[논문 리뷰] Investigations of Natural Radioactivity levels and Assessment of radiological hazard of Tea samples collected from local market in Ethiopia

Tadelech Sisay, Tilahun Tesfaye|arXiv (Cornell University)|2020. 01. 14.

Radioactivity and Radon Measurements인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 허브 아비아 마켓에서 수거한 6종의 차 브랜드에서 고순도 Germanium (HPGe) 감마 분광법을 사용하여 천연 방사능(²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K)과 인공 방사성 세슘-137(¹³⁷Cs)을 측정하였다. 결과적으로 ²³⁸U의 평균 활성 농도는 3.66 ± 0.47 Bq/kg, ²³²Th는 18.28 ± 2.4 Bq/kg, ⁴⁰K는 582.59 ± 29.64 Bq/kg로 나타났으며, 모든 방사능 위험 지수는 안전 기준 이하였고, 에티오피아에서 차를 섭취할 경우 심각한 방사능 위험은 없음을 시사한다.

ABSTRACT

In this study, the activity concentration of natural ( 238 U, 232 Th, 40 K) and artificial radionuclides (137 Cs) were measurements in six different brands of tea have been collected from local market in Ethiopia (Addis Ababa city). have been analyzed by a detection system consisting of High Purity Germanium (HPGe) detector and multichannel analyzer. The average activity concentrations were nuclide M D A report 238U, 232Th and 40 K respectively. The mean values were found 3.66$ \\pm$0.47, 18.28$\\pm $2.4 and 582.59$ \\pm $29.64 Bq/kg respectively. The activity concentration of 40K is increasing faster than the other NORM for Tea. In order to evaluate the radiological hazard of the natural radioactivity, radium equivalent (Raeq ), the external hazard index (Hex), internal hazrd index (Hin) , the total absorbed dose rate (D), the annual effective dose equivalent (AEDE) have been calculated and compared with the international acceptable value.

연구 동기 및 목표

• 에티오피아 아디스아비바 마켓에서 수거한 차 샘플의 천연(²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K) 및 인공(¹³⁷Cs) 방사성 뉴클리드 활성 농도를 측정하기 위해.
• 표준 방사능 위험 지수를 활용하여 차 섭취와 관련된 방사능 위험을 평가하기 위해.
• 측정된 활성 농도 및 위험 지수를 국제 안전 기준과 비교하기 위해.
• 실제 데이터를 바탕으로 에티오피아에서의 차 섭취가 방사능 면에서 안전한지 평가하기 위해.
• 지역 식품망 내에서 천연 또는 인공 방사능으로 인한 건강 위험이 있는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 아디스아비바 지역 마켓에서 6종의 차 샘플을 수거하고, 일정 질량이 유지될 때까지 150 °C에서 건조함.
• 샘플을 0.5 L 마린엘리 플라스크에 밀봉하고, 30일 동안 ²²⁶Ra 붕괴 생성물과 평형에 도달하도록 유지함.
• 고순도 게르마늄(HPGe) 검출기와 다중채널 분석기, Genie 2000 소프트웨어를 연결하여 감마선 분광 측정 수행함.
• 순 카운트율, 감마선 전이 확률, 검출기 효율성, 샘플 무게를 고려하여 공식 A = N / (Pγ × ε × W)를 사용해 활성 농도를 계산함.
• 방사능 위험 지수를 계산함: 라adium 당량(Raeq), 외부 위험 지수(Hex), 내부 위험 지수(Hin), 흡수선량률(D), 연간 효과적 선량 등가(AEDE).
• 표준 공식 적용: D = 0.427ARa + 0.623ATh + 0.043AK; AEDE = D × 0.7 Sv/Gy × 0.2 × 8760 h/y; Raeq = ARa + 1.43ATh + 0.077AK.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 아디스아비바 마켓의 차 샘플에서 ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K 및 ¹³⁷Cs의 활성 농도는 각각 얼마인가요?
• RQ2 측정된 방사능 위험 지수(Raeq, Hex, Hin)는 국제 안전 기준과 비교해 어떻게 되나요?
• RQ3 차 섭취로 인한 연간 효과적 선량 등가는 얼마이며, 1 mSv/년 기준을 초과합니까?
• RQ4 다른 차 브랜드 간에 방사능 수준에 유의미한 차이가 있나요?
• RQ5 차 샘플에 인공 방사성 뉴클리드인 ¹³⁷Cs가 존재합니까?

주요 결과

• 차 샘플에서 ²³⁸U의 평균 활성 농도는 3.66 ± 0.47 Bq/kg로, 권장 기준인 35 Bq/kg 이하로 매우 낮음.
• ²³²Th의 평균 활성 농도는 18.28 ± 2.4 Bq/kg로, 허용 기준인 40 Bq/kg 이하임.
• ⁴⁰K의 평균 활성 농도는 582.59 ± 29.64 Bq/kg로, 세계 평균 수준(400 Bq/kg)을 초과하지만 여전히 안전한 방사능 기준 범위 내에 있음.
• 라adium 당량 활성(Raeq) 평균은 75.53 Bq/kg로, 국제 기준인 370 Bq/kg 이하로 유의미하게 낮음.
• 외부 위험 지수(Hex) 평균은 0.19이며, 내부 위험 지수(Hin) 역시 평균 0.19로, 안전 기준인 1.0 이하임.
• 연간 효과적 선량 등가(AEDE)는 43.43~48.82 μSv/y 범위였고, 평균 46.62 μSv/y로, 일반인 선량 기준인 1 mSv/년 이하임.
• 모든 차 샘플에서 인공 방사성 뉴클리드, 특히 ¹³⁷Cs는 검출되지 않았음.