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체르노빌 붉은 숲의 참호. 연구 결과에 따른 선량 추정

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체르노빌 붉은 숲의 참호. 연구 결과에 따른 선량 추정

저자: Nucl0id


4월 2일 이른바 붉은 숲의 참호에서 군인을 조사하는 문제에 대한 리뷰를 이미 게시하였다. 참호의 역사에 대한 본질은 1) 러시아군이 붉은 숲에서 참호를 파고, 2) 고멜 방사선 치료 센터에서 군사 의무 미니버스를 보았으며 3) 그러한 참호로 인하여 군인들이 대량의 방사선에 노출되어 방사선 증후군을 앓게 된다고 언론에서 떠든 것이다.

그 당시 (4월 2일) 에는 참호 자체가 발견되지 않았으므로 구형球形의 군인이 가상의 참호에서 받을 수 있는 가능한 선량을 보수적으로 추정하여야 했다. 이 때의 예비 평가는 방사선 증후군에는 불충분함을 보여주었다.

게시 이후 3주 간 많은 일들이 발생했다. 러시아군은 ChAES와 체르노빌 지대를 떠났고 VSU가 그들을 대신하였으며 ChAES의 기능은 정상 상태로 복원되었다. 지난 주간 다수의 우크라이나 관리들과 언론인들이 체르노빌 지대를 방문하였다, 영토 조사 결과 소위 참호가 발견되었고 오염 및 방사선량 강도에 대한 일부 측정도 실시되었다.

필자는 해당 주제에 대한 뉴스를 보고 과학 문헌을 연구했으며 마지막 논고를 일부 갱신했다. 그러나 이제 이 모든 정보를 종합하여 참호 주제에 대한 설명 - 내부피폭 평가, "지열至熱 입자" 의 역할, 화재의 영향 등 - 을 여러분과 공유할 시기이다.

스포일러 - 새로운 정보는 계속해서 방사선 주장을 확인하기보다는 반박한다. 하지만 순서대로 진행한다.



무슨 일인가
 


마지막 게시일 (4월 2일) 에는 참호가 아직 발견되지 아니하였음을 상기하라. 따라서 가능한 조사照射의 계산은 보수적, 즉 최악의 시나리오에 따라 수행되었다. 이는 참호가 1987년 붉은 숲의 잔해와 오염 표토가 매립된 붉은 숲에서 가장 오염된 장소 중 하나에서 파내고 군인들이 한 달 동안 자리를 이탈하지 않고 24시간 내내 그 안에서 방사선을 조사받을 경우에 대해 평가가 이루어졌다. 대략 러시아군이 그 지대에 위치했다.
 

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붉은 숲의 방사성 폐기물이 매립된 암거의 위치. V. 카슈파로프 외.

상기 사진과 붉은 숲에 있는 방사성 폐기물 매립 암거暗渠의 토양 오염 밀도는 1, 2, 3 과 같은 과학 간행물에서 인용한 것이다. 그러한 암거에서의 방사선 초기노출 모델링은 체르노빌 지대에서 작업했던  방사선생물학자 옐레나 파레뉴크 및 예카테리나 샤바노바에 의해 수행되었다. 이 기간 동안 필자는 소셜네트워크에서 이들 중 한명에게 연락하였고, 이들이 참고한 과학 작업물에 대한 링크를 받았다.

붉은 숲의 폐기물 암거에서의 비활성도는 Cs-137 125kBq/kg, Sr-90 56kBq/kg, Pu-238 0.95kBq/kg 및 Pu-239+Pu-240 1.9kBq/kg 이다.

모델링 결과, 이러한 참호에서 외부 감마선 강도는 185μSv/h이며, 한 달 동안 "고객"은 130mSv의 선량에 노출된다.

급성 방사선 증후군ARS의 경우 최소 1Sv (1000mSv)의 선량이 요구된다. 따라서 외부 방사선으로부터 ARS를 앓는 것은 거의 불가능하다.


내부 피폭을 평가하기 전 약간의 설명

최근 논고까지 내부 피폭을 고려하지 않는 계산이라는 공정한 발언이 많았다. 그렇다, 나는 그것을 평가했지만 (다행히도 대학원에서 필자는 그러한 계산을 수행하였었음) 우선 약간의 설명을 첨부한다.

교육 활동의 경험에 미루어 볼 때, 안타깝게도 방사선생물학에는 익숙하지 않지만 방사선에 대해 많이 들어 본 사람들에게 체내에 유입된 방사성 핵종은 비가역적인 건강 피해를 입히는 것으로 비추어진다. 특히 이것이 알파선 방출자면 더욱 그렇다. 이전 게시글 이후 유사한 댓글들을 많이 보았다. "체르노빌의 참호" 에서의 노출과 관련해 수행된 평가에서도 동일한 구상이 때때로 발견된다. 단 하나의 정량 평가도 없이 특정 방사선 핵종이 체내에 유입되었다는 사실 하나만을 바탕으로 피폭자의 사망을 예측하는 생생한 예시가 존재한다.

그러나 실제로 방사능 인자가 건강에 끼치는 영향을 평가하려면 신체 전체 혹은 적어도 중요 기관이 노출되는 선량을 평가하여야 한다. 그리고 이를 위해서는 하나 또는 다른 방사성 핵종이 체내로 들어가는 사실에 대해 아는 것만으로는 충분치 않다. 각 방사성 핵종은 고유한 유형과 방사 에너지를 가진다. 이런 방사성 핵종의 количество를 추정하여야 한다.

사실 간결한 평가를 위해서는 어떠한 화학적 화합물에 존재하는지, 그리고 이것이 관련된 입자의 물리적 특성을 이해하는 것이 여전히 중요하다. 이 모든 것은 인체 내 방사성 핵종의 분포와 체내에서 배출되어 제거되는 역학을 결정한다. 그러나 무엇보다도 보수적 추정에 있어서 중요한 것은 활성도, 간단히 말하자면 체내로 유입된 하나 또는 다른 동위원소의 원자 수이다.


