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플루토늄 연대측정을 위한 pg급 극미량 아메리슘 동위원소 및 정량 분석
박난희,정근호 한국분석과학회 2021 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
핵감식(nuclear forensics)을 위해 입수된 물질은 대부분 방사성물질로 붕괴특성이 있으므로 그 시료 자체 내에 이력특성을 갖고 있다. 핵물질 연대측정 정보는 핵물질의 동위원소 특성과 함께 대상 핵물질의 이력을 추적하는 아주 중요한 징후 중 하나이다. 이러한 연대측정을 위해서는 모핵종과 딸핵종의 순수분리기술과 정확한 동위원소 분석 기술이 매우 중요하다. 예로서, 정제한지 2년이 지난 플루토늄 1 μg의 연대측정을 위해서는 딸핵종인 수십 pg의 아메리슘 또는 우라늄에 대한 분석 능력이 필요하다. 본 실험실에서는 <SUP>241</SUP>Am/<SUP>241</SUP>Pu법을 이용한 플루토늄 연대측정 기술을 개발하고자 한다. 질량분석과정을 살펴보면, 먼저 플루토늄 시료에 함유되어 있는 <SUP>241</SUP>Am과 <SUP>241</SUP>Pu의 양을 개별적으로 정량을 한 후, <SUP>241</SUP>Am/<SUP>241</SUP>Pu의 비를 구하게 된다. 본 연구에서는 수 pg급 <SUP>241</SUP>Am의 양을 결정하기 위해 동위원소희석질량법(IDMS)을 적용하였으며, MC-ICP-MS를 이용한 동위원소 분석 성능을 평가하였다. MC-ICP-MS의 감도는 Am 기준 ppt당 74000 cps이며, 1 ppt 이하에서 농도에 따라 Am 동위원소비 측정 정밀도와 상대오차를 평가한 결과, 모두 1% 이내로 분석 가능이 가능하였다. 동위원소희석질량법에 의한 <SUP>241</SUP>Am 정량분석 결과, 5 pg, 1 pg수준에서는 상대오차 0.22%, 0.1pg 수준의 <SUP>241</SUP>Am은 상대오차 2.8%로 매우 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구의 기술을 바탕으로 추후 연대측정 표준시료를 통한 플루토늄 연대측정 검증에 사용될 예정이며, 이는 기존에 연구된 우라늄 연대측정 기술과 함께 핵물질 이력 추적 기술로써 우리나라의 핵물질 안전관련 규제 정책 도출이 필요한 기초 자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.