에서 일상생활에서는 건물 내에서 생활하는 시간이 길기 때문에 귀환 후 피폭 선량 수준의 예측에서는 건물 내의 선량 추계가 중요하게 되어 모니터링되는 옥외의 선량으로부터의 저감효과를 정확하게 산정할 필요가 있다. 또한 피폭을 저감하기 위해 각종 건물의 선량 저감효과의 특징을 파악하는 것이 중요하다.

목조가옥 및 콘크리트 건물 내에서의 선량 저감효과에 관한 데이터는 국제원자력기구(IAEA) 기술보고서에 나타나 있다. 그러나 이 보고서에 제시된 데이터는 일본과 특징이 다른 유럽 및 미국의 건물 조사결과에 기초하고 있다. 그래서 후쿠시마현 내의 건물을 조사하여 주택 및 많은 사람이 모이는 건물의 특징에 따라 건물 내부의 선량을 해석하는 기술을 개발하고 옥외의 선량에 대한 선량 저감의 경향을 평가하였다.

재래공법에 의한 2층 목조가옥에 대해 토양 중에 Cs-137이 침착되어 있는 조건에 대해 선량 저감계수의 해석 결과를 보면, Cs-134 및 Cs-137에서 방출된 감마선의 평균 에너지는 각각 694keV 및 약 662keV에 가까운 값으로 물질 중에서의 감약(減弱)에 큰 차이가 없기 때문에 선량 저감계수는 거의 동등하였다.

목조가옥 내의 선량 저감계수는 외벽에서 중심부를 향해 저하되었다. 또한 5종류의 재래공법 목조가옥의 비교에서는 부지면적이 클수록 선량 저감계수가 낮아졌다. 가옥 바로 밑의 지면에 방사선 세슘이 존재하지 않는다는 것이 선량 저감효과의 주요 원인이다. 한편 Cs-137에서 방출되는 감마선에 대한 목조가옥의 외벽 및 내벽의 차폐효과는 적었으며, 선량 저감에 크게 기여하지 않았다. 또한 토양 중의 일정 깊이에 침착되어 있는 방사성 세슘에서 방출된 감마선이 1층에 입사하는 경우, 2층에 입사하는 조건보다도 토양 중에서의 통과거리가 길게 되어 감약(減弱)되기 때문에 지붕의 오염을 고려하지 않는 경우에도 1층이 2층보다 선량이 낮게 되는 경향을 밝혀내었다.

토양 중에 방사성 세슘이 침착되어 있는 조건에 대해 재래공법의 목조가옥, 조립식(prefab) 주택, 중량철골조 주택, 아파트 등의 주택에 대해 각 방 단위의 평균적인 선량 저감계수는 건물의 크기 및 건재의 영향을 받아 변화하고, 1층에서는 0.3엣 0.6, 2층에서는 0.4에서 0.7의 범위였다. 이러한 수치는 선량 저감효과가 작은 외벽 부근에서의 기여도 포함되어 있다. 또한 이러한 선량 저감계수에 관해서는 실측결과와의 비교 검증에 의해 타당하다는 것을 확인하였다.

콘크리트조 건물의 경우 목조주택보다 벽 등의 차폐효과가 크기 때문에 내부의 선량은 보다 저감되었다. 철근 콘크리트 주택은 선량 저감계수가 0.1에서 0.2 범위이며, 콘크리트조의 중층 맨션은 선량 저감계수가 0.15 미만이었다. 또한 콘크리트조의 건물은 각 층의 바닥 등의 차폐효과에 의해 상층으로 갈수록 선량 저감계수가 낮아졌다.

내벽이 있는 병원, 사무실 빌딩에 대해 선량이 가장 높은 1층의 선량 저감계수의 분포를 평면도와 함께 보면, 차폐효과가 작은 창문 부근에서 선량이 높은 부분이 있으며, 병원 내에서 선량 저감계수는 방 평균의 선량이 가장 높은 창문이 있는 치료실에서 0.1이 되었으며, 창문이 없는 X선실에서는 0.02로 상대적으로 낮았다. 또한 사무실 빌딩은 내부가 사무실 공간으로 외벽 4면에 창이 배치되어 있는 구조로 되어 있지만, 창문에서 떨어질수록 선량 저감계수가 저하되어 중앙부근에서 가장 낮았다.

체류시간이 긴 주택 또는 많은 사람이 방문할 가능성이 있는 공적인 건물의 건재 및 구조 등의 특징에 의해 평가한 선량 저감계수는 옥외에서의 모니터링 결과에 기초한 옥내의 정확한 선량 추정에 효과적이다.