放射線取扱技術 問題集

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작 성 자 : 김    종     화

[ 연 습 문 제 ]

1. 다음중, 분해시간을 구하는 방법은?

가. 절대측정법    나. 이선원법    다. 동시회로법    라. 스메어법

[해답] 나

[참고] 이선원법에 의한 분해시간

[eqn: tau={{{n_A}+{n_B}-{n_AB}-{n_b}}over{{n_AB^2}-{n_A^2}-{n_B^2}}}}]

2. GM계수관 앞에 선원 [eqn: A]를 놓고 계수하였을 때 10분간에 [eqn: 55,000counts]가 되었다. 다    음에 선원 [eqn: A와~B]를 놓았을 때 계수는 10분간에 [eqn: 83,000counts]였다. 마지막으로 선원    [eqn: B]만 계수하였더니 10분간에 [eqn: 30,000counts]의 값을 얻었다. 이 GM계수관의 분해시간    은 얼마인가? 단, 자연계수율은 [eqn: 60cpm]이다.

가. [eqn: 280mus]    나. [eqn: 292mus]    다. [eqn: 50mus]    라. [eqn: 138mus]

[해답] 나

[풀이] [eqn: {n_A}=55,000/(10times60)=91.7c ps]    [eqn: {n_B}=30,000/(10times60)=50c ps]

[eqn: {n_AB}=83,000/(10times60)=138.3c ps]   [eqn: {n_b}=60/60=1c ps]

[eqn: THEREFORE ~tau={{{n_A}+{n_B}-{n_AB}-{n_b}}over{{n_AB^2}-{n_A^2}-{n_B^2}}}} ={{91.7+50-138.3-1}over{({138.3^2})-({91.7^2})-({50^2})}}]

[eqn: ={2.92times10^-4}s=292mus]

3. 분해시간 [eqn: 200mus]의 GM계수관이 있다. 계수율이 [eqn: 15,000cpm]일 때의 계수손실율은?

가. 5%          나. 10%          다. 0.05%          라. 0.5%

[해답] 가

[풀이] 계수손실율 : [eqn: n tau={15,000over60}times{200times10^-6}=0.05=5%]

4. 분해시간 [eqn: 400mus]의 GM계수관으로 어떤 시료를 측정하였더니[eqn: 30,000cpm]을 지시하였    다. 계수손실은?

가. [eqn: 750cpm]    나. [eqn: 75cpm]    다. [eqn: 7,500cpm]    라. [eqn: 625cpm]

[해답] 다

[풀이] 참계수율 : [eqn: {n_0}={n over{1-n tau}}={{(30,000/60)}over{1-(30,000/60)times{400times10^-6}}}]

[eqn: =625c ps=37,500c pm]

[eqn: THEREFORE ~계수손실={n_0}-n=37,500-30,000=7,500c pm]

5. 어떤 밀봉 점선원에서 [eqn: 3m] 떨어진 곳에 GM 서베이미터를 놓고 측정한 결과 [eqn: 100cp s]    를 얻었다. [eqn: 1m] 떨어진 곳에서 측정하면 몇 [eqn: cp s]를 얻을 것인가? 단, GM계수관의 분    해시간은 [eqn: 100mus]이다.

가. 620          나. 710          다. 830          라. 950

[해답] 다

[풀이] [eqn: 3m] 떨어진 곳에서의 참계수율

[eqn: {n_0}={n over{1-n tau}}={100over{1-100times100times10^-6}}=101c ps]

[eqn: 1m] 떨어진 곳의 계수율

[eqn: {n_0}=101times{{3^2}over{1^2}}=909c ps]

[eqn: THEREFORE ~n={{n_0}over{1+{n_0}tau}}}={909 over{1+909times{100times10^-6}}=833c ps]

6. 그림과 같은 기하학적조건으로 방사선원의 강도를 측정하여 다음과 같은 자료를 얻었    다. 전계수치 [eqn: T=6,000counts], 자연계수 [eqn: b=400counts], 분해시간 [eqn: tau=100mus], 검출효    율 [eqn: epsilon=0.6], [eqn: T_t}=10mi n], [eqn: T_b}=10mi n], 기타 보정계수 [eqn: F=1]일 때 선원의 강도를 구    하여라.

가. [eqn: 560.6dpm]    나. [eqn: 96,323dpm]    다. [eqn: 10,3196dpm]    라. [eqn: 934dpm]

[eqn: 2cm]

[eqn: theta]

[eqn: 10cm]

source

[해답] 나

[풀이] 기하학적효율

[eqn: G={1over2}(1-c os theta)={1over2}(1-{h over{root{{h^2}+{r^2}}}})]

[eqn: ={1over2}(1-{10over{root{{10^2}+{2^2}}}})=9.7times10^-3]

전계수율 : [eqn: {T_n}=T/{T_t}=6,000/10=600 cpm]

자연계수율 : [eqn: {n_b}=b/{T_b}=400/10=40c pm]

따라서, 참계수율은

[eqn: {n_0}={n over{1-n tau}}={6,000/600 over{1-(6,000/600)times{100times10^-6}}}]

[eqn: =10.01c ps=600.6c pm]

[eqn: THEREFORE ~{n_0}-{n_b}=606.6-40=560.6c pm]

그러므로 선원의 강도는

[eqn: S={{{n_0}-{n_b}}over{GF epsilon}}={560.6 over{{9.7times10^-3}times1times0.6}}=96,323d pm]

7. [eqn: NaI(T l)] 섬광계수관으로 교정용 [eqn: Cs^137}~1,000Bq] 선원을 100초 동안 측정하여 4,350카    운트를 얻었다. 선원을 제거하고 100초 동안 자연계수를 측정하였더니 100카운트였다.

이에 대한 [eqn: gamma]선의 계수효율은? 단, [eqn: Cs^137}~ 0.662MeV]의 감마선 방출비는 85%이다.

가. 0.5%          나. 5%          다. 10%          라. 10%

[해답] 나

[풀이] [eqn: 참계수율=4,350/100-100/100=42.5c ps]

[eqn: gamma]선의 방출비가 85% 이므로

[eqn: gamma]선의 계수효율은

[eqn: THEREFORE ~계수효율={계수율 over{방사능}}times100%={42.5over{1,000times0.85}}times100=5%]

8. GM계수장치로 [eqn: P^32] [eqn: beta]선원을 측정하였더니 2분간에 60,120카운트의 계수를 얻었다.     이 선원과 동일 형상의 [eqn: P^32] 표준선원 [eqn: 300dp s]를 앞과 같은 조건으로 20분간 측정하여    보니 계수치는 37,000카운트였다. 이 [eqn: P^32}~beta]선원의 방사능은 몇 [eqn: muCi]인가?

