핵분열 생성물

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1. 개요
2. 형성 및 붕괴
3. 시간 경과에 따른 방사능 변화
4. 수율
5. 생성
6. 붕괴
7. 낙진 대응책
8. 건강 문제
9. 참고 문헌
참조

1. 개요

핵분열 생성물은 핵분열성 원자 핵이 분열하면서 생성되는 다양한 원자 핵을 의미한다. 핵분열 시 두 원자의 원자 질량의 합은 원래 원자보다 적은데, 이는 질량의 일부가 중성자로 손실되기 때문이다. 초기 핵분열 생성물은 중성자가 과잉된 상태로 불안정하여 베타 붕괴를 거쳐 안정적인 상태로 변환된다. 핵분열 생성물은 단수명과 장수명 핵분열 생성물로 나뉘며, 혼합물의 총 방사능은 단수명 생성물에 의해 감소하다가 장수명 생성물에 의해 안정화된다. 핵분열 생성물은 핵무기 폭발이나 원자력 발전소에서 발생하며, 원자력 발전소의 핵연료 내에 축적되어 핵연료의 연소에 영향을 미친다. 핵분열 생성물은 원자로 제어에 사용되는 지연 중성자를 생성하며, 원자로의 중성자 독으로 작용하기도 한다. 핵분열 생성물은 의료 및 산업 분야에서 활용되며, 낙진 발생 시 대피 및 프러시안 블루 섭취 등의 대응책이 사용된다.

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핵분열 생성물
개요
정의	핵분열의 결과로 생성되는 원자 또는 입자
주요 핵분열 물질	우라늄-235 플루토늄-239
핵분열 생성물의 종류
방사성 핵종	세슘-137 스트론튬-90 아이오딘-131
안정 핵종	제논-136 바륨-140
핵분열 생성물의 특징
질량 분포	일반적으로 질량수 95와 135 부근에서 높은 빈도로 생성됨
중성자 과잉	핵분열 과정에서 생성된 중성자 과잉 핵종은 베타 붕괴를 통해 안정화됨
방사능	다양한 반감기를 가진 방사성 핵종을 포함하며, 핵폐기물의 주요 원인이 됨
핵분열 생성물의 활용
의료	테크네튬-99m 등 의료용 방사성 동위원소 생산에 활용
산업	방사선원으로 활용
연구	핵반응 연구 및 핵물리 연구에 활용
핵분열 생성물의 위험성
방사능 오염	환경 및 인체에 유해한 방사능 오염을 유발할 수 있음
핵확산	핵무기 제조에 사용될 수 있는 핵물질 포함 가능성
장기적인 관리	반감기가 긴 핵종은 장기간 안전하게 관리해야 함

2. 형성 및 붕괴

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵연료 내에 핵분열 생성물이 축적된다. 하나의 핵분열성 원자가 핵분열하여 생성된 두 원자의 원자 질량의 합은 항상 원래 원자의 원자 질량보다 적다. 이것은 질량의 일부가 자유 중성자로 손실되기 때문이며, 핵분열 생성물의 운동 에너지가 제거될 때(즉, 반응에 의해 제공된 열을 추출하기 위해 생성물이 냉각될 때) 이 에너지와 관련된 질량도 시스템에서 손실되어 냉각된 핵분열 생성물에서 "누락된" 것처럼 보이기 때문이다.

핵분열이 쉽게 일어날 수 있는 핵종은 특히 중성자가 풍부하기 때문에(예: 우라늄-235의 핵자 중 61%가 중성자임), 초기 핵분열 생성물은 핵분열 생성물과 같은 질량을 가진 안정적인 핵종보다 중성자가 더 풍부한 경우가 많다(예: 안정적인 지르코늄-90은 56%의 중성자를 포함하는 반면, 불안정한 스트론튬-90은 58%를 포함). 따라서 초기 핵분열 생성물은 불안정할 수 있으며, 일반적으로 각 베타 방출 시 중성자를 양성자로 변환하면서 베타 붕괴를 거쳐 안정적인 구성으로 이동한다. (핵분열 생성물은 알파 붕괴를 통해 붕괴되지 않는다.)