간단한 예시

우리의 몸에는 방사성 핵종이 포함되어 있다. 독자 여러분, 70kg 평균 체중을 가진 사람의 체내에는 이하와 같은 것이 있다:

  • 칼륨-40 5000Bq(베크렐). 5000Bq의 활성도는 매초 5000개의 칼륨-40 원자가 체내에서 붕괴함을 의미한다. 이 중 90%는 베타 입자의 방출로 이어지고, 나머지는 1.46MeV의 다소 높은 에너지를 가진 감마선으로 방출된다. 이 감마선은 체외로 나와 이 사람 자신이 선원線原이 된다. 그리고 이 초당 5000회의 붕괴는 평생 동안 일어난다. 이것은 전신에 약 170-200μSv의 연간 노출량을 제공한다. 따라서 칼륨-40 만으로도 러시아의 평균적인 사람들이 모든 자연 방사선원에서 받는 총 선량 약 3.3mSv/yr의 5%를 차지한다.
  • 체내에는 또 다른 탄소-14 3000Bq가 있음. 연간 10μSv를 추가로 제공한다.
  • 따로 알파선에 대해서. 연간 선량의 60%인 약 2mSv/yr의 경우 러시아의 평균적인 거주자는 공기 중에서 흡입한 라돈 가스와 그 붕괴 생성물 (알파선원) 에서 얻는다.
  • 케이크의 체리. 리트비넨코가 중독된 폴로늄-210(라돈과 같이 우라늄 붕괴 사슬의 산물) 조차 우리 각 신체에 20Bq이 있다. 다양한 추정에 따르면 리트비넨코는 최소 수십억Bq(>25mCi) 의 폴로늄-210을 갖고 있었다.

특히 폴로늄-210의 예를 통해 정성 평가가 아닌 정량 평가의 중요성을 이해했으리라 생각한다. 그리고 첫 번째가 없다면 인체에 미치는 영향에 대한 평가에 대해 말하는 것은 전혀 의미가 없다. 그러나 인상적인 대중과 허수아비에게는 정성 평가가 잘 어울린다.


"참호 속 군인들" 의 내부 피폭

이제 "참호 속"의 내부 피폭 평가로 돌아가자. 보수적 추정의 경우, 즉 최악의 시나리오에서 필자는 외부 조사와 같은 수준의 토양 오염, 즉 붉은 숲의 가장 오염된 부분에 대해 평가했다.

참호를 파는 동안 먼지가 발생하고 숨을 쉬거나 취식하는 동안 흙 입자를 흡입하거나 섭취할 수 있다고 가정하자. 이런 식으로 얼마나 많이 흡입하고 먹었는지는 알 수 없지만, 일반적으로 이러한 경우와 마찬가지로 다시 보수적으로 추정하여 오염된 토양의 먼지를 얼마나 흡입하거나 먹어야 급성 방사선 증후군을 일으킬 수 있는 선량을 받는지 추정해 본다.

붉은 숲 지역을 포함하여 ChAES 근처 지대의 초우라늄 원소의 활성의 대부분은 여전히 미세분산된 "지열至熱 입자", 즉 핵연료의 작은 파편과 관련이 있음에 유의하여야 한다. 즉 우리가 흡입하거나 섭취할 수 있는 먼지나 토양에도 미크론 크기의 연료 입자가 존재할 수 있다. 그리고 초우라늄 알파선 방출 연료 요소는 대부분 이러한 작은 입자 형태를 띌 것이다. "지열 입자" 에 대한 문제는 이하에서 별도로 자세히 설명하도록 한다. 현 단계에서 내부 피폭을 평가하기 위해 고려되는 방법과 섭취 확률을 결정하고자 한다.

이러한 입자는 특히 휘발성이 없기 때문에 (오히려 고밀도로 인하여 이 반대임) 토양에서 발생한 다른 분진과 이러한 입자를 삼킬 확률을 별도로 고려하는 것은 의미가 없다. 실제로 이러한 입자로 알파-활성도가 토양/분진에 고루 분포되어 있다고 가정할 수 있다. 이동성이 더 높고 연료 입자와 관련이 훨씬 적은 스트론튬 및 세슘 동위원소의 활성은 분산되고 균질화된 형태에서 고려할 가치가 훨씬 더 크다.

따라서 내부 피폭을 추정하기 위해 상술한 외부 피폭에서 이용한 붉은 숲의 가장 오염된 구획의 토양에서 비활성도를 추정하였다: Cs-137 125kBq/kg, Sr-90 56kBq/kg, Pu-238 0.95kBq/kg 및 Pu-239+Pu-240 1.9kBq/kg. 또한 여기에서는 알파선 방출원인 Am-241의 활성도를 고려 (표 1) 하였는데, 이는 3.3kBq/kg에 해당한다.

또한 NRB-99/2009에서 방사성 핵종에 대한 선량계수를 가져왔다. 선량계수는 특정 방사성 핵종을 섭취하였을 때 "고객"이 받게 될 전신 선량이다. 선량계수는 폐나 위장관을 통한 섭취 경로의 차이로 달라지며, 또한 방사성 핵종이 존재하는 화합물의 입자 크기와 용해도 등에 따라서도 달라진다. 따라서 다수의 미지수로 인해 실제 정확한 계산은 극히 어렵다. 그러나 방사성 핵종 섭취로 인한 선량이 최대치인 보수적 옵션을 고려한다.
 

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필자의 토양 분진으로 인한 내부 선량 계산

내부 피폭으로 1Sv 선량을 축적하려면 토양에서 최소한 3.5kg의 먼지를 흡입하여야 하며, 여기에는 대략적으로 Cs-137 440kBq, Sr-90 200kBq, Pu-238 3.5kBq, Pu-239+Pu-240 6.6kBq, Am-241 11.5kBq이 포함된다. 또한 붉은 숲의 가장 오염된 구획 중 하나에서 나온 흙 117kg을 퍼먹을 수도 있다. 두 가지를 결합할 수도 있으나 권장하지는 않는다.