가. 30.8          나. 10.3          다. 0.13          라. 1.3

[해답] 다

[풀이] [eqn: 효율={계수율 over{방사능}}times100]

[eqn: ={{37,000/20times60}over300}times100=10.28%]

그러므로 선원의 방사능은

[eqn: {{60,120/2times60}over0.1028}={4.873times10^3}d ps=0.13muCi]

9. 계측오차를 2% 이내로 할 때 계수치는 다음중, 어느 것인가?

가. [eqn: 500counts]    나. [eqn: 1,000counts]    다. [eqn: 2,000counts]    라. [eqn: 2,500counts]

[해답] 라

[풀이] 계측오차 : [eqn: sigma={1over rootN}~(N~:~계수치)]

가 : [eqn: sigma=1/root500}=0.045]

나 : [eqn: sigma=1/root1,000}=0.032]

다 : [eqn: sigma=1/root2,000}=0.022]

라 : [eqn: sigma=1/root2,500}=0.02]

10. 어떤 시료를 2분간 측정하여 [eqn: 800cpm]을 얻었다. 계수오차는 몇 % 인가?

가. 0.1          나. 0.25          다. 2.5          라. 5

[해답] 라

[풀이] 계측오차 : [eqn: sigma={1over rootN}~(N~:~계수치)]

[eqn: sigma=1/{root800times2}=0.025=2.5%]

11. 1%의 상대표준편차를 얻으려면 얼마만큼의 계수치가 필요한가?

가. [eqn: 10counts]    나. [eqn: 100counts]    다. [eqn: 1,000counts]    라. [eqn: 10,000counts]

[해답] 라

[풀이] 상대표준편차 : [eqn: epsilon=sigma/N=rootN}/N=1/rootN]

[eqn: 0.01=1/rootN}~~ THEREFORE ~N=10,000counts]

12. 시료의 전계수율이 [eqn: 200+-14cpm], 자연계수율이 [eqn: 25+-5cpm]일 때의 참계수율과 표준편     차는?

가. [eqn: 175+-14.8cpm]          나. [eqn: 17.5+-1.48cpm]

다. [eqn: 1.75+-0.148cpm]        라. [eqn: 1,750+-148cpm]

[해답] 가

[풀이] [eqn: (A+-{sigma_A})-(B+-{sigma_B})=(A-B)+-root{{sigma_A^2}+{sigma_B^2}}]

[eqn: 참계수율=전계수율-자연계수율]

[eqn: =(200-25)+-root{{14^2}+{5^2}}=175+-root221}=175+-14.8c pm]

13. 시료를 2분간 측정하여 [eqn: 200counts]이고 자연계수를 10분간 측정하여 [eqn: 50counts]일 때     시료의 계수율과 표준편차를 바르게 나타낸 것은?

가. [eqn: (200/2-50/10)+-root{(200/{2^2}+50/{10^2})}]

나. [eqn: (200/2-5)+-root{(200/2+50/10)}]

다. [eqn: (200/2-50/10)+-root{(200/2+50/10)}]

라. [eqn: (200-50)+-root{(200/2+50/10)}]

[해답] 가

[참고] [eqn: {n_0}=({n_s}-{n_b})+-root{({n_s}/{t_s}+{n_b}/{t_b})}]

[eqn: =({n_s}-{n_b})+-root{{(N_s}/{t_s^2}+{N_b}/{t_b^2}})}]

14. 최소검출하한과 관계가 있는 것은?

가. Fano 인자     나. 자연방사능     다. 차폐     라. 계측시간

[해답] 가

[참고] (1) 최소검출하한 방사능([eqn: MDA], minimum detectable activity)

시료의 계수는 자연계수의 간섭으로 인하여 극저준위방사능 측정결과는 자               연계수와 구별할 수 없으므로 통계적 고찰로부터 방사능의 검출을 어떠한               신뢰도를 가지고 확인할 수 있는 한계로 신뢰도 95% 범위에서 검출하한계               수는 [eqn: LLD=2.71+-4.65root{n_b}]가 된다. 즉, 측정치의 의미가 갖는 것은 [eqn: LLD]               보다 계수값이 클 때에 한한다. 단, [eqn: n_b]는 자연계수이다.

(2) Fano 효과

에너지[eqn: E의~gamma]선에 의해서 생성되는 이온쌍의 수의 통계적 변동은 에너지               분해능을 제한하는 중요한 요인으로 이 효과를 Fano 인자로 표시한다.

15. 기하학적효율에 관계없는 인자는 다음중, 어느 것인가?

가. 입사창의 직경       나. 측정시간

다. 선원의 크기         라. 선원과 검출기와의 거리

[해답] 나

[참고] 기하학적효율 [eqn: G={1over2}(1-c os theta)={1over2}(1-{h over root{{h^2}+{r^2}}})]

16. 방사선측정에 사용되는 측정기와 검출원리의 조합중, 틀린 것은?

가. pocket 선량계－기체의 전리

나. 액체신틸레이션검출기－형광작용

다. 반도체검출기－방사선손상

라. 유리선량계－고체 물성의 변화

마. 원자핵 건판－사진작용

[해답] 다

[참고] 반도체검출기 : 고체의 전리작용

17. 기체의 전리현상을 이용한 측정기는 다음중, 어느 것인가?

가. [eqn: CdS] 선량계              나. scintillation counter

다. proportional counter       라. fricke dosemeter

[해답] 다

18. 방사선을 측정하는 경우 검출원리가 유사한 것끼리 짝지은 것이다. 다음중, 조합이      맞지 않는 것은 어느 것인가?

가. [eqn: Fe] 선량계－[eqn: Ce] 선량계            나. TLD－형광유리선량계

다. 신틸레이션계수관－GM계수관       라. 전리함－비례계수관

[해답] 다

19. 다음의 방사선검출기중, 방사선에 의한 발광현상을 이용한 것은 어느 것인가?

가. [eqn: G e(Li)] 검출기     나. [eqn: CsI(Tl)] 검출기     다. 필름배지

라. GM계수관          마. 비례계수관

[해답] 나

20. gas－filled radiation detector에서 인가전압에 따라 그 특성이 변한다. 다음중, 가장     저전압 영역은?

가. GM region               나. recombination region

다. proportional region        라. ionization region

[해답] 라

21. gas filled radiation detector에서 gas multiplication이 일어나기 시작하는 영역은?

