석탄 연소

석탄을 이용하여 열과 전기를 생산하는 과정에서는 비산회(Fly-ash, 대부분 연소가스로부터 분리되거나 포집) 및 저회(Bottom-ash) 그리고 슬래그가 발생된다. 석탄재에 함유되어 있는 방사성핵종의 농도는 석탄에 비해 매우 높지만, 일반적으로 1 Bq/g을 초과하지는 않는다. Pb-210 및 Po-210 같은 휘발성 방사성핵종은 비산회 외에도 버너케틀의 내부표면(Pb-210 농도가 100 Bq/g을 초과하는 것으로 보고)에도 축적될 수 있다. 연소가스 탈황 과정에서 슬러지와 석고 형태의 추가적인 부산물이 발생되지만, 그 부산물 내 방사성핵종의 농도는 석탄재에 비해 낮다. 석탄의 연소 후 부산물의 처리는 방사선학적 영향이 있을 수 있으나, 그 부산물이 적절하게 잘 만들어진 매립지나 지표저류 시설에서 처리된다면 방사선학적 영향은 낮을 수 있다. 비산회와 석고는 시멘트 및 콘크리트 또는 경량 건축블록의 첨가물 같은 건축자재의 요소로 사용된다.

석유 및 가스 생산

석유 및 가스 형성과정에서 함유되는 물에는 저류암에서 용해된 Ra-228과 Ra-226 그리고 Ra-224이 이들의 자핵종들과 함께 포함되어 있다. 이 물이 석유 및 가스와 함께 지표면으로 올라올 때, 온도와 압력의 변화로 인해 파이프, 밸브, 펌프 같은 석유 및 가스 생산설비의 내벽에 라듐이 다량 함유된 황산염 및 탄산염 스케일의 부착이 일어날 수 있다. 라듐 동위원소 및 그 자핵종들은 선별기와 스키머 탱크 내 슬러지에서도 발견된다. Pb-210 및 그 자핵종들을 함유하는 납 침전물은 가스 생산설비의 습식 처리공정 부분에서 발견된다. 이들의 방사능 농도는 매우 낮은 준위에서 1,000 Bq/g 이상의 광범위한 범위(예외적으로, Ra-226의 경우 15,000 Bq/g)를 나타낸다. 방사선 방호는 주로 설비 유지 및 폐기 활동 중 스케일 및 슬러지의 제거와 같은 부산물의 처리(감마선에 의한 외부피폭과 먼지의 흡입에 의한 내부피폭을 초래)에 대해서 고려된다. 스케일이 두껍게 부착된 파이프 및 용기 가까이에서 일하는 작업자들 역시 방사선 방호 조치의 대상으로 고려할 필요가 있다.

광물 채굴

대부분의 암석(우라늄 광석 제외) 내 천연방사성핵종의 농도는 일반 토양 내 농도를 크게 초과하지 않지만, 일부에서는 최대 10 Bq/g에 이르는 광석이 채굴될 수 있다. 광산 환경(특히, 지하 광산의 경우)은 공기 중 라돈의 증가를 유발할 수 있기 때문에, 일반적으로 라돈에 의한 작업자들의 피폭은 주요 우려의 대상이다. 라돈 농도는 공기로의 라돈 방출(예를 들어, 암석의 다공성, 라돈을 함유하는 공기나 물의 유입) 및 공기로부터 라돈의 제거(예를 들어, 지하 환기 상태, 노천굴 내 대기 상태)와 관련된 인자에 매우 강하게 영향을 받는다.

일부 광산에서, 채굴장으로 유입되는 열극수는 대단히 높은 농도의 Ra-226을 함유할 수 있으며, 이러한 물로부터 방출되는 라돈과 채굴장에 침전된 스케일 및 퇴적물에 의해 작업자들의 피폭은 크게 증가될 수 있다. 게다가 이 물의 배출은 상당한 환경오염을 초래할 수 있다.

인산염 및 비료 생산

대규모로 채굴되는 인광석은 비료 및 다른 인 함유 제품을 생산하기 위한 원료물질이다. 일반적으로 광석에 함유되어 있는 방사성핵종의 방사능 농도는 3 Bq/g 미만이다. 인광석은 다음의 두 방법 중 하나의 방법으로 처리된다.