몇몇 중성자 과잉의 단명한 초기 핵분열 생성물은 일반적인 베타 붕괴(이것이 가시적인 반감기, 일반적으로 수십 분의 일 초에서 수 초의 원인)로 붕괴된 후, 여기된 딸 생성물에 의해 중성자가 즉시 방출된다. 이 과정은 소위 지연 중성자의 원천이며, 원자로 제어에 중요한 역할을 한다.^[36]

첫 번째 베타 붕괴는 빠르며 고에너지 베타 입자 또는 감마선을 방출할 수 있다. 그러나 핵분열 생성물이 안정적인 핵 조건에 접근함에 따라, 마지막 한두 번의 붕괴는 긴 반감기를 가질 수 있으며 더 적은 에너지를 방출할 수 있다.

3. 시간 경과에 따른 방사능 변화

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵연료 내에 핵분열 생성물이 축적된다. 하나의 핵분열성 원자가 핵분열하여 생성된 두 원자의 원자 질량의 합은 항상 원래 원자의 원자 질량보다 적다. 핵분열 생성물은 불안정하여, 베타 붕괴를 거쳐 안정된 상태가 된다.^[36]

핵분열 생성물은 반감기가 90년 이하(사마륨-151)이거나, 211,100년 (테크네튬-99) 이상인 7개의 장수명 핵분열 생성물이다. 순수한 핵분열 생성물의 혼합물의 총 방사능은 수백 년 동안 빠르게 감소하다가(단수명 생성물에 의해 제어됨) 수십만 년 동안 거의 변하지 않는 낮은 수준으로 안정화된다(7개의 장수명 생성물에 의해 제어됨).^[3]

악티늄족을 제거한 순수한 핵분열 생성물의 방사능 변화는 악티늄족을 포함하고 있는 연료의 붕괴와 대조적이다. 악티늄족을 포함하는 연료는 "개방형" ( 핵연료 재처리를 하지 않음) 핵연료 주기에서 생산된다. 이러한 악티늄족 중 다수는 반감기가 약 100년에서 20만 년 사이로, 개방형 핵연료 주기에서 재처리되지 않은 연료를 보관하는 데 어려움을 야기한다.^[3]

핵분열 생성물은 베타 방사선을 방출하는 반면, 악티늄족은 주로 알파 방사선을 방출한다. 두 물질 모두 감마선을 방출하기도 한다.

4. 수율

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵연료 내에 핵분열 생성물이 축적된다. 핵분열당 특정 동위원소의 생성량을 수율이라고 하며, 일반적으로 부모 핵분열당 백분율(%)로 표시한다. 따라서 수율의 총합은 200%가 된다.^[36]

핵분열 생성물은 아연부터 란타넘족까지 모든 원소를 포함하지만, 대부분 두 개의 피크에서 발생한다. 한 피크는 약 (원자 질량 85~105) 스트론튬에서 루테늄 사이에서 발생하고, 다른 피크는 약 텔루륨에서 네오디뮴 사이에서 발생한다(원자 질량 130~145). 수율은 부모 원자와 초기 중성자의 에너지에 다소 의존한다.^[4]

일반적으로 핵분열을 겪는 상태의 에너지가 높을수록 두 핵분열 생성물이 유사한 질량을 가질 가능성이 더 높다. 따라서 중성자 에너지가 증가하거나 분열성 원자의 에너지가 증가함에 따라 두 피크 사이의 골이 얕아진다. 예를 들어, ²³⁹Pu에 대한 질량에 따른 수율 곡선은 중성자가 열 중성자일 때 ²³⁵U에서 관찰되는 것보다 더 얕은 골을 갖는다. ²⁵⁹Fm과 같은 극단적인 경우에는 단일 피크만 관찰된다.^[5]

우라늄-235, 플루토늄-239, 현재 원자력 발전소에서 사용되는 두 물질의 조합, 그리고 토륨 사이클에 사용되는 우라늄-233의 열 중성자 핵분열에 따른 질량별 핵분열 생성물 수율.