가. recombination region      나. ionization region

다. proportional region        라. GM region

[해답] 라

22. 반도체검출기에 관한 방사선검출기의 원리에 관한 것중, 잘못된 것은?

가. 한쌍의 전자․정공쌍을 만드는데 필요한 에너지의 평균치는 방사선의 종류나 에         너지에 관계없이 거의 일정한 값이다.

나. 반도체내에서 carrier의 이동도는 전리함의 경우에서 기체중에서 이온의 이동도에         비하면 훨씬 크다.

다. [eqn: G e(Li)] 검출기에서는 사용할 때 또는 보존시 항상 액체질소로 소자를 냉각시킬         필요가 있다.

라. [eqn: gamma]선 검출감도를 높이시 위해서는 검출체로서 원자번호가 되도록 낮은 것을 사용         할 필요가 있다.

마. 반도체검출기중, 포획중심이 적으며 carrier 포획수명이 긴 것이나 전자․정공과의         재결합이 적은 것만큼 양호한 검출기로 한다.

[해답] 라

[참고] [eqn: gamma]선 검출체의 실효원자번호는 높은 것이 좋다.

23. GM계수관의 연속방전을 방지하기 위하여 소멸가스(quenching gas)를 첨가한다. 다     음중, 소멸가스로서 적합하지 않은 것은?

가. 브롬[eqn: (Br_2})]     나. 산소[eqn: (O_2})]     다. 메탄(methane)     라. 알콜(alcohol)

[해답] 나

23. 동일한 방사선원에 대한 전리함의 포화전류에 관계가 없는 것은?

가. 전리함의 크기               나. 인가전압

다. 전리기체의 종류             라. 전리기체의 압력

[해답] 나

[참고] 전리함 영역에서는 인가전압이 조금 증가해도 전류측정치는 거의 불변이다. 이            인가전압을 포화전압이라 하고 이때 흐르는 전류를 포화전류라 한다.

24. 전극에 수집되는 이온쌍의 총수가 1차 이온쌍의 수에 비례하는 방사선검출기는?

가. 전리함     나. 비례계수관     다. 체렌코프계수관     라. GM계수관

[해답] 나

[참고] 비례계수관은 전장이 강해서 1차이온에 의하여 기체증폭이 일어나고, 출력펄스            파고는 최초에 생긴 1차이온수에 비례한다.

25. 전리작용으로 생성되는 전하를 측정하는 검출기는?

가. 프리케 선량계               나. [eqn: LiF] 선량계

다. [eqn: CsI(T l)] 검출기             라. [eqn: HPGe] 검출기

[해답] 라

[참고] [eqn: HPGe] 검출기 : 반도체검출기 : 고체의 전리작용

26. 다음 방사선측정기중, 양극에 고전압을 걸어주지 않아도 되는 것은?

가. 핵분열계수관    나. GM계수관    다. 비례계수관    라. 자기분석계수관

[해답] 가

27. 다음은 전리함의 특성에 대한 설명이다. 틀린 것은?

가. 1차이온의 전리전류를 측정한다.

나. 비교적 에너지의존성이 작다.

다. [eqn: alpha,~beta,~gamma]선에 대한 선질특성이 좋다.

라. 감도가 좋다.

[해답] 라

[참고] 전리함은 감도가 나쁘나 [eqn: alpha,~beta,~gamma]선의 방사선측정에 이용가능하다.

28. 전리함 선량계로 X선의 조사선량을 측정하는 경우에 이온재결합에 관한 설명중, 올     바른 것은?

가. 인가전압이 높을수록 크다.

나. 조사선량율이 낮을수록 크다.

다. 전극의 모양 및 전극간의 거리에 영향을 받지 않는다.

라. 펄스형 X선 쪽이 가능성이 크다.

[해답] 라

29. GM계수관에 관한 설명중, 틀린 것은?

가. 불감시간은 [eqn: 100sim수백~mus]이다.

나. 플래토우의 길이는 [eqn: 50V] 정도이다.

다. 출력전압은 [eqn: 1V] 정도이다.

라. [eqn: gamma]선에 대한 효율은 [eqn: 1sim2%]이다.

[해답] 나

[참고] GM계수관의 플래토우 길이 : 약 [eqn: 300V]

30. GM계수관의 동작특성에서 계수손실이 생기는 이유는?

가. 분해시간    나. 플래토우    다. 기체증폭율    라. 소멸작용

[해답] 가

[참고] 분해시간(resolving time, [eqn: tau])

연속된 2개의 신호를 구별할 수 있는 최소의 시간

(출력펄스가 회복하여 파고선별준위에 도달할 때까지의 시간)

[eqn: tau=100mus]

○ 계수손실 : 분해시간 이후의 방사선은 계수되지 않는다.

31. 다음중, 소멸작용을 이용하는 검출기는?

가. 펄스형 전리함    나. 전류형 전리함    다. GM계수관    라. 비례계수관

[해답] 다

[참고] GM계수관에서는 전자눈사태로 인한 방전을 정지시키는 소위 소멸시키는 방법            2가지로 전자회로를 이용한 외부소멸법과 소멸기체를 이용한 자기소멸법이 있            다.(유기기체 및 할로겐기체 등)

32. GM계수관에 관한 용어의 연결중, 직접 관계가 없는 것은?

가. 내부소멸기체－전자눈사태     나. 불감시간－계수손실

다. 입사창의 두께－자연계수율    라. 사용전압－플래토우

[해답] 다

[참고] 자연계수에 영향을 미치는 것은 계수관의 크기, 계수관 벽의 재질, 주위의 방            사선원이나 잡음 등이 있다.

33. 비례계수관을 이용한 방사능 계측원리로 틀린 것은?

가. 비례계수 영역에서 작동시켜 계측한다.

나. 전극에 수집되는 이온쌍의 총수는 1차 이온쌍의 수에 비례한다.

다. 전극에 수집되는 이온쌍의 총수는 1차 이온쌍의 수에 반비례한다.

라. 비례계수영역은 전리함 영역보다 높은 전극전압 쪽에 있다.

[해답] 다

34. 비례계수관에 사용되는 대표적인 기체는?

가. PR가스     나. Q기체     다. [eqn: He]기체     라. [eqn: N e]기체

[해답] 가

[참고] 비례계수관의 계수용 기체는 일반적으로 [eqn: Ar]기체가 사용되는데, 소멸목적으로            [eqn: 90%~Ar+10%~CH_4]를 첨가한 PR기체(P－10 기체)가 널리 사용된다.