1. 대부분의 인광석은 산으로 처리되고, 상세 공정에 따라 인산(대부분은 비료와 매우 다양한 인산염 제품의 제조를 위해 사용)을 생산하거나 비료로 직접 변환된다.
   1. 인산의 생산 과정에서 대량으로 발생되는 인산석고는 인광석과 비슷한 방사능 농도의 라듐을 함유한다. 환경보호의 쟁점은 스택에 쌓여있는 인산석고의 처리나 지표수로의 배출에 의해 시작한다.
   2. 라듐을 함유하는 스케일과 침전물들은 공정 내 설비 및 장비의 내부에 형성된다. 이러한 물질들 내 방사성핵종의 방사능 농도는 원래의 물질과 비슷한 수준에서 1,000배 이상까지 다르다. 감마선/먼지 흡입에 의한 피폭은 공정 장비의 유지 또는 폐기 공정 동안 고려할 필요가 있다.
2. 일부 인광석은 고온의 용광로에서 고순도 인산과 다른 인 함유 제품의 생산에 사용되는 원소, 인으로 변환되며, 이 과정에서 Pb-210는 집진기 분진에 1,000배까지 농축된다. 이 분진에 의한 작업자들의 피폭 외에도 물질의 처리 역시 관리할 필요가 있다. 규산칼슘 슬래그는 원광과 비슷한 방사능 농도로 우라늄 방사성붕괴 계열 중 상위의 방사성핵종을 포함하며, 이 슬래그의 이용은 천연방사성핵종보다 높은 농도를 함유하는 다른 건축자재와 마찬가지로 특정 용도로 제한할 필요가 있다.

토륨 및 토륨 화합물의 이용과 생산

최대 20%의 토륨을 함유하는 토륨 정광은 모나자이트나 토륨이 다량 함유된 광물의 화학적 가공에 의해 얻어진다. 이 토륨 정광은 질산토륨을 생산하기 위해 질산을 이용하여 분해되고, 농축 및 정제된다. 이렇게 생산된 질산토륨은 토륨 가스맨틀의 제조와 산화토륨(유리제품을 만들거나 촉매제에 사용), 플루오르화 토륨(렌즈를 도금하거나 유리제품에 사용) 같은 토륨 화합물의 생산 그리고 토륨 금속(마그네슘 합금이나 용접봉 또는 다른 형태의 텅스텐 전극에 사용)에 사용된다. 램프 점등장치, 비행기 활주로 등, 방사선 검출기, 연료전지 성분 같은 다양한 제품을 생산하기 위해 소량의 토륨이 사용된다.

다양한 생산 공정에 관련된 물질들은 고농도 토륨(혹은 Ra-228)을 함유하는 경향이 있고, 특정 방사선 방호조치가 요구될 수 있는 방사선 위험을 초래한다. 또한, Rn-220 (토론)에 의한 피폭(특히, 공정 도관, 섬프, 저장 설비 같은 한정된 공간의 경우) 역시 상당한 위험이 될 수 있다. 선량이 연간 20 mSv를 초과하더라도, 일반적으로 토륨 화합물의 생산 공정에서 작업자들은 주로 감마선과 토론의 흡입에 의해 연간 6 - 15 mSv 범위의 유효선량을 받는 것으로 알려져 있다. 적당한 양의 토륨을 함유하는 물질을 다루는 제조 공정에서 작업자들이 받는 유효선량은 일반적으로 연간 1 mSv 미만이지만, 간혹 10 mSv에 달하거나 그 이상이다. 토륨과 관련된 산업 공정에서 발생되는 부산물은 감시 및 관리될 필요가 있다