양성자 및/또는 중성자의 짝수를 갖는 핵의 안정성으로 인해, 원소에 대한 수율 곡선은 매끄러운 곡선이 아니라 교대로 나타나는 경향이 있다.^[6]

5. 생성

핵분열 생성물은 자연적 핵분열과 인공적 핵분열을 통해 생성된다.

자연적으로는 우라늄의 자발 핵분열, 방사성 붕괴, 우주선 입자와의 반응에서 나오는 중성자에 의해 소량 생성된다. 약 15억 년 전 아프리카의 우라늄 광상에서는 천연 핵분열 반응로가 수십만 년 동안 작동하여 약 5톤의 핵분열 생성물을 생산하기도 했다. 이러한 핵분열 생성물은 자연 반응로가 발생했음을 증명하는 중요한 역할을 했다.

인공적으로는 핵무기 폭발과 원자력 발전소에서 핵분열 생성물이 생성된다. 핵무기 폭발에서는 무기 유형에 따라 다른 양의 핵분열 생성물이 생성된다. 원자력 발전 원자로에서는 연료 내 우라늄의 약 3%가 에너지 생성의 부산물로 핵분열 생성물로 변환되며, 대부분은 연료봉 파손, 원자력 사고, 핵연료 재처리가 발생하지 않는 한 연료 내에 남아 있게 된다.^[36]

5. 1. 원자로

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵연료 내에 핵분열 생성물이 축적된다. 핵분열 생성물은 화학적으로 금속 석출물, 산화물 석출물, 불용성 기체, 그리고 고용성 핵분열 생성물의 네 가지로 구분된다.^[36] 이 중 크립톤, 제논 등은 기체이기 때문에 연료가 파손되거나 재처리 과정에서 대기 중으로 방출되어 환경 문제를 일으키거나, 핵 연료봉 내부 압력을 증가시켜 안정성을 떨어뜨릴 수 있다. 특히 헬륨으로 채워진 핵연료봉 내부의 열전도율을 낮춰 온도를 높이고, 이는 핵분열 기체 방출을 더욱 촉진하는 악순환을 야기한다.^[36]

핵분열성 원자가 핵분열하여 생성된 두 원자의 원자 질량 합은 항상 원래 원자 질량보다 작은데, 이는 질량 일부가 자유 중성자로 손실되기 때문이다. 핵분열 생성물의 운동 에너지가 제거되면(열 추출을 위해 냉각) 이 에너지와 관련된 질량도 시스템에서 손실되어 "누락된" 것처럼 보인다.

핵분열이 쉬운 핵종은 중성자가 풍부하여(예: 우라늄-235는 핵자 중 61%가 중성자), 초기 핵분열 생성물은 같은 질량의 안정된 핵종보다 중성자가 더 많다(예: 안정된 지르코늄-90은 중성자 56%, 불안정한 스트론튬-90은 58%). 따라서 초기 핵분열 생성물은 불안정하여 베타 붕괴를 통해 안정화된다(중성자가 양성자로 변환). 핵분열 생성물은 알파 붕괴로 붕괴되지는 않는다.

일부 중성자 과잉 초기 핵분열 생성물은 베타 붕괴 후 여기된 딸 생성물에 의해 중성자를 즉시 방출하는데, 이것이 지연 중성자이며 원자로 제어에 중요하다. 첫 베타 붕괴는 빠르고 고에너지 베타 입자나 감마선을 방출할 수 있지만, 핵분열 생성물이 안정화될수록 마지막 붕괴는 긴 반감기를 갖고 더 적은 에너지를 방출한다.

상업용 원자력 발전소는 즉발 아임계 상태에서 작동하며, 특정 핵분열 생성물은 수 초에서 수 분에 걸쳐 붕괴, 임계성 유지에 중요한 지연 중성자를 생성한다.^[7]^[8] 브롬-87은 반감기가 약 1분이다.^[9] 지연 임계 상태에서는 동력 변화가 인간과 자동 제어가 가능할 정도로 느리게 이루어진다. 핵 연료 연소에 따라 제어봉이 움직인다.^[10]^[11]^[12]^[13]

원자력 발전소 방사능의 주요 원인은 핵분열 생성물, 악티늄족, 방사화 생성물이다. 핵분열 생성물은 처음 수백 년간 대부분의 방사능을 차지하며, 악티늄족은 연료 사용 후 약 10³~10⁵년 동안 지배적이다.