35. [eqn: BF_3] 비례계수관으로 측정하는 방사선은?

가. [eqn: alpha]선     나. [eqn: beta]선     다. [eqn: gamma]선     라. 중성자

[해답] 라

36. 단창 밀봉형으로서 같은 체적을 갖는 비례계수관과 GM계수관의 특징을 비교설명한     것이다. 틀린 것은?

가. 출력펄스파고치는 GM계수관 쪽이 훨씬 높다.

나. 비례계수관은 [eqn: alpha]선과 [eqn: beta]선의 펄스를 구별해서 측정할 수 있다.

다. 비례계수관으로 높은 에너지의 [eqn: gamma]선도 측정할 수 있다.

라. 불감시간은 GM계수관 쪽이 매우 길다.

[해답] 다

[참고] 단창형(endwindow)

원통형 GM관의 한끝을 얇은 막으로 함으로써 투과력이 약한 [eqn: beta]입자나 [eqn: alpha]입자           가 입사할 수 있도록 제작한 것

37. 다음중, 핵반응에 의한 중성자의 검출방법은?

가. [eqn: He^3] 계수관    나. 전리함    다. 방사화법    라. 양자반도법

[해답] 가

[참고] 중성자측정법

(1) 핵반응을 이용

① [eqn: BF_3] 비례계수관 :[eqn: {~^10}Be(n,alpha)^7}Li] : 열중성자 측정

② [eqn: He^3] 계수관 : [eqn: {~^3}He(n,p)^3}H] : 열중성자 측정

③ [eqn: Li^6] sandwich 계수관 : [eqn: {~^6}Li(n,alpha)^3}H] : 열중성자 측정

(2) 반도양자를 이용한 검출법 : 속중성자 측정

(3) 방사화를 이용, 핵분열계수관, 금속 박막

(4) 비행시간 측정법

38. 다음중, 속중성자 검출용으로만 사용되는 것은?

가. [eqn: He^3] 계수관                    나. [eqn: BF_3] 계수관

다. 반도양자 비례계수관            라. [eqn: Li^6] 샌드위치 계수관

[해답] 다

39. 섬광체 발생에 관한 설명중, 틀린 것은?

가. 결정체에 방사선이 입사한다.     나. 전자가 전도대로 올라간다.

다. 밀도가 작다.                    라. 잔광시간이 길다.

[해답] 라

40. 다음 핵종중, [eqn: NaI(T l)] 섬광계수관으로 측정하는 것이 부적당한 것은?

가. [eqn: Na^24]       나. [eqn: P^32]      다. [eqn: Co^60]      라. [eqn: Cs^137]

[해답] 나

[참고] [eqn: NaI(Tl)] 섬광계수관은 [eqn: gamma]선 측정용이다.

나 : [eqn: P^32}~:~beta^-]방출체

41. 다음의 섬광체중 [eqn: 1MeV]의 [eqn: gamma]선에 대하여 광전첨두치(peak)의 검출효율이 가장 높은     것은?

가. [eqn: NaI(T l)]    나. [eqn: CsI(T l)]    다. [eqn: BGO]    라. [eqn: CaF_2}(E u)]

[해답] 다

[참고] 밀도 및 원자번호가 큰 물질이 검출효율이 좋다.

[eqn: BGO({Bi_4}{G e_3}{O_12})~:~rho=7.1{g/cm^3},~Bi(Z=83)], 실효원자번호 : 74

[eqn: NaI(Tl)~:~rho=3.7g/cm^3], 실효원자번호 : 50

42. [eqn: BGO] 섬광체의 특성에서 맞는 것은?

가. 흡습성이 있다.          나. 유효원자번호가 작다.

나. 밀도가 작다.            라. 잔광시간이 길다.

[해답] 가

[참고] [eqn: BGO](비스무스 게루마네이트)

[eqn: {Bi_4}{G e_3}O_12]는 밀도가 크고 원자번호(83)가 높은 비스무스 성분이 포함되어 있           다. [eqn: gamma]선이 입사할 때 광전효과가 잘 일어나 [eqn: gamma]선에 대한 계수효율이 높으며,            광수율은 [eqn: NaI(Tl)의~10sim20%]에 불과하므로 에너지분해능보다는 높은 [eqn: gamma]선 계           수효율을 얻고자 할 때 이용된다.

(1) 화학적으로 안정하고 제작이 용이하다.

(2) 발광효율이 낮기 때문에 에너지분해능이 나쁘다.

(3) [eqn: Bi]의 원자번호(83)가 커서 [eqn: gamma]선 검출효율이 크나 에너지 흡수당 광자의 생               성수는 다른 섬광물질에 비해 낮아서 에너지분해능은 떨어진다.

(4) 조해성은 없고 견고하다.

(5) 신호출력이 지연되는 현상이 없다.

43. 반도체검출기는 어떤 작용을 이용한 검출기인가?

가. 여기작용     나. 전리작용     다. 감광작용     라. 화학작용

[해답] 나

44. 다음의 반도체검출기에 대한 설명중, 틀린 것은?

가. 섬광검출기에 비하여 에너지분해능이 좋다.

나. [eqn: HPGe] 검출기는 [eqn: alpha]선 스펙트럼분석에 알맞다.

다. [eqn: HPGe]는 [eqn: gamma]선, [eqn: Si(Li)]은 고에너지 저하전입자, 표면장벽형은 저에너지 하전입자         의 측정에 적합하다.

라. 공핍층 내에서의 반송자(carrier)의 움직임이 빠르므로 분해시간이 짧다.

[해답] 나

[참고] 나 : [eqn: HPG e] 검출기 : [eqn: gamma]선 측정

다. carrier는 전자․정공쌍을 뜻하며, carrier 이동속도는 다음과 같다.

기체 : 전자 : 이온 ＝ 1,000 : 1,

고체 : 전자 : 정공 ＝ 2 : 1

45. 정공(hole)과 관련이 있는 것은?

가. 전리함    나. GM계수관    다. 비례계수관    라. 반도체검출기

[해답] 라

[참고] 반도체검출기는 전자․정공쌍의 고체의 전리작용을 이용한 검출기이고, 전리             함, GM계수관, 비례계수관은 기체의 전리작용을 이용한 검출기 이다.

46. 수 [eqn: keV] 이상의 X선 및 [eqn: gamma]선의 측정에는 [eqn: Si] 검출기보다 [eqn: G e] 검출기가 잘 사용된다.

그 이유로 맞는 것은?

가. [eqn: G e]의 에너지 갭은 [eqn: Si] 보다 크다.

