Assessment of Effective Doses in the Radiation Field of Contaminated Ground Surface by Monte Carlo Simulation

몬테칼로 시뮬레이션에 의한 지표면 오염 방사선장에서의 유효선량 평가

Effective dose conversion coefficients from unit activity radionuclides contaminated on the ground surface were calculated by using MCNP4A rode and male/female anthropomorphic phantoms. The simulation calculations were made for 19 energy points in the range of 40 keV to 10 MeV. The effective doses E resulting from unit source intensity for different energy were compared to the effective dose equivalent $H_E$ of previous studies. Our E values are lower by 30% at low energy than the $H_E$ values given in the Federal Guidance Report of USEPA. The effective dose response functions derived by polynomial fitting of the energy-effective dose relationship are as follows: $f({\varepsilon})[fSv\;m^2]=\;0.0634\;+\;0.727{\varepsilon}-0.0520{\varepsilon}^2+0.00247{\varepsilon}^3,\;where\;{\varepsilon}$ is the gamma energy in MeV. Using the response function and the radionuclide decay data given in ICRP 38, the effective dose conversion coefficients for unit activity contamination on the ground surface were calculated with addition of the skin dose contribution of beta particles determined by use of the DOSEFACTOR code. The conversion coefficients for 90 important radionuclides were evaluated and tabulated. Comparison with the existing data showed that a significant underestimates could be resulted when the old conversion coefficients were used, especially for the nuclides emitting low energy photons or high energy beta particles.

지표에 오염된 방사성핵종의 단위방사능당 유효선량환산계수를 남성과 여성 인형모의피폭체와 MCNP4A 코드를 이용하여 계산하였다. 모사실험은 40 keV에서 10 MeV 영역의 19개 단일 에너지에 대한 유효선량 계산을 수행하였다. 에너지에 따른 단위 선원강도에 대한 유효선량 E를 기존 연구자들의 결과물인 유효선량당량 $H_E$와 비교한 결과, 본 연구의 E값이 USEPA의 FGR에 주어진 $H_E$ 값에 비해 30%의 편차를 보였다. 에너지와 유효선량의 관계를 polynomial fitting을 통해 구한 유효선량 감응함수는 다음과 같다. $f({\varepsilon})[fSv\;m^2]=\;0.0634\;+\;0.727{\varepsilon}-0.0520{\varepsilon}^2+0.00247{\varepsilon}^3$ 여기서, ${\varepsilon}$는 감마선의 에너지(MeV)이다. 감응함수와 ICRP 38의 방사성핵종 붕괴 자료를 이용하여 지표면과 공기 오염의 단위 방사능농도에 대한 유효선량환산계수를 계산한 후 DOSEFACTOR코드를 사용하여 계산한 베타선에 의한 피부선량을 합하여 90개의 중요 핵종들에 대한 환산계수를 평가하여 도표로 제시하였다. 기존 자료들과 비교를 통해 기존 환산계수를 사용할 경우 특히 저에너지 감마선이나 고에너지 베타선을 방출하는 핵종에 대해서 상당한 과소평가가 이루어질 수 있음을 확인할 수 있었다.