Minimum Detectable Radioactivity Concentration of Atmospheric Particulate Measurement System for Nuclear Test Monitoring

핵활동 감시를 위한 대기 입자 측정시스템의 최소검출 방사능 농도 결정

Recently, the conclusion of Comprehensive Test Ban Treaty(CTBT) is globally constructing a network system for nuclear test monitoring. The radionuclide experts of the Conference on Disarmament recommended that the detection of nuclear debris in the atmosphere was an essential factor of nuclear test monitoring and proposed the technical requirements. Based on those requirements, atmospheric radionuclide monitoring system to detect nuclear debris generated from the nuclear explosion test was composed. The system is comprised of high volume air sampler(HVAS), filter paper presser and high purity germanium detector(HPGe). Minimum detectable concentrations(MDCs) of the key nuclides requiring in CTBT monitoring strategies are determined by considering of decay time, counting time and flow rate of the high volume air sampler for the rapid explosion and the optimum measurement condition. The results were selected $10{\pm}$2h, $20{\pm}$2h and $850{\pm}50m^3$/h as parameters, respectively. The relation between the natural air-borne radionuclide concentration of $^{212}Pb$ and MDC were calculated which gave effect in the Compton continuum baseline due to those nuclides in the gamma-ray spectroscopy. These results can be used as an actually tool in the CTBT monitoring strategies.

최근 포괄적 핵실험금지조약 (Comprehensive Test Ban Traety : CTBT)의 체결은 전세계적으로 핵활동 감시 네트워크를 구축하는 것이다. 핵실험금지 위원회의 전문가들은 대기 방사성핵종의 측정을 핵실험 감시에 필수적인 요소로 제안하였으며, 이에 따른 기술적 요구사항을 제시하였다. 본 연구는 이를 근거로 핵활동으로부터 생성된 핵분열생성물을 검출하기 위하여 고성능 공기채집장치(High Volume Air Sampler: HVAS)와 여과지 압축기 그리고 고순도 게르마늄 반도체검출기(HPGe)로 대기 입자 방사성핵종 측정시스템을 구성하였다. 조속한 시일 내에 탐지와 최적의 측정 조건으로 본 시스템을 운영하기 위하여 CTBT 감시 전략에서 주요 핵종들에 대한 최소검출 방사능 농도(Minimum Detectable Concentration : MDC)를 decay time, counting time 그리고 sampler volumetric flow rate 등을 고려하여 결정하였다. 그 결과 각각 $10{\pm}$2h, $20{\pm}$2h, $850{\pm}50m^3$//h 정도로 선정하였다. 감마선 스펙트럼 분석에서 $^{212}Pb$ 방사능 농도의 변화는 Compton continuum의 baseline에 영향을 미치게 되므로 이에 기인한 MDC 관계식을 도출하였다. 이들 결과는 CTBT 감시 전략에 실제적인 도구로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.