나. 1개의 전자, 정공쌍을 만드는데 필요한 평균에너지는 [eqn: G e] 쪽이 [eqn: Si] 보다 크다.

다. [eqn: G e]의 원자번호가 [eqn: Si]보다 크므로 검출효율이 높다.

라. [eqn: Si]의 고순도결정을 만드는데 어려움이 있다.

[해답] 다

[참고] 가 : 에너지갭 : [eqn: G e~:~Si~=~0.7eV~:~1.1eV]

나 : [eqn: barE}~:~G e~ :~Si~=~2.8eV~:~3.6eV]

다 : 원자번호 : [eqn: G e~:~Si~=~32~:~14]

라 : 현재 [eqn: Si]의 고순도결정은 쉽게 얻을 수 있다.

47. 다음 설명중, 맞는 것은?

가. [eqn: NaI(T l)] 섬광계수관이나 [eqn: HPGe] 반도체검출기의 자연계수를 줄이기 위해서 납차         폐물의 내용적은 작을수록 좋다.

나. [eqn: HPGe] 반도체검출기의 분해능은 매우 우수하므로 [eqn: Fe^59] [eqn: gamma선(1.092,~1.292MeV)]         첨두치를 간단히 분리할 수 있다.

다. [eqn: beta]선 스펙트로미터의 검출기 재질은 [eqn: beta]선이 잘 흡수시키기 위하여 원자번호가 큰         것이 좋다.

라. 스펙트로미터의 분해능 지표로서 [eqn: FWTM]을 이용하는데, 이것은 첨두치 높이의          1/10에 해당하는 곳의 에너지 폭을 말한다.

[해답] 나

[참고] 가 : [eqn: gamma]선의 후방산란의 영향을 최소화하기 위해서는 차폐체의 내용적은 되도                 록 큰 것이 좋다.

나 : [eqn: HPG e] 반도체검출기는 [eqn: 1MeV] 영역에서 [eqn: 2keV]의 분해능을 가지고 있기                 때문에, [eqn: {Fe^59}(1.092MeV~gamma]선 첨두치와 [eqn: {Zn^65}~1.115MeV~gamma]선 첨두치를                간단히 분리할 수 있다.

다. [eqn: beta]선의 산란영향을 최소한으로 하기 위해서는 원자번호가 낮은 것이 좋다.

라. 분해능의 지표는 다음과 같다.

(1) 반치폭(full width at half maximum, [eqn: FWHM,~{DELTAE_p}])

광전피크 높이의 반이 되는 장소의 가로폭

(2) 분해능(resolution)

[eqn: 분해능={{DELTA{E_p}} over {E_p}}(keV)]

48. 검출기의 분해능이 우수하다고 하는 것과 관계되는 것은?

가. 인가전압을 증가시켜야 한다.

나. 증폭기의 증폭도를 높여야 한다.

다. 시정수의 값을 작게 주어야 한다.

라. 출력신호 대 전기잡음비를 크도록 주어야 한다.

[해답] 라

49. 다음은 다중채널분석기(MCA)에 관한 설명이다. 틀린 것은?

가. 채널수는 방사선의 에너지에 비례한다.

나. 출력펄스의 높이는 에너지에 비례한다.

다. 채널수는 출력펄스의 높이에 비례한다.

라. 채널수는 방사선의 계수치에 비례한다.

[해답] 라

50. 광전증배관을 사용할 때 주의해야할 사항으로 틀린 것은?

가. 규정이상의 고전압을 걸지 말 것

나. 광전증배관은 증폭도가 크기 때문에 특별히 고전압전원 안정화회로는 필요하지          않다.

다. 자장의 영향을 막기 위하여 자성재료로서 광전증배관을 둘러싼다.

라. 측정전에 동작이 안정될 때까지 충분한 시간을 갖는다.

[해답] 나

[참고] 나 : 광전증배관의 증폭도는 인가전압에 따라 크게 변하므로, 안정도가 좋은                  전원을 사용해야 한다. 예를 들면 고전압이 1% 변동하면 펄스첨두치는                 10% 변동한다.

51. 다음중, 방사능의 측정법이 아닌 것은?

가. [eqn: 4pi]계수법    나. [eqn: beta-gamma]동시계수법    다. 정입체각법    라. Fether법

[해답] 라

[참고] GM계수관과 [eqn: Al]흡수판을 이용하여 [eqn: beta]입자의 에너지를 측정하는 방법

(1) Feather법

표준시료의 흡수곡선과 미지시료의 흡수곡선과의 비교법

(2) Harley법

표준시료와 미지시료의 투과율에서 흡수체 두께의 계수율 비를 구한다.

52. 흡수곡선을 이용하여 [eqn: beta]선의 최대에너지를 구하는 방법이 아닌 것은?

가. Fether법    나. Harley법    다. 간이법    라. 정입체각법

[해답] 라

53. 다음중, 검출기로서 사용할 수 없는 영역은?

가. 전리함영역    나. GM영역    다. 비례계수영역    라. 연속방전영격

[해답] 라

[참고] 연속방전영역에서는 인가전압이 너무 높아서 전극사이에 연속적으로 방전이             일어나서 방사선을 검출할 수가 없다.

54. 다음 검출기중, 에너지 의존성이 가장 좋은 것은?

가. [eqn: gamma]선용 신틸레이터            나. 속중성자용 신틸레이터

다. 전리함                       라. [eqn: beta]선용 GM계수관

[해답] 다

55. 조사선량의 측정에 가장 적합한 검출기는?

가. 펄스형 전리함    나. 전류형 전리함    다. 비례계수관    라. GM계수관

[해답] 나

[참고] 전류형 전리함은 입사방사선에 의한 전하를 적분하여 그 평균전류를 판독하는            검출기이며, 나머지는 출력펄스를 계수 또는 분석하는 펄스형 검출기이다.

56. 다음중, GM계수관의 특성이 아닌 것은?

가. GM영역에서 작동시켜 계측한다.

나. 1차 이온쌍수와는 무관하게 이온쌍을 만든다.

다. 1차 이온쌍수와는 비례하여 이온쌍을 만든다.

라. 비례계수 영역보다는 높은 전극 전압영역에 있다.

[해답] 다

[참고] 비례계수관 : 1차 이온쌍수에 비례

57. GM계수관(유기가스소멸형)에 대한 설명중, 틀린 것은?

가. 분해시간은 [eqn: 0.1sim5mus]이다.

나. 계수특성에는 플래토우가 있다.

다. 수명이 유한하다.