핵분열 생성물 붕괴는 원자로 정지 후에도 지속적인 열(붕괴열)을 발생시키며, 이 열은 제거되어야 한다. 냉각 실패는 쓰리마일 섬 원자력 발전소 사고, 후쿠시마 원자력 발전소 사고처럼 원자로 손상을 유발할 수 있다.

연료 피복재에 구멍이 생기면 핵분열 생성물이 1차 냉각재로 누출될 수 있다. 화학적 특성에 따라 원자로 노심에 정착하거나 냉각 시스템을 순환할 수 있으며, 화학 제어 시스템으로 제거한다. 정상 작동하는 원자력 발전소에서 냉각재 방사능은 매우 낮다.

핵연료 재처리 공장(및 2005년 체르노빌 부지)에서 감마선 노출의 주범은 세슘-137이다. 요오드-129는 재처리 공장 방출 주요 방사성 동위원소이다. 원자력 발전소에서 세슘-137과 스트론튬-90은 베타 붕괴로 생성된 비활성 기체(반감기 3.8분 제논-137, 반감기 32초 크립톤-90) 때문에 연료에서 멀리 떨어진 곳(예: 제어봉)에 침착될 수 있다.

5. 1. 1. 핵 원자로 독성 물질

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵연료 내에 핵분열 생성물이 축적된다. 이 핵분열 생성물은 핵연료의 연소 중 거동에 영향을 준다.

일부 핵분열 생성물은 지연 중성자를 방출하며 붕괴되는데, 이는 원자로 제어에 중요하다.

제논-135 및 사마륨-149와 같은 다른 핵분열 생성물은 높은 중성자 흡수 단면적을 갖는다. 핵 원자로는 중성자 생성 및 흡수 속도의 균형을 맞춰야 하므로, 중성자를 흡수하는 핵분열 생성물은 원자로를 "독"하거나 정지시키는 경향이 있다. 이는 연소성 독 및 제어봉으로 제어된다. 정지 또는 저출력 작동 중에 제논-135가 축적되면 원자로가 독이 되어 재시작을 방해하거나 재시작 또는 최대 출력 복원 중에 정상적인 반응 제어를 방해할 수 있다. 이는 체르노빌 원자력 발전소 사고에서 중요한 역할을 했다.^[36]

5. 2. 핵무기

핵무기 핵분열로 인한 즉각적인 핵분열 생성물은 핵분열하는 특정 핵종에 따라 다른 핵분열원과 본질적으로 동일하다. 그러나 반응의 매우 짧은 시간 척도는 원자 폭탄에서 생성되는 특정 동위 원소 혼합에 차이를 만든다.

예를 들어, ¹³⁴Cs/¹³⁷Cs 비율은 폭탄 낙진과 원자로의 핵분열 생성물을 구별하는 쉬운 방법을 제공한다. 핵분열에 의해 세슘-134는 거의 형성되지 않는다(제논]-134가 안정적이기 때문에). ¹³⁴Cs는 안정적인 ¹³³Cs의

5. 3. 응용

일부 핵분열 생성물(예: ¹³⁷Cs^영어)은 의료 및 산업용 방사선원에 사용된다. ⁹⁹TcO₄⁻^영어 (과테크네튬산염) 이온은 강철 표면과 반응하여 부식 방지 층을 형성할 수 있다. 이러한 방식으로 금속옥소 음이온은 양극성 부식 억제제 역할을 하며 강철 표면을 부동태화한다. ⁹⁹TcO₂^영어가 강철 표면에 형성되는 것은 핵폐기물 드럼 및 제염 전에 분실된 핵 장비(예: 바다에 침몰된 원자력 잠수함 원자로)에서 ⁹⁹Tc^영어의 방출을 억제하는 효과가 있다.