현실에서 얼마나 숨을 쉴 수 있는지 흥미롭다. 평균적으로 성인은 평상시에 일일 약 22m3을 흡입하고 고강도 상황에서는 시간당 최대 3m3을 흡입한다.

분진이 많은 대기에는 얼마나 많은 부유 입자가 존재할 수 있는가? 예를 들어, 깨끗하지 않은 대규모 메갈로폴리스에서 부유 입자는 수십 μg/m3 범위로 존재한다. 그러나 2010년 모스크바 인근에서 화재가 발생한 사건에서, 대기가 그을음으로 인해 재가 많아지고 시정거리가 감소하였을 때 부유 입자 농도는 1g/m3까지 상승할 수 있었다.

눈앞이 보이지도 않는 먼지 속에서 군인들이 하루 10시간씩 일주일 내내 집중적으로 손으로 참호를 파고 있었다고 상상해 보자. 나중에 보게 되겠지만, 참호를 파는 데에는 분명 더 적은 노동력이 필요했을 것이지만, 상기한 것과 같이 대략적으로 추정한다. 따라서 이 기간 동안 3*10*7=210m3의 공기, 즉 총 210g의 먼지를 흡입했음을 의미한다.

1Sv 선량을 축적하기 위해 3.5kg의 오염 분진을 흡입해야 하는 경우, 210g의 먼지를 흡입한 "고객"은 60mSv의 선량을 받게 된다. 다시 말해 방사선 증후군에는 충분치 않다. 수십 킬로그램의 흙을 퍼먹는 현실에 대해서는 독자들이 스스로 결론내리길 제안한다.


ChAES 주변의 지열至熱 입자

지열 입자 (GCh) 는 사고로 인해 발생한 고활성의 고체 입자이나, 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있는 매우 다양한 입자의 총체적 집단이다. 첫 번째는 지르코늄 혹은 흑연과 같은 구조재와 결합되었을 가능성이 있는 이산화우라늄 연료 조성물로 구성된 내화성 파편이다. 플루토늄 동위원소와 같은 가장 많은 양의 초우라늄 원소와 알파선 방출 동위원소를 포함할 수 있는 것은 이러한 유형의 입자이다. 이러한 입자는 에너지블록 근처에 더 가까이 퇴적되며 잘 녹지 않는다. 기본적으로 플루토늄 및 초우라늄 원소로 금지 구역의 오염을 형성하는 것은 바로 이러한 입자이다.
 

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다양한 유형의 연료 입자를 현미경으로 촬영한 이미지

더 멀리 날아간 두 번째 "지열 입자" 유형은 사고 당시 붕괴한 에너지블록 상부의 증기가스 제트에서 형성된 응축 에어로졸 및 휘발성 핵분열 생성물이다. 예를 들어 여기에는 더 많은 세슘이 포함될 수 있으며 연료 조성물이 완전히 부재할 수도 있다. 이들은 더 멀리 날아갔다. 유럽 전역을 덮은 세슘과 대부분 금지 구역에 퇴적된 플루토늄의 오염 지도를 비교하면 이는 명확해진다.

현재 금지 구역에 위치한 연료성 "지열 입자" 의 치수 중위값은 약 6μm이다 (V.A. 카슈파로프 외, 2013년). 더 작을 수도, 더 클 수도 있다. 그러나 크기가 클 수록 분진이 날아다니기 힘들어지고 폐부 깊이 침투하기 더 어려워진다.

직경이 6미크론이고 밀도가 10g/cm3인 연료 입자의 질량은 약 0.1μg이다. 폭발 이전 ChAES 반응로의 노심에는 약 190톤의 우라늄 연료가 존재했고 약 600kg의 플루토늄 동위원소가 축적되어 있었다 (출처 - IBRAE). 방출된 연료 1g당 약 6.8MBq의 Pu-238과 12.6MBq의 Pu-239+Pu-240이 함유되었다. 이는 직경 6미크론의 순수 연료의 연료성 "지열 입자" 하나에 대해 최대 680Bq의 Pu-238및 1260Bq의 Pu-239+Pu-240이 포함될 수 있음을 의미한다. 이와 유사하게 UNSCEAR 보고서 (21쪽) 에서 통상적인 "지열 입자" 당 100-1000Bq 범위의 알파선을 방출할 것이라는 추정치가 제시되었다.

방사선 증후군 발현의 하한인 1Sv의 선량을 얻기 위해서는 붉은 숲에서 가장 더러운 곳의 토양에서 3.5kg의 분진을 단기간에 흡입하여야 하며, 이는 Pu-238 3500Bq, Pu-239+Pu-240 6600Bq에 해당한다. 이는 실제로 중위값 크기의 "지열 입자" 5개분에 불과하다!


지열 입자의 생물학적 영향

이는 참호 파던 이들의 죽음으로 여겨진다 - 단 5개의 "지열 입자"와 이에 이은 ARS가 있을 것이다. 그러나 수 가지 미묘한 차이нюанс가 있다.

첫째, 폐는 자기정화적 특성을 가진다. 크기가 1μm 이하인 입자만이 폐부에 침적되며 이는 GCh 중위값인 6μm보다 작다. 더욱이 흡입된 입자의 최대 25%가 다시 내뿜어진다 (출처, 56쪽). 불용성 화합물의 절반 이상이 다양한 메커니즘 (상피 점액, 대식 세포 등) 을 통하여 폐에서 인후, 위장관으로 및 더 나아가 체외로 배설되며 반감기는 수 일에서 6개월이다. 조대粗大 불용성 입자의 90%는 이미 수 시간 동안 위장에 체류하다 배설되고 나머지 입자들은 방사성 영향이 훨씬 적다. 폐와 위장관을 통해 유입된 방사성 핵종의 선량계수 차이를 비교하는 것으로 충분하다 (위 참조). 따라서 "하나의 GCh를 들이마시면 체내에 영구히 잔류해 서서히 죽어간다!" 는 문구는 틀린 말이다 - GCh 흡입은 실제로 위험하긴 하나 다소 과장된 표현이다.