라. 출력펄스의 파고치는 입사방사선의 에너지에 의존하지 않는다.

[해답] 가

[참고] GM계수관의 분해시간 : [eqn: 수10sim 수100mus]

58. 플래토우의 특성에 대한 설명중, 틀린 것은?

가. 플래토우는 길수록 좋다.

나. 플래토우는 수평에 가까울수록 좋다.

다. 계수 개시전압이 일정한 젓이 좋다.

라. 사용전압은 플래토우의 1/2이 되는 것이 좋다.

[해답] 라

[참고] 사용전압 : 플래토우의 1/3이 적당하다.

59. 표준 베타[eqn: (beta^-})]선원을 사용하여 GM계수관의 계수효율을 구할 때 필요하지 않는 것은?

가. 불감시간에 따른 계수손실의 보정

나. [eqn: muCi] 등으로 표시되는 선원의 방사능

다. GM계수관의 입사창의 직경

라. 기하학적조건과 선원지지대의 조건

[해답] 다

[참고] 효율의 구성

(1) 선원과 검출기 사이의 기하학적효율

(2) 검출기에 입사한 방사선에 대한 검출기 자신의 검출효율

(3) 선원속에서 자기흡수 및 선원과 검출기 사이에 있는 물질에 의한 흡수의                보정

(4) 선원지지판 또는 선원자체에 의한 산란의 보정계수

60. GM계수관의 수명연장을 위하여 동작전압의 설정은?

가. 발단전압                    나. 플래토우 상부 25% 전압

나. 플래토우 하부 30% 전압     라. 플래토우 중간전압

[해답] 다

[참고] 고전압의 불안정성을 보증할 수 있는 한 플래토우의 중압값보다는 낮게 설정            한다. 그 이유는 연속방전이 일어날 확률이 증가되어 GM계수관의 수명이 단            축될 우려가 있기 때문이다.

61. 비례계수관에 관한 다음 설명중, 맞는 것은?

A : 1개의 입사입자에 의하여 계수관 전체에 걸쳐서 방전이 일어난다.

B : 1차 이온쌍수에 비례한 펄스파고를 얻을 수 있다.

C : 인가전압에 따라 [eqn: alpha]선과 [eqn: beta]선을 선별하여 측정할 수 있다.

D : [eqn: BF_3] 계수관은 비례계수관과 다른 종류이다.

가. A와 B     나. A와 C    다. B와 C    라. B와 D

[해답] 다

[참고] A : GM계수관

D : [eqn: BF_3] 계수관은 열중성자 측정용으로 비례계수관의 일종이다.

62. 비례계수관을 사용하여 에너지를 측정할 수 있는 방사선이 아닌 것은?

가. [eqn: beta]선   나. X선   다. 저에너지 [eqn: gamma]선   다. 고에너지 [eqn: gamma]선

[해답] 라

63. 비례계수관과 GM계수관에 대한 설명중, 맞는 것은?

A : 비례계수관의 분해시간은 GM계수관의 분해시간보다 짧다.

B : GM계수관으로부터 출력펄스파고는 방사선 에너지의 정보를 가지고 있지 않다.

C : 기체유입형의 비례계수관은 있지만 기체유입형의 GM계수관은 원리적으로 할 수         없다.

D : 같은 유효용적을 가지는 경우 감마선에 대한 검출효율은 비례계수관 쪽이 비교적         높다.

가. A와 B    나. B와 C    다. C와 D    라. A와 D

[해답] 가

[참고] C : Q가스를 사용한 유입형의 GM계수관도 있다.

D : [eqn: gamma]선에 대한 검출효율은 검출기 벽의 두께와 재질에 관계되고, 일반적으로                비례계수관 쪽이 높다고는 할 수 없다.

64. 다음 방사선 검출기중, 방사선에 의한 발광현상을 이용한 것은?

가. [eqn: HPGe] 검출기    나. [eqn: CsI(T l)] 검출기    다. 필름배지    라. GM계수관

[해답] 나

65. [eqn: NaI(T l)] 섬광계수관에 대한 설명이다. 틀린 것은?

가. 출력펄스파고는 입사 [eqn: gamma]선의 에너지에 비례한다.

나. PMT의 인가전압이 수 % 변동해도 출력펄스파고는 변하지 않는다.

다. X선, [eqn: gamma]선을 검출할 경우 다른 검출기에 비하여 감도가 높다.

라. [eqn: HPGe] 검출기에 비하면 분해능이 나쁘다.

[해답] 나

[참고] 다 : PMT의 인가전압이 수 % 변동하면 광전첨두치는 10% 정도 변한다.

66. 우물형 [eqn: NaI(T l)] 섬광검출기를 써서 방사능측정을 할 때의 조건으로 틀린 것은?

가. 정확한 표준선원이 있을 것

나. 표준선원과 시료의 측정조건이 같을 것

다. 시료가 약한 [eqn: beta]방출체일 것

라. 시료는 [eqn: gamma]선 또는 X선 방출시료일 것

[해답] 다

67. 다음 설명중, 가장 올바른 것은?

가. [eqn: gamma]선을 측정하기 위해 [eqn: ZnS(Ag)] 신틸레이터를 사용한다.

나. [eqn: gamma]선의 에너지를 구하기 위해 플라스틱신틸레이터를 사용한다.

다. [eqn: NaI(T l)] 신틸레이터를 사용하여 [eqn: beta]선을 계수하였다.

라. 액체신틸레이터로 [eqn: H^3}와~C^14]의 방사능을 구하였다.

[해답] 라

[참고] 가 : [eqn: ZnS(Ag)] 신틸레이터 : [eqn: alpha]선 측정

나 : 플라스틱신틸레이터 : 속중성자 측정

다 : [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이터 : [eqn: gamma]선 측정

68. 반도체검출기의 특징으로 맞는 것은?

가. [eqn: G e]의 [eqn: epsilon]치는 약 [eqn: 30eV]이다.

나. 표면장벽형은 [eqn: gamma]선 측정에 적합하다.

다. 분해시간이 다른 검출기에 비해 매우 짧다.

라. 에너지분해능이 나쁘다.

[해답] 다

[참고] 가 : [eqn: G e의~epsilon]치 : 약 [eqn: 2.8eV]

나 : 표면장벽형 반도체검출기 : [eqn: alpha]선 측정

라 : 에너지분해능이 매우 우수하다.

69. 다음의 방사선 검출기에서 보관시 액체질소로 냉각해야 하는 것은?