이와 유사하게, 심각한 원자로 사고 시 방사성 요오드의 방출은 원자력 발전소 내 금속 표면에 흡착되어 억제될 수 있다.^[15] 사고 발생 시 일어날 수 있는 요오드 화학에 대한 많은 연구가 수행되었다.^[16]

6. 붕괴

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵연료 내에 핵분열 생성물이 축적된다. 핵분열 생성물은 베타 방사선을 방출하며, 일부는 감마선도 방출한다.^[36] 핵분열 생성물 중 일부는 기체 상태로 존재하여 연료봉의 압력을 증가시키거나 환경 문제를 일으킬 수 있다.^[36]

핵분열 생성물의 총 방사능은 수백 년 동안 빠르게 감소하다가 수십만 년 동안 거의 변하지 않는 낮은 수준으로 안정화된다. 이는 반감기가 짧은 핵종이 먼저 붕괴하고, 이후 반감기가 긴 핵종이 남기 때문이다.^[3] 악티늄족을 포함하는 사용 후 핵연료는 100년에서 20만 년 사이의 반감기를 가지는 핵종 때문에 장기간 보관에 어려움이 있다.

우라늄-235 핵분열 시 주요 방사성 핵분열 생성물에는 요오드, 세슘, 스트론튬, 제논, 바륨의 동위원소가 포함된다. 시간이 지남에 따라 방사능은 감소하며, 체르노빌 원자력 발전소 사고나 미국의 일본 원자 폭탄 투하의 경우처럼 초기에는 치명적인 수준이었던 곳도 시간이 지나면서 비교적 안전해진다.

핵분열 생성물 혼합물의 방사능은 초기에는 ¹³¹I 및 ¹⁴⁰Ba와 같은 단수명 동위원소가 주를 이루며, 시간이 지남에 따라 ¹⁴¹Ce, ⁹⁵Zr/⁹⁵Nb, ⁸⁹Sr, ¹⁴⁴Ce/¹⁴⁴Pr, ¹⁰⁶Ru/¹⁰⁶Rh, ¹⁴⁷Pm 등이 주요 방사성 동위원소가 된다. 약 2~3년 후에는 ⁹⁰Sr과 ¹³⁷Cs가, 그 이후에는 ⁹⁹Tc가 주요 방사성 동위원소가 된다.

7. 낙진 대응책

방사능 비상 대비는 핵 사고나 핵무기 공격 이후 방사선 노출의 영향으로부터 사람들을 보호하는 것을 목표로 한다. 가장 효과적인 보호 조치는 긴급 대피이지만, 대피가 불가능하거나 불확실한 경우에는 지역 방사능 낙진 대피소 및 기타 조치가 최상의 보호를 제공한다.^[18]

원자력 발전소에서 방사능의 주요 원인은 핵분열 생성물, 악티늄족 및 방사화 생성물이다. 핵분열 생성물은 처음 수백 년 동안 대부분의 방사능을 차지하며, 악티늄족은 연료 사용 후 대략 10³~10⁵년 동안 지배적이다. 핵분열 생성물 붕괴는 원자로가 정지하고 핵분열이 중단된 후에도 계속되는 열(붕괴열)을 생성한다. 이 붕괴열은 정지 후 제거해야 하며, 냉각이 제대로 이루어지지 않으면 쓰리마일 섬 원자력 발전소 사고 및 후쿠시마 원자력 발전소 사고와 같이 원자로에 손상을 입힐 수 있다.

연료 주변의 피복재에 구멍이 생기면 핵분열 생성물이 1차 냉각재로 누출될 수 있다. 화학적 특성에 따라 원자로 노심 내에 정착하거나 냉각 시스템을 통과할 수 있으며, 이를 제거하기 위한 화학 제어 시스템이 제공된다. 정상적인 조건에서 작동하는 잘 설계된 원자력 발전소에서 냉각재 방사능은 매우 낮다.