이는 또한 ChAES 주변 지역에서 체류하던 청소부 및 거주민들의 폐에 대한 실제 연구에서도 확인되었다. 연료 입자의 큰 중위값 수치를 고려할 때, 미크론 이하 치수의 연료 입자는 폐부에 수 퍼센트도 남지 않는다. 4.5년이 경과하면 자기정화로 인하여 체내로 유입된 공기 중 입자의 약 0.2%만이 폐에 남아 있게 된다. 1μm까지의 치수를 가진 것을 고려한 총 입자 수는 수백, 수천에 해당될 수 있으며 동시에 인체에 위험한 장해를 유발하지 않는다 (간행물 재참조).

둘째, "지열 입자"에 대한 동일한 실 연구에서, 사고 직후 첫 날 블록에서 작업한 ChAES 직원 및 소방관을 비롯한 "사고 목격자"들은 GCh를 "포착"할 확률이 실제로 매우 높았으나, 그 이후 수 년간 청소 작업을 수행한 작업자들과 오염된 지대에서 수 년간 거주한 주민들은 GCh를 거의 "포착"하지 못했다.

셋째, "지열 입자"의 생물학적 영향도 과대평가해서는 안된다. 상기 언급한 연구에서는 GCh에 대한 사후 분석도 실시되었다. 즉, 이미 사망한 세 집단의 사람들의 폐에서 GCh 함량을 검출하였다. 1집단은 27명의 "사고 목격자" (직원 및 소방관) 로, 이들은 막대한 외부 피폭으로 수 주 내로 ARS로 사망하였다. 이들의 폐에서는 수천 개의 미크론이하급 GCh가 존재했었다. 그러나 이들에게서 받은 선량은 단기간의 피폭 시간으로 인해 결국 사망에 이르게 한 외부 피폭에 비해 매우 낮았다.

2집단은 1986-1988년 간 청소 작업을 수행하였고 1990-1992년 동안 다양한 원인으로 사망한 12명의 청산인들로 구성된다. 사망자 중 한 명의 폐에서만 GCh가 발견되었다. 이들의 예상 숫자는 1집단보다 천 배 가량 적었다.

3집단은 사고에 연루되어 우크라이나와 벨로루시의 오염된 영토에서 거주하다 1990-1992년 사망한 주민 170명으로 구성된다. 이들 중 3명의 폐에서 GCh가 검출되었다. 검출된 GCh는 개수единиц로 계수되었다.

연구자들은 "지열 입자"로부터 2집단 및 3집단이 노출된 선량은 건강에 위해를 끼치지 않았음을 지적하였고, 병리학적 연구는 "지열 입자"의 존재와 확실히 관련된 병리가 발견되지 않았다 (연구 결론 참조). 일반적으로 많은 병리가 발견되었지만 이것이 사망자들에게 얼마나 일반적인 지는 말하기 어렵다.

공정하게 말하자면, 불행히도 본 연구는 사망자의 연령, 사망 원인 및 기타 특징 및 발견된 병리가 어떤지에 대한 정보를 밝히지 아니하였다. 새로운 연구를 탐색하는 것도 가능하겠지만 필자는 이미 스스로가 계획한 것 보다 이 주제로 더 깊게 파고들었다. 그럼에도 불구하고 댓글을 통해 이 주제에 대한 다른 정상적인 연구를 제시해 주면 감사하다.

2집단의 유일한 GCh 보유자가 1990년 폐암으로 사망했다는 점도 주목할 만 하다. 그러나 이러한 암의 긴 잠복기를 고려할 때 이를 GCh와 연관시키는 것은 극히 어렵다. 특히 폐암은 흡연자들에게 상당히 흔하다는 사실을 상기하라. 그리고 우리는 GCh를 흡입하지 않고도 모든 종류의 원인 중 암으로 사망할 확률이 20%이다. 아이고.

본 단을 요약한다. "지열 입자"는 물론 위험하며, 특히 다량이고 극히 활동적이고 거대하면 더욱 그렇다. 그러나 그 중 적어도 하나를 흡입하여 신체 내에 장기 체류할 확률은 매우 적다. 그리고 이것이 급성 방사선 증후군이나 기타 즉각적인 증상을 유발할 가능성은 거의 없으며, 필자가 문헌자료를 검토하는 동안에는 그러한 사례를 발견치 못했다. ARS는 대부분 사고로 인한 외부 노출과 관련된다. 참호를 파던 수십 명의 군인들에게 한꺼번에 이러한 일이 발생하여 고멜에 급히 후송되었을 확률은 더욱 희박하다. 이 경우 참호를 조사하여 명확화할 수 있다.


붉은 숲 화재의 영향

별도의 질문은 3월에 관찰된 구역에서의 가능한 초목 소각과 관련이 있다. 앞을 보면 발견된 참호 주변에 화염의 흔적이 있었다고 말할 수 있으므로 그러한 상황에서 얼마나 많은 것을 "잡을" 수 있는지에 논의하는 것이 상리이다.

체르노빌 구역의 숲은 매년 불타고 있기에 필자는 해당 주제에 대한 과학 간행물을 찾기 시작했고 이내 찾았다. 자세한 논문 중 하나 (V.A. 카슈파로프 외, 2017년) 에는 2015년 체르노빌 지역에서 발생한 대화재 중 하나에서 실제로 작업한 소방관의 최대(보수적) 노출선량을 추정한다.

인용: "방사성핵종 오염 최대 밀도 지대 (137Cs 1040kBq/m2; 90Sr 368kBq/m2; 238-240Pu 11.4kBq/m2241Am 14.4kBq/m2) 북부에서의 화재에서 소방관의 작업 1시간 동안 예상되는 최대 기대 유효 노출선량은 0.97μSv/h를 초과하지 않았으며, 외부 피폭은 최대 0.64μSv/h, 내부 피폭은 0.37μSv/h 이하로 나타났음".
 