가. [eqn: G e(Li)] 검출기                나. [eqn: HPGe] 검출기

다. [eqn: Si] 표면장벽형 검출기          라. GM계수관

[해답] 가

[참고] [eqn: G e(Li)] 검출기는 상온에서 [eqn: G e]속의 [eqn: Li]원자가 이동하여 검출특성이 나빠지고,            누설전류에 의한 잡음이 증가하고, 에너지분해능은 떨어진다.

70. [eqn: beta]선과 [eqn: gamma]선 측정기인 단창형 GM계수관과 [eqn: alpha]선 측정기인 [eqn: ZnS(Ag)] 섬광계수관을      보유하고 있다. 다음 방사성동위원소중, 이들 측정기만을 이용하여 측정이 곤란한 것은?

가. [eqn: H^3]     나. [eqn: Co^60]     다. [eqn: Sr^90]     라. [eqn: Po^210]

[해답] 가

[참고] [eqn: H^3]는 저에너지 [eqn: beta^-]방출체[eqn: (18keV)]이다

71. 방사선 측정장치의 구성에서 맞게 배열된 것은?

A : 검출기     B : 파고분석기     C : 계수회로     D : 증폭기

가. A→B→C→D   나. A→C→D→B   다. A→D→B→C   라. A→C→B→D

[해답] 다

72. 방사선검출기와 그 오차요인에 관한 것을 연결한 것이다. 별로 관계가 없는 것은?

가. 자유공기전리함 : 기온, 전압       나. GM계수관 : 습도

다. 섬광계수관 : PMT의 인가전압     라. 필름배지 : 현상시간

[해답] 나

73. 다음중, 선량율을 곧바로 읽을 수 없는 것은?

가. 전리함식 서베이미터            나. GM관식 서베이미터

다. 섬광계수관 서베이미터          라. 개인용 경보계

[해답] 라

74. 다음중, 방사선량을 측정하기에 적합한 것은?

가. 전신오염검사기                 나. 열형광선량계

다. 고순도 게르마늄 검출기         라. 휴대용 이온전리함

[해답] 라

75. 다음중, 최대에너지가 [eqn: 0.5MeV] 정도의 순 [eqn: beta]방출체의 방사능 절대측정에 가장 적합     한 것은?

가. 단창형 GM계수관            나. 기체유입형 [eqn: 4pi] 비례계수관

다. 간이법                       라. 정입체각법

[해답] 나

76. 전신 체외피폭 선량측정을 위하여 개인 외부측정기는 신체의 어느 부위에 착용하는     것이 가장 적합한가?

가. 몸통     나. 어깨     다. 편리한 부분     라. 팔

[해답] 가

77. 다음중, 개인 방사선측정기중, 측정하한이 가장 낮은 것은?

가. 필름배지     나. TLD     다. 유리선량계     라. 직독식선량계

[해답] 나

78. 다음 개인피폭선량계중, 착용중 감시가 가능한 측정기는?

가. 필름배지     나. 포켓선량계     다. 포켓전리함     라. TLD

[해답] 나

79. 다음의 체외피폭 측정기중, [eqn: gamma]선 에너지의존성이 가장 큰 것은?

가. 필름배지    나. TLD    다. 포켓선량계    라. 직독식 포켓선량계

[해답] 가

80. 다음중, 습도의 영향을 가장 적게 받는 측정기는?

가. 전자 포켓선량계    나. TLD    다. 유리선량계    라. 필름배지

81. NTA 필름배지는 어느 방사선 측정에 가장 적당한가?

가. 속중성자    나. 열중성자    다. [eqn: beta]선    라. [eqn: gamma]선

[해답] 가

[참고] NTA 필름은 약 [eqn: 50mrem]까지의 속중성자를 측정한다.

82. 필름배지의 취급상 주의하여야 할 사항과 직접 관계가 없는 것은?

가. 방사성오염

나. 온도나 습도가 높은 곳이나 산, 알카리 등의 분위기

다. 빛에 노출

라. 혼합 방사선장

[해답] 라

83. 개인 방사선 피폭선량계중, 환경(온도, 습도) 영향이 가장 큰 선량계는?

가. 필름배지    나. TLD    다. 유리선량계    라. 직독식포켓선량계

[해답] 라

84. 다음중, 기록의 보존이 가능한 것은?

가. 전자 포켓선량계    나. TLD    다. 유리선량계    라. 필름배지

[해답] 라

85. 개인의 집적선량에 부적당한 개인 피폭선량 측정기는?

가. 필름배지    나. 유리선량계    다. 직독식포켓선량계    라. TLD

[해답] 다

86. 다음은 개인피폭 선량계로 TLD와 필름배지를 비교한 것이다. 틀린 것은?

가. 측정하한선량은 TLD 쪽이 필름배지보다 낮다.

나. 선질특성은 TLD 쪽이 필름배지보다 좋다.

다. 에너지의존성은 TLD 쪽이 필름배지보다 작다.

라. 습도에 대한 영향은 TLD 쪽이 필름배지보다 크다.

[해답] 라

87. 개인피폭 선량계에 대한 설명중, 맞게 연결한 것은?

A : 포켓선량계는 기계적인 충격에 약하지만 온도, 습도의 변화에 강하다.

B : 유리선량계의 형광중심은 형광량의 측정후에도 소멸하지 않으므로 집적선량을 구         할 수 있다.

C : 열형광 선량계는 소자의 가열에 의하여 발생되는 형광량은 다시 측정할 수 없다.

D : 포켓챔버는 기계적충격에 강하고 피폭선량을 즉석에서 읽을 수 있다.

가. A와 B     나. B와 D     다. B와 C     라. A와 D

[해답] 다

[참고] A : 온도, 습도의 영향을 다소 받는다.

B : 기계적 충격에 약하다.

88. 어떤 방사성동위원소 취급자가 잘 차폐된 글로브박스에서 방사성동위원소를 취급하     는 경우 다음 개인 체외피폭 측정기중 국부피폭용으로 부적합한 것은?

가. 필름링(ring)    나. TLD    다. 유리선량계    라. 직독식포켓선량계

[해답] 라

89. 다음중, 체외피폭을 측정하기 위한 개인 감시측정기가 아닌 것은?

가. 전신계수기   나. 필름배지   다. 포켓선량계    라. TLD

[해답] 가

[참고] 전신계수기(whole body counter)는 체내피폭선량 측정에 사용된다.

90. 다음의 방사선과 검출기 사이에 직접 방사선에너지를 측정할 수 없는 것은?