핵연료 재처리 공장(및 2005년 체르노빌 부지)에서 대부분의 감마선 노출을 유발하는 동위원소는 세슘-137이다. 요오드-129는 재처리 공장에서 방출되는 주요 방사성 동위원소이다. 원자력 발전소에서 세슘-137과 스트론튬-90은 연료에서 멀리 떨어진 곳에서 발견되는데, 이는 이들이 베타 붕괴로 생성된 비활성 기체(반감기 3.8분인 제논-137과 반감기 32초인 크립톤-90)에 의해 연료에서 멀리 떨어진 곳, 예를 들어 제어봉에 침착될 수 있기 때문이다.

7. 1. 요오드

요오드 동위 원소 중 중요한 것은 ¹²⁹I, ¹³¹I(방사성 요오드), ¹³²I이다. 핵실험과 체르노빌 원자력 발전소 사고에서는 요오드-131이 방출되었다.^[19]

단기 작용 요오드 동위 원소는 갑상선이 요오드화물을 축적하고 농축하기 때문에 특히 위험하다. 방사성 요오드 흡수는 갑상선염, 갑상선 기능 저하증, 갑상선 결절, 갑상선암과 같은 급성, 만성, 지연성 영향을 유발할 수 있다. 체르노빌과 마야크에서 방출된 활성 요오드는 구 소련에서 갑상선암 발생률 증가의 원인이 되었다.^[19]

방사성 요오드의 위험을 줄이는 방법 중 하나는 노출 전에 요오드화 칼륨(KI)을 복용하는 것이다. 비방사성 요오드는 갑상선을 포화시켜 방사성 요오드의 체내 저장량을 줄인다. 요오드화 칼륨 투여는 방사성 요오드의 영향을 99% 감소시킨다.^[18]

갑상선종 유발 물질인 과염소산염 이온도 요오드 흡수를 줄이는 데 사용될 수 있다. 과염소산염 이온은 요오드가 갑상선 여포 세포에 침착되는 과정을 경쟁적으로 억제한다. 연구에 따르면 하루 kg당 0.007mg 이상의 과염소산염은 갑상선의 요오드 흡수 능력을 일시적으로 억제한다.^[20] 과염소산염은 갑상선에서 요오드화물의 추가 대사 장애로 인해 갑상선에 축적된 방사성 요오드의 배출을 측정하는 검사에 유용하게 사용된다.^[21]

갑상선 중독증 치료에는 과염소산 칼륨이 사용되기도 한다. 17 ppm 농도의 과염소산염 함유 물 섭취는 기본 방사성 요오드 섭취를 67% 감소시키는 것으로 나타났다.^[20]

방사성 요오드 방출 시에는 예방적 요오드화 칼륨이나 요오드산염 섭취가 우선이지만, 이들 약물의 재고가 부족할 경우 과염소산염 이온 첨가나 과염소산염 정제 배포가 효과적인 대안이 될 수 있다. 갑상선종 유발 약물 섭취는 갑상선 기능 저하증의 위험이 있지만, 방사성 요오드 생체 축적으로 인한 암 위험보다는 예방적 이점이 더 크다.

7. 2. 세슘

체르노빌 사고는 넓은 지역에 걸쳐 다량의 세슘 동위 원소를 방출했다.^[1] Caesium^영어 ¹³⁷Cs는 토양 최상층에 남아 장기적으로 우려되는 동위 원소이다.^[1] 뿌리가 얕은 식물은 수년 동안 이를 흡수하며, 풀과 버섯은 상당량의 ¹³⁷Cs를 함유하여 식품 사슬을 통해 인간에게 전달될 수 있다.^[1]¹³⁷Cs에 대한 낙농업의 가장 좋은 대응책은 토양을 깊이 갈아엎는 것이다.^[1] 이는 ¹³⁷Cs가 풀의 얕은 뿌리에 닿지 않게 하여 풀의 방사능 수준을 낮춘다.^[1] 토양 최상층 몇 cm를 제거해 얕은 참호에 묻으면 ¹³⁷Cs의 감마선이 약해져 인간과 동물에 대한 피폭량을 줄일 수 있다.^[1] 참호가 깊고 멀수록 보호 수준이 높아진다.^[1] 비료에 칼륨을 함유하면 세슘을 희석시키고 식물 흡수를 제한한다.^[1]