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출판물[6]에서 2015년 금지 구역 화재 지도 도해

물론, 당시 화재 구획은 붉은 숲에서 가장 오염된 지대보다 약 20배 더 깨끗한 (Cs-137의 경우 1040kBq/m2) 곳이었다. 우리가 이미 내부 및 외부 피폭을 추정했던 붉은 숲의 가장 오염된 구획에서의 비활성도는 125kBq/kg이었다. 만일 우리가 세슘 비활성도가 상부 10cm 층 150kg (자명하게 보수적임) 에 집중되어 있다고 가정하면 오염 밀도는 약 18750kBq/m2에 육박한다.

이러한 오염 밀도 추정치는 이전 게시물의 댓글에서 수 차례 인용한 지도에서 제시하는 18500kBq/m2과 일치하므로 특이점은 없다. 우리는 이러한 오염 수준에 대해 보수적으로 평가를 수행한다.
 

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ChAES 주변 30km 구역의 Cs-137 오염도 지도 [5]

그렇다면 붉은 숲에서 "소방관"에 대한 선량은 20배, 즉 최대 20μSv/h까지 더 높아질 수 있다고 계산해보자. 이는 발생 분진으로 인한 외부 및 내부 피폭을 모두 포함하며 연구[6]에서 볼 수 있듯이 소방관이 구명기救命器를 사용하지 않는다고 가정할지라도 외부 피폭의 절반이다.

참호 내의 "고객"이 화재 현장에서 최소 일주일 동안 생활했다고 다시 가정하면 약 3.4mSv의 선량에 노출되게 된다. 이는 우리 각자가 1년간 받는 노출량과 비슷하며 전문가에 대한 연간 추가 노출량 한도 (5mSv) 이하이다.


참호 조사에 대한 현장 자료

자, 이제 모델, 예측 및 역사에서 2022년 봄 체르노빌 구역에서 실제로 파내진 참호로 넘어가 보자. 3월 31일 러시아군이 금지 구역에서 떠났다. 그 후 우크라이나군과 다수의 언론인 및 다양한 공무원들이 방문하였다. 4월 6일 참호를 드론으로 촬영한 최초의 영상이 등장했고, 명일에는 지상에서 촬영한 영상이 이어졌다.
 

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위에서 본 참호의 전경

사실 참호는 제4 에너지블록에서 3.5km 이격된 북쪽 외곽 혹은 오래된 붉은 숲이 매립된 가장 오염된 부분에서 떨어진 붉은 숲 경계의 교차로에 있는 검문소 (적어도 약간의 군사적 의미가 있을 수 있음) 와 비슷한 것으로 밝혀졌다.
 

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"참호"의 위치는 붉은 숲 북쪽 경계에 있음

참호의 깊이도 일 미터 이내로 얕으며, 주로 전차와 BTR과 같은 기술품을 엄폐하는 차량용 엄폐호이다. 따라서 외부 매개변수 측면에서 가장 더러운 장소를 가정한 보수적인 모델은 극히 과잉보험이었던 것으로 보인다. 그리고 계산된 선량 추정치가 실제 선량을 초과하지 않을 것이다. 그러나 우리는 여전히 해당 장소에서의 수치와 구체적인 활성도 및 배경선량에 관심이 있다.

지금까지 여러 보도를 확인하였다:

1. CNN 보도 (4월 9일자, 본문 및 영상 포함) 는 바닥에 굴러다니는 건조배급식 근처의 참호 영역에서 감마선 배경 측정값 11.3μSv/h를 보여준다 (영상 2분 49초). 사실 이것이 건조식의 배경인지 이것이 놓여 있는 토양의 배경농도인지는 명확하지 않다. 보도는 이 수치가 자연 수준보다 50배 높다고 주장한다. 0.1-0.2μSv/h의 통상 배경농도 범위를 취하는 경우 이는 사실이다.
 

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CNN 기자의 참호 건조식 측정

동일한 보도에서는 러시아군이 주둔한 것으로 추정되는 기지 내부도 보여준다. 그리고 그곳에서도 테라 선량계는 치수를 올바르게 이해하면 0.57μSv/h의 감마선 배경을 측정하였다 (영상 1분 54초). 이는 건강상 위해가 없는 통상 배경보다 2-3배 높을 뿐이다. 그런데 여기서 중요한 것은 군인들이 기지 내에서도 거주했다는 것을 보여준다. 따라서 실내와 붉은 숲에서 조직된 검문소에서 교대근무를 할 수 있었다면 30일 동안 참호에서만 지냈을 필요는 없었을 것이다. 그러나 이는 가설일 뿐이다.
 

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러시아군이 주둔했던 것으로 추정되는 기지 내부에서의 감마선 배경농도 측정치 (0.57μSv/h?)

2. 두 번째 출처는 The Sun 기자의 비디오이다. 이들의 금지 구역에서의 첫 번째 영상은 4월 7일 지역 전문가들이 참호 지대에서 측정을 하고 있는 것이다. 분명히 식별가능한 지표는 1.71μSv/h이다. 그러나 이것은 참호 자체와는 다소 이격되어 있을 가능성이 높다.
 

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참호 근처를 촬영한 The Sun의 영상 정지 프레임. 측정은 우크라이나 전문가 중 한 명이 실시

The Sun의 또 다른 흥미로운 영상은 4월 8일의 것이다. 영상 중간에, 복장으로 판단하면 에코첸트르 직원 (구역의 방사선 상황을 모니터링하는 지역 회사이므로 자신의 직무를 하고 있음) 이 참호 구획을 다니며 토양의 베타 활동성을 측정한다. 동시에 그는 "배경을 4-5배 이상 초과한다" 고 말한다 (영상 2:14 경). 불행히도, 어떤 종류의 배경인지는 명확하지 않다. 그러나 이는 금지 구역 외부의 깨끗한 구획이 아닌 참호 주변 영토에 대해 이야기하고 있을 가능성이 높은데, 그렇지 않다면 "청정"할 것이기 때문이다.
 