탄탈륨과 나이오븀의 생산

나이오븀은 전기진공장치(eletrovacuum), 전자장치, 항공우주 산업, 원자력 산업에 이용되며, 부식 방지를 위해 사용된다. 나이오븀은 높은 방사능 농도의 우라늄 및 토륨 방사성붕괴 계열 내 핵종들을 함유하는 황록석(파이로클로르; Pyrochlore)을 이용하여 고온의 화학공정을 거쳐 추출된다. 페로나이오븀은 파이로클로르 정광과 알루미늄 파우더 사이에 일어나는 고온의 발열반응을 이용하여 생산된다. 일반적으로 파이로클로르 정광에 함유되어 있는 Th-232의 방사능 농도는 100 Bq/g에 달하며, 페로나이오븀 슬래그에서 이와 비슷한 농도로 발견되어 왔다. 게다가, 고온 공정에서 발생되는 집진기분진에 포함되어 있는 Pb-210 및 Po-210의 방사능 농도는 100 - 500 Bq/g에 달한다. 따라서 감마선과 생산 공정 내 먼지에 의한 작업자들의 피폭은 관리할 필요가 있다.

전기제품과 화학공업용 내산제의 재료로 사용되는 탄탈륨은 일반적으로 나이오븀과 화학적거동이 유사하다.

이산화티탄 안료의 제조

이산화티타늄 생산에 사용되는 주요 산업원료는 티탄철석(Ilmenite)과 금홍석(Rutile)이며, 일반적으로 이 광물들에 함유되어 있는 U-238 및 Th-232 계열 내 방사성핵종의 방사능 농도는 2 Bq/g 미만이다. 티탄철석을 사용하여 이산화티타늄을 생산하는 경우, 합성 루틸과 슬래그 같은 중간물 혹은 향상된 공급 원료가 사용된다. 티탄철석과 루틸은 모나자이트, 지르콘, 석류석, 제노타임 같은 중사라고 불리는 물질로부터 얻어지며, 이 중사는 중량, 자성, 정전기 공정에 의해 분리된다. 분리공정은 먼지의 흡입에 의한 방사선학적 위해뿐만 아니라 다량 축적된 광물(특히, 고농도 Th-232 계열의 방사성핵종을 함유하는 모나자이트 성분이 5% 이상 포함되어 있는 경우)로부터 방출되는 감마선에 의한 방사선학적 위해를 초래한다. 이산화티타늄 안료의 생산을 위한 다양한 가열/습식제련 공정 전반에 잔류하는 방사성 핵종의 방사능 농도는 일반적으로 중간 정도이다. Ra-228과 Ra-226의 방사능 농도가 1 Bq/g 미만에서 1,600 Bq/g에 이르는 라듐을 함유한 스케일 관련 작업자의 피폭과 많은 부산물 배출경로 중 일부의 관리는 규제가 필요할 수 있다. 안료산업에서 발생하는 공정 부산물에 함유되어 있는 Ra-228의 방사능 농도는 수 Bq/g 정도이다.

지르콘 및 산화지르코늄 생산 및 이용

지르콘(규산지르코늄)은 중사에서 회수된다. 일반적으로 지르콘사에 함유되어 있는 U-238의 방사능 농도는 2 - 4 Bq/g이다. 더 높은 농도가 발견될 수 있으나, 이러한 광물은 상업적 규모에 비해 폭넓게 이용되지는 않는다. 대부분의 지르콘사는 타일과 위생도기의 제조에 사용되는 유약의 유백체로 이용된다. 또한, 지르콘사는 주물사 및 도형에 사용되며, 내화물과 지르코니아(산화지르코늄)의 생산에도 사용된다. 이러한 다양한 이용 목적을 위해, 지르콘사는 더 작은 입자로 제분되며, 경우에 따라서는 입자 크기가 5 μm 미만에 이른다.

최근의 지르콘 제분작업은 산업보건안전 이유 외에도 값비싼 제품의 손실을 방지하기 위해서 높은 기준으로 먼지를 관리한다. 지르코니아는 매우 높은 온도의 용광로에서 지르콘사를 용융하여 제조될 수 있다. 공급재 내 대부분의 Pb-210와 Po-210은 연기 포집장치에 의해 제거되는 실리카퓸에 머무른다. 실리카퓸 내 미립자 물질의 방사능 농도는 Pb-210의 경우 최대 200 Bq/g, Po-210의 경우 최대 600 Bq/g으로 보고되고 있다. 실리카퓸에 의한 작업자들의 피폭은 이산화규소의 존재 때문에 어떠한 경우라도 요구되는 호흡기 보호구로 관리할 필요가 있다. 지르코니아는 지르콘사의 화학처리에 의해서도 제조되며, 제조공정에서 발생되는 폐수의 배출은 관리할 필요가 있다.