축산업에서 ¹³⁷Cs에 대한 또 다른 대응책은 동물에게 프러시안 블루를 먹이는 것이다.^[1] 이 화합물은 이온 교환체 역할을 한다.^[1] 시안화물은 철에 단단히 결합되어, 인간이 하루에 몇 그램의 프러시안 블루를 섭취해도 안전하다.^[1] 프러시안 블루는 세슘의 생물학적 반감기(핵 반감기와 다름)를 줄인다.^[1] ¹³⁷Cs의 물리적 또는 핵 반감기는 약 30년이며, 인간의 세슘은 생물학적 반감기가 1~4개월이다.^[1] 프러시안 블루는 배설물에서 세슘을 제거하여 식물이 사용할 수 없는 형태로 만들어 세슘 재순환을 방지한다.^[1] 인간 포함 동물 치료에는 특수 등급 프러시안 블루가 필요하며, 페인트용 안료 등급은 효과가 없다.^[1]

7. 3. 스트론튬

칼슘이 부족한 토양에 석회를 첨가하면 식물의 스트론튬 흡수를 줄일 수 있다. 마찬가지로 칼륨이 부족한 토양에서는 칼륨 비료를 첨가하여 식물의 세슘 흡수를 억제할 수 있다. 그러나 석회 또는 칼륨 비료를 사용한 이러한 처리는 토양의 화학적 성질을 크게 변화시켜 토지의 식물 생태 변화를 초래할 수 있으므로 신중하게 수행해야 한다.^[29]

8. 건강 문제

핵분열 생성물은 인체에 다양한 건강 문제를 일으킬 수 있다. 주요 섭취 경로는 음식물 섭취이며, 불용성 화합물은 위장관에서 흡수되지 않고 배설되지만, 가용성 화합물은 흡수되어 체내에 축적될 수 있다. 핵분열 생성물은 주로 베타 방사선을 방출하며, 일부는 감마선도 방출한다.

다음은 주요 핵분열 생성물과 인체에 미치는 영향이다.

동위 원소	방사선	반감기	위장관 흡수율	건강 영향
스트론튬-90/이트륨-90	β	28년	30%	뼈에 축적되어 골수암, 백혈병 유발
세슘-137	β, γ	30년	100%	근육에 축적되어 암 유발
프로메튬-147	β	2.6년	0.01%	-
세륨-144	β, γ	285일	0.01%	-
루테늄-106/로듐-106	β, γ	1.0년	0.03%	-
지르코늄-95	β, γ	65일	0.01%	-
스트론튬-89	β	51일	30%	뼈에 축적되어 골수암, 백혈병 유발
루테늄-103	β, γ	39.7일	0.03%	-
니오브-95	β, γ	35일	0.01%	-
세륨-141	β, γ	33일	0.01%	-
바륨-140/란탄-140	β, γ	12.8일	5%	-
요오드-131	β, γ	8.05일	100%	갑상선에 축적되어 갑상선암 유발
삼중수소	β	12.3년	100%^[31]	체액에 섞여 전신 피폭

스트론튬-90과 스트론튬-89는 화학적 성질이 칼슘과 유사하여 뼈에 잘 축적된다. 뼈에 축적된 스트론튬은 골수암이나 백혈병을 유발할 수 있다.^[36] 세슘-137은 칼륨과 유사하게 체내에 흡수되며, 주로 근육에 축적되어 암을 유발할 수 있다. 요오드-131은 갑상선에 축적되어 갑상선암을 유발할 수 있다.^[36] 삼중수소는 물 형태로 체내에 흡수되어 체액에 섞여 전신에 퍼지며, 유효 반감기는 약 10일이다.^[31]

9. 참고 문헌

폴 루스의 《중성자 물리학》 2.10.2장, 75쪽에 해당 내용이 있다.

참조

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_[34] 문서 4년 이상의 반감기를 가진
_[35] 문서 원시 핵종 제외
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