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The Sun 영상에서 에코첸트르 계측 프레임 일부

3. 세 번째 출처는 4월 9일 ChAES를 방문한 에네르고아톰 사장 표트르 코틴의 자료이다 (에네르고아톰 텔레그램 채널 혹은 사진을 포함한 UNIAN 기사). 영상에서 그가 장치를 들고 참호를 돌아다니는 영상이 있다. 그건 그렇고, 그는 최초로 신발 커버를 신었다. 원문에서 에네르고아톰은 이하와 같이 보고하였다: "측정 장소의 외부 노출 (배경 감마선) 지표는 3.2-4μSv/h (시간당 마이크로시버트) 로 기준보다 10-15배 가량 높았다". 다시 말하지만, 기준이 약 0.2μSv/h라고 가정하면 사실로 보인다.
 

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선량계를 들고 있는 표트르 코틴. 이미지는 분명히 인식하기 쉽게 사진 편집기에서 회전됨

보도의 또 다른 문장은 혼란스럽다: "점유자가 토양 표면에서 받는 내부 피폭 (베타선 오염) 을 구성하는 지표 중 하나인 90Sr은 측정 현장에서 기준보다 160배 높다".

이 문장에서 베타 입자의 선속 (영상 내에서 1140 imp/min의 판독값이 들리나 설명이 없음) 이나 Sr-90의 함량이 얼마나 측정되었는지 명확하지 않다. 기준치의 160배를 초과했다는 것만이 명확하다. 기준이 무엇인지는 명확하지 않다. 뭐 그렇다 치자. 그러나 에코첸트르 전문가와 함께했던 이전의 비디오를 고려하면, 베타선은 4배만 초과한다고 언급하였다. 따라서 증거가 다르다.

"기준"이 금지 구역 외부 토양의 Sr-90 함량을 의미한다고 가정하여 "기준"을, 혹은 적어도 그 상한선을 추정해 보도록 하자. 예를 들어 금지 구역과 접하여 있는 키예프 주 이반코프스크 지역에서는 토양 내 Sr-90의 비활성도가 수십 Bq/kg을 초과하지 않는다. 러시아와 벨로루시의 조건부 청정 지역에서는 토양의 Sr-90 비활성도가 37Bq/kg을 초과하지 않음을 보여주는 MChS 아틀라스 (82쪽) 에서 유사한 지표를 확인할 수 있다 (평균 밀도가 1500kg/m3인 토양 10cm 층을 고려하면 5.5kBq/m2로 계산됨).

이는 붉은 숲에서 가장 더러운 곳의 Sr-90 활성도 (56kBq/kg) 가 청정 지역 "기준"보다 약 1000-1500배 더 높다는 것을 의미한다. 표트르 코틴이 "참호"의 Sr-90 함량이 기준을 160배 초과한다는 발언의 의미는 참호가 우리의 보수적인 계산에서 고려한 것보다 대략 10배는 더 깨끗한 장소에서 파냈음을 의미한다.


가용 가능한 측정 자료에 대한 결론

지금까지 감마선량에 대한 다양한 자료는 1.7-11.3μSv/h 범위의 수치를 보여준다. 이는 붉은 숲 지역의 평균인 20-40μSv/h보다 낮은 수치이며 (체르노빌 방사선-생태 생물권 보호구역 직원 데니스 비쉬네프스키의 자료 참조) 이는 "참호"가 붉은 숲 자체가 아니라 그 경계에서 축조된 것임을 확인한다.

배경 감마선 강도의 실 수치는 붉은 숲의 가장 오염된 장소에서 참호를 파낸 것으로 가정한 보수적인 계산 (185μSv/h) 보다 한 두 자리수가 낮은 것으로 밝혀졌다.

필자가 올바르게 해석하였다면, 베타선 수준은 보수적인 모델에서 가정하였던 것보다 참호가 훨씬 더 깨끗하다는 것을 보여준다.

따라서 실제 외부 및 내부 피폭 수준을 보수적 추정치 (외부 130mSv + 내부 60mSv + 화재에 기인한 외부 및 내부 3.4mSv) 보다 한 자릿수 내려 추정하면 20mSv 이내가 된다. 이는 AES 직원의 연간 허용선량 (5-20mSv) 범위 내에 있으며 우리가 개별적으로 받는 선량인 4mSv보다 수 배 정도에 불과한 수준이다. 따라서 설명한 조건에서 방사선 증후군은 물론 통상적으로 건강에 위험한 수준의 방사선 조사에 대해서 언급할 필요가 없다.


러시아 측의 논평

참호의 주체 전체에 대해 이러한 의견은 비교적 최근에 표명되었다. 4월 20일 빈에 있는 국제 원자력 기구 (IAEA) 러시아 대표는 정보 회람 (일반적으로 이러한 회람은 당사국의 공식적 입장을 추적하는 데에 이용할 수 있음) 을 배포하였으며 여기에서 러시아의 입장을 언급한다:

  • 러시아 연방의 군인은 체르노빌 금지 구역에서 참호와 토목 공사를 수행하지 않았다.
  • 러시아군이 금지 구역과 ChAES에 체재할 때 방사선 제어 및 개별 선량 측정이 수행되었다.
  • 러시아군이 ChAES에 체재하는 동안 개별 선량은 78μSv를 초과하지 아니하였다.

필자는 이에 대해 어떻게든 논평하고 싶지만 러시아에서 도입된 "가짜에 관한 법률"은 국방부의 공식적 입장을 공개적으로 의심하는 것을 금한다. 따라서 필자는 이를 논평하지는 않겠지만 완전성을 위해 이 정보를 보여줄 수 밖에 없었다.

78μSv는 통상적인 자연 배경 수준인 0.09μSv/h에서 정확히 36일동안 (많은 러시아군이 2월 24일부터 3월 31일까지 금지 구역에 있었기 때문에) 체르노빌 금지 구역에 가지 않고 통상적인 상황에서나 받을 수 있는 선량이라고 말할 것이다.


SICh 및 고멜에 관하여

이와는 별개로 군인들이 체르노빌 구역의 희생자들을 실은 여러대의 의무 버스를 봤다고 알려진 고멜 방사선 의학 센터에서 할 수 있는 가상의 일에 대해 몇 마디 추가하고자 한다. 필자는 이미 이전 기고문에서 센터가 가진 인체 방사선 계수기 (분광계) 인 SICh에 관한 연구를 수행했을 수 있다고 이미 표현하였다. 적어도 과학을 위해서는 그렇게 하는 것이 유용하겠지만 그들이 그것을 했다는 것은 사실이 아니다. 그 누가 과학에 신경쓰겠는가...