주석, 구리, 알루미늄, 아연, 납, 철, 강철 등의 금속 생산 및 제련

대부분의 공급원료 내 방사성핵종의 농도는 일반적인 환경준위보다 더 높고, 생산품과 공정부산물에 잔류하는 경향이 있다. 제련 및 정련 공정에 사용되는 고온은 최대 200 Bq/g까지 집진기 분진 내 Pb-210/Po-210의 농축을 초래할 수 있으나, 작업자들의 선량은 일반적으로 유의할 수준은 아니다. 방사성핵종은 1 Bq/g 미만에서 10 Bq/g 이상의 범위로 슬래그에 농축될 수 있으며, 일부 슬래그의 사용은 제한될 필요가 있다. 주석 슬래그는 높은 농도의 우라늄 및 토륨 방사성붕괴 계열 내 방사성핵종들을 함유하고, 간혹 나이오븀 및 탄탈륨을 추출하기 위한 원료로 사용된다. 또한, 과거에는 다양한 산업시설에서 사용되었던 단열 “섬유”(단열재로 쓰이는 광물섬유)의 제조에도 사용되었으며, 그 섬유의 재활용을 위한 처리 과정(금속 재활용 시설)에서 방사성물질로 검출되기도 하였다. 관리의 부재로 인해, 이 섬유는 폐기 작업에 종사하는 작업자들에게 상당한 선량을 초래할 수 있는 것으로 보고되었다.

수처리 시설

수처리는 오염물질을 제거하기 위해서 대규모로 수행된다. 일반적으로 수처리 공정에서 천연방사성핵종들이 제거되며, 그 결과로 인해 이온교환수지 같은 수처리 폐기물에 축적될 수 있다. 수처리 폐기물의 경우, 일반적으로 방사능 농도가 일정수준 증가되지만, 지하수 처리의 경우, 방사능 농도가 10 Bq/g 이상에 달할 수 있으며, 이것은 처분에 영향을 미칠 수 있다. 지하수 처리시설에서, 일부의 경우 라돈은 작업장에 대한 조치준위를 훨씬 초과하는 농도로 축적될 수 있다.

희토류 원소 추출

자석, 초전도체, 세라믹의 제조와 화학 촉매제 및 금속 합금 물질로 사용되는 희토류 원소는 전자기기, 조명, 유리제품 등을 제조하는 산업에서 사용된다. 이러한 희토류 원소는 모나자이트, 바스트네사이트, 제노타임 등의 광물과 희토류를 함유한 점토의 화학적 가공을 통해 추출되며, 이 광물들은 수십-수백 Bq/g의 Th-232을 함유한다. 중량, 자성, 정전기 공정에 의한 중사 분리 공정과 모나자이트 및 일부 희토류 광물의 산/알칼리 분해 공정에서 발생되는 먼지 및 토론(Rn-220)의 흡입(체내 피폭)과 감마선(외부피폭)에 의해 방사선학적 위해가 초래될 수 있으며, 피폭 관리를 위한 조치가 필요할 수 있다. 희토류 원소를 추출하기 위한 모나자이트의 채굴 및 광물 분리 그리고 화학적 가공 공정에서, 작업자들이 피폭되는 평균 선량은 연간 1 – 8 mSv인 것으로 보고되어 왔다. 또한, 유리제품에 사용되는 세륨 농축물에는 약 10 Bq/g의 Th-232이 함유되어 있는 것으로 보고되어 왔다. 추출 공정에서 발생되는 부산물과 액체 및 기체 유출물(폐기물)은 수십~수천 Bq/g에 이르는 원료물질 내 방사능 농도를 훨씬 초과하는 농도의 Th-232/Ra-228을 함유한다. 이러한 고농도 Ra-228을 함유하는 부산물의 제거, 처리, 처분과 더불어 폐수의 배출은 규제를 통한 관리가 필요할 수 있다.