알파선 방출원인 연료 지열 입자는 SICh에서 감지할 수 없지만, 분진 호흡으로 인해 수반될 수 있는 오염인 감마선 방출원은 검출할 수 있다. 필자 역시 여러 AES에서 개방된 방사성 물질을 다루는 중대한 작업 이후 SICh 측정 절차를 반복적으로 경험했다. 잠시 동안 의자에 앉아 있으면 등 뒤 및/또는 앞의 분광계가 신체의 방사선에 대한 데이터를 수집한다.
 

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우연히 사용하였던 벨로루시 회사 아톰테흐의 SICh

흥미를 유발하기 위해, 고멜의 방사선 의학 과학-응용 센터는 방사선 질환을 치료하는 것이 아니라 바로 이런 종류의 연구를 수행한다고 말하고자 한다. 무엇보다도 이들은 벨로루시의 오염 지대에 거주하는 주민 10만 명 이상을 매년 수십 개의 SICh로 검사하고 있다.


결론

붉은 숲 참호에서의 내외부 피폭에 대한 보수적 추정치 (최대 200mSv) 나 붉은 숲 가장자리에 있는 실제 참호에서의 추정치 (약 20mSv) 모두 급성 방사선 증후군을 유발하기에는 충분하지 않다. 그럼에도 불구하고 보수적인 노출 추정치는 다소 높기 때문에 가장 가능성 있는 결과는 미래에 암 발생 가능성이 증가할 것이라는 것이다. 그러나 실제 참호에 대한 추정치 20mSv는 인체에 허용되는 기준의 경계에 있긴 하나 단기적으로나 장기적으로 심대한 건강상 위험을 초래하지는 않는다.

물론, 계산과 모델은 항상 잘못될 수 있고 이는 필자도 그렇다. 무언가 잘못 생각했을 수 있다. 어쩌면. 그러나 필자는 이용가능한 정보를 수집하고 과학적 자료, 유사한 계산에 대한 본인의 경험, 체르노빌 및 프리피야트에서의 개인적인 경험을 포함하여 방사성 환경에 대한 본인의 경험을 바탕으로 계산을 (보수적으로!) 하려고 노력하였다. "그렇게 안전하면 직접 가봐라"를 시전할 댓글 작성자를 위한 것이다. 안전한 것은 아니지만, 치명적인 것도 아니다. 그리고 해당 지역에서 방사선 장해를 일으킬 수 있는 다른 피폭 시나리오를 배제할 수도 없다. 따라서 필자는 그곳에서 아무도 다칠 수 없다고 단정짓지는 않겠다.

그러나 참호에서 피폭된 선량을 보다 정확하게 계산하고 피폭 시나리오를 평가하기 위해서는 본격적인 현장 조사, 토양 샘플링, 이러한 참호에서의 인간들의 행동 연구 등에 대한 자료가 나올 때까지 기다려야 할 것이다. 필자는 이것이 현지 과학자나 국제 합동 연구자들을 위한 연구 주제가 되어 언젠가는 과학 출판물의 형태로 어떠한 일이 일어났는지에 대한 평가를 볼 수 있기를 바란다. 또한 이러한 주제가 민간 연구자들과 전문 기자들에게도 관심의 대상이 되어 금지 구역의 "사건" 참가자, 이들의 운명, 고멜 센터에서 무슨 일이 일어났었는지, 그리고 이것이 전체 서사와 어떻게 연관되었는지를 알게 되길 희망한다.

지금으로서는 아무도 거기에 관심이 없을 것으로 보인다. 금지 구역에서 작업하는 과학자들은 장비를 복구하고, 현 연구를 지속하며 금지 구역을 통과한 차량에서 나온 분진과 오염물로 인한 가능한 청정 지역 오염 평가에 관심을 가질 가능성이 더 높다. 이것이 더 시급하고 중요할 수 있다. 그리고 언젠가는 참호에도 도달할 것이다.

IAEA 대표단의 체르노빌 AES 방문 시 참호 문제가 거론될 가능성이 있다. 이들은 정확히 사고일인 4월 26일에 그곳에 도착할 예정이다.

필자는 우크라이나와 전 세계에서 체르노빌에서의 과다피폭과 군인의 죽음에 대한 이야기가 사실이기를 바라는 사람들이 꽤 많기 때문에 그러한 보도를 믿고 퍼트리는 것을 이해한다. 그러나 희망적인 생각에 빠져서는 안된다. 그러한 희망적 사고는 체르노빌을 둘러싼 신화, 방사선이 건강에 미치는 과장된 영향, 방사선 증후군이 정확히 무엇인지에 대한 거의 완전한 무지의 비옥한 토양 위에서 자라고 있다.

따라서 2022년 체르노빌에서 죽은 군인들에 대한 신화는 오래도록 존재할 것이며, 현재 이미 발생하고 있는 것처럼 대중매체 공간과 대중 문화가 전문 과학자와 연구자들의 목소리를 대체할 가능성이 높다. 1986년 사고 자체의 결과와 관련하여 이미 발생한 것과 똑같은 방식으로 여전히 많은 신화, 오해 및 우화에 가려져 있다.


4월 29일 및 30일 갱신

기이하다. 4월 26-28일 체르노빌 AES 방문 결과에 대한 IAEA 사무총장 라파엘 그로시의 기자회견 (영상) 을 시청한 후 우크라이나 상황에 대한 보고서를 읽었다. 그리고 이들은 참호에 대한 예비적 선량 추정을 실시한 것으로 밝혀졌다. 참호에서 이들은 0.2-0.75μSv/h 범위의 선량을 추정하였다. 그리고 이는 필자가 분석하였던 전술한 모든 보도에 표시된 추정치보다 낮다. 그 자체로 다소 의문이 든다.

결과적으로 1년 동안 참호에 앉아 있는 이들이 노출 추정치는 6.5mSv이다 (이하 그림 참조). 한 달 동안 체류하면 0.54mSv로 계산된다. 이는 극히 예비적인 평가이며 다수의 토양 및 초목 시료도 채취하였기에 참호에 대한 더 자세한 보고서를 기다를 것이다.

그러나 어쨌든 결론은 분명하다. 해당 데이터 내에서 참호 내 방사선은 거의 없다.
 

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참호라는 주제가 IAEA의 의제가 되리라고는 전혀 생각치 못하였지만 기자회견으로 판단하면 SMI의 과대광고로 인해 중요한 이슈 중 하나였다. 따라서 제3의 독립적인 기관으로서 참호를 조사하고 평가했다. 기자회견에서 나온 질문을 보면 다수의 사람들이 해당 문제에 관심을 가지고 있었다.

러시아 측의 의견에 의하면 군인들의 최대 선량은 78μSv (0.078mSv) 를 초과하지 않았다는 점을 상기하라. 다수의 우크라이나 관리들 (에네르고아톰 사장 포함) 의 공언에 의하면 잠재 선량은 막대하며 증후군에 충분하며 이미 약 1000mSv에 달한다. IAEA와 필자는 다른 방법을 이용했고 (그들은 현장을 방문했고 필자는 오픈 소스를 조사) 제3의 추정치, 즉 중간 추정치를 수득했다. 그들은 외부 피폭에 대해 0.54mSv를 얻었고 필자는 가능한 선원 합계로 20mSv 이내를 얻었다.

누구를 믿고 더 독립적으로 평가했는지에 대해 결정하는 것은 독자의 몫이다. 분석할 데이터는 많다.


저자의 감사

기고문이 마음에 든다면 Patreon, Boosty (러시아 사용자용) 에서 저자를 지원할 수 있으며 본 기고문의 영상 버전이 게시될 유튜브 채널을 구독할 수 있다. 더 일반적인 친절한 단어나 카르마의 더하기 기호가 있다.


출처:

  1. Impact of Scots pine (Pinus sylvestris L.) plantings on long term 137Cs and 90Sr recycling from a waste burial site in the Chernobyl Red Forest
  2. Radionuclide migration in the experimental polygon of the Red Forest waste site in the Chernobyl zone ? Part 1: Characterization of the waste trench, fuel particle transformation processes in soils, biogenic fluxes and effects on biota
  3. Radionuclide migration at experimental polygon at Red Forest waste site in Chernobyl zone. Part 2: Hydrogeological characterization and groundwater transport modeling
  4. Chernobyl hot particles in the lungs of personnel involved in the post-accident clean-up actions and of inhabitants of the contaminated ukrainian and belarus territories
  5. Analysis of 129I and 127I in soils of the Chernobyl Exclusion Zone, 29 years after the deposition of 129I.
  6. Радиологические последствия пожара в чернобыльской зоне отчуждения в апреле 2015 года. В. А. Кашпаров и др.
  7. Territory contamination with the radionuclides representing the fuel component of Chernobyl fallout
  8. Публикация про Гомельский центр радиационной медицины
  9. Последствия Чернобыльской аварии. Доклад НКДАР ООН 2008 на русском.
  10. Чернобыльский форум 2005. Последствия аварии
  11. Радиационная медицина. Клиника, профилактика и лечение радиационных поражений (книга о лучевой болезни и т.д.)
  12. UPD. Доклад МАГАТЭ от 28 апреля, включающий предварительные данные по обследованию окопов.

 




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Mi_Dork 2023.03.01. 10:18

1. 알려진 것과 달리 붉은 숲 내에 참호를 판 것은 아니다.

2. 알려졌던 것과 달리 피폭 선량이 높진 않은 것 같다.

3. 즉각적인 방사능 노출 관련 질환이 발생했을 가능성은 높으나, (종양 등) 생애 주기간 발생할 관련 질환 발병도는 높아질 수도 있을 것이다.

 

이 정도로 요약하면 될까요? 고퀄 번역글 매번 감사히 읽고 있습니다.

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Кузнецов 글쓴이 2023.03.01. 12:00
Mi_Dork

1에 대해서... 극히 가깝긴 하나 내부는 아닙니다. 위치가 참 그렇지요...

2에 대해서... 원 저자의 최악을 가정한 시나리오 (붉은 숲의 최오염지대 내에 위치) 에서도 그렇습니다 (200mSv).

3에 대해서... ARS는 단기간에 노출선량이 1Sv를 초과하였을 때 나타나며 (WHO, 영국 국방부) 따라서 원 저자의 보수적 추정치(20-200mSv)에서나 IAEA의 결과(0.54mSv)에서나 발생하지 않았을 확률이 높습니다. 다만 200mSv (≥100mSv) 일 경우 말초 림프구의 감소가 관찰될 수 있고 장기적으로 암 발생률이 증가했을 수 있겠습니다.
 

결론 단을 재인용하겠습니다: 붉은 숲 참호에서의 내외부 피폭에 대한 보수적 추정치 (최대 200mSv) 나 붉은 숲 가장자리에 있는 실제 참호에서의 추정치 (약 20mSv) 모두 급성 방사선 증후군을 유발하기에는 충분하지 않다. 그럼에도 불구하고 보수적인 노출 추정치는 다소 높기 때문에 가장 가능성 있는 결과는 미래에 암 발생 가능성이 증가할 것이라는 것이다. 그러나 실제 참호에 대한 추정치 20mSv는 인체에 허용되는 기준의 경계에 있긴 하나 단기적으로나 장기적으로 심대한 건강상 위험을 초래하지는 않는다.
 

다만 본문에도 언급된 연료성 지열 입자 (대략적으로 따졌을 때 입자 하나에 0.1Sv 가량) 에 재수없게 노출된 경우라면 또 모르겠지요. 저자는 자신이 제시한 역학조사 연구를 인용해 그 확률이 극히 낮다고 보고 노출 가능성을 제외했습니다.

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