가. [eqn: alpha]선 : [eqn: Si] 반도체검출기     나. [eqn: beta]선 : GM계수관

다. [eqn: gamma]선 : [eqn: G e] 반도체검출기    라. [eqn: gamma]선 : [eqn: NaI(T l)] 섬광검출기

마. 특성X선 : [eqn: Si] 반도체검출기

[해답] 나

[참고] [eqn: beta]선 에너지 측정 : [eqn: Al]흡수판을 이용하여 간접적으로 측정한다.

91. Fricke 화학선량계로 흡수선량을 측정하려고 한다. 다음중, 필요하지 않는 기구는?

가. 메스실린더                         나. [eqn: FeSO_4]

다. 가시광선－자외선 분광광도계        라. 적외선 분광광도계

[해답] 라

92. 다음중, 황산철의 산화반응을 이용하는 것은?

가. 프리케 선량계               나. [eqn: LiF] 선량계

다. [eqn: NaI(T l)] 검출기             라. [eqn: HPGe] 검출기

[해답] 가

93. 방사선 검출기와 검출원리를 연결한 것중, 틀린 것은?

가. 반도체검출기 : 고체의 전리작용    나. 필름배지 : 필름의 흑화작용

다. TLD : 핵반응                     라. 포켓선량계 : 기체의 전리

[해답] 다

94. 다음의 연결중, 직접 관계가 없는 것은?

가. 전자사태 : 기체증폭          나. 신틸레이션 : 감쇄시간

다. 전리전류 : [eqn: W] 치             라. 열형광 : 불감시간

[해답] 라

[참고] 불감시간은 GM계수관과 관련이 있고, 열형광은 fading 현상과 관련이 있다.

95. 다음의 연결중, 가장 관련이 깊은 것은?

가. GM계수관 : 소멸작용         나. 비례계수관 : 포화전류

다. 반도체검출기 : 광전증배관     라. TLD : 잠상현상

[해답] 가

[참고] GM계수관은 방사선에 의해 발생된 방전을 소멸시켜야 한다.

96. 다음의 연결중, 가장 관련이 깊은 것은?

가. GM계수관 : 전자눈사태       나. 비례계수관 : 포화전류

다. 전리함 : 1차 이온수          라. 비례계수관 : 소멸기체

[해답] 가

[참고] 가 : GM계수관 : 전자눈사태, 소멸기체

나 : 비례계수관 : 1차 이온수

다 : 전리함 : 포화전류

97. 다음의 연결중, 서로 관련이 없는 것은?

가. [eqn: BF_3] 계수관 : 전자평형        나. 필름배지 : 잠상퇴행

다. TLD : 글로우 곡선            라. GM계수관 : 전자눈사태

[해답] 가

[참고] [eqn: BF_3] 계수관 :[eqn: {~^10}B(n,alpha)^7}Li] 반응 이용

98. 다음 연결중, 서로 관련이 없는 것은?

가. 분해시간 : 계수손실             나. Dekatron : 계수장치

다. 자연계수 : 기하학적효율         라. 파고분석기 : MCA

[해답] 다

[참고] 가 : GM계수관의 분해시간이 길어지면 계수손실을 초래한다.

나 : Dekatron은 10진 계수회로에 사용되는 냉음극형 계수방전관이다.

다 : 기하학적효율은 자연계수와는 상관없고, 선원의 크기 및 모양, 검출기와                 선원과의 거리, 검출기 입사창의 반경에 관계가 있다.

라 : 다중채널분석기(MCA)는 파고분석기의 일종이다.

99. 다음 약어중, 반치폭을 나타내는 것은?

가. [eqn: FWHM]     나. TLD     다. MCA     다. PMT

[해답] 가

100. A의 방사능을 B의 측정기로 측정하려고 한다. 틀린 것은?

	A	B
가	페니실린 병에 들어있는 약 [eqn: 100mCi의~Co^60] 용액	우물형전리함
나	약 [eqn: 1muCi/ml~H^3]의 물	액체섬광검출기
다	스테인레스판에 전착시킨 [eqn: Am^241]선원(약 [eqn: 0.1muCi])	GM계수관
라	[eqn: Cs^137}과~Na^22]이 혼재한 시료 (약 [eqn: 0.1muCi] )	[eqn: HPGe~gamma]선 스펙트로미터

[해답] 다

[참고] [eqn: Am^241]은 [eqn: alpha]방출 핵종이므로 표면장벽형 [eqn: Si] 반도체검출기나 [eqn: ZnS(Ag)] 섬광            검출기로 측정하여야 한다.

101. 다음의 A를 측정하는데 가장 적당한 측정기를 B에서 선택한 것중, 맞는 것은?

A	B
(1) [eqn: H^3]에 의한 마루바닥의 오염	(a) Gas Flow형 감시기
(2) 개인의 월간 피폭선량	(b) 필름배지 또는 TLD
(3) 저에너지 [eqn: beta]선 시료의 방사능	(c) 액체섬광계수기
(4) 열중성자 측정	(d) [eqn: BF_3] 비례계수관
(5) 인체내의 [eqn: Cs^137]의 정량	(e) 전신계수기

가. (1)－(a), (2)－(b), (3)－(c), (4)－(d), (5)－(e)

나. (1)－(c), (2)－(b), (3)－(a), (4)－(d), (5)－(e)

다. (1)－(a), (2)－(b), (3)－(c), (4)－(e), (5)－(d)

라. (1)－(e), (2)－(b), (3)－(a), (4)－(c), (5)－(d)

[해답] 가

102. 알루미늄[eqn: (Al)] 두께 [eqn: 10sim100mm]를 측정하기 위하여 계측기를 계수관으로 만들 때     가장 적당한 핵종은?

가. [eqn: C^14]     나. [eqn: T l^204]     다. [eqn: Ra^226]     라. [eqn: Co^60]

[해답] 나

103. 다음 A, B, C의 항목에 대하여 관계가 있는 것끼리 연결한 것중, 맞는 것은?

A	B	C
(1) GM 서베이미터	(a) 개인의 외부피폭 선량 측정	(ㄱ) 대형 [eqn: NaI(Tl)] 섬광 스펙트로미터
(2) TLD	(b) 개인의 내부피폭선량 측정	(ㄴ) 불감시간에 의한 계수 손실
(3) 전신계수기	(c) 표면오염 검사	(ㄷ) [eqn: LiF,~CaSO_4] 등의 소자

가. (1)－(c)－(ㄴ), (2)－(a)－(ㄷ), (3)－(b)－(ㄱ)

나. (1)－(a)－(ㄱ), (2)－(b)－(ㄴ), (3)－(c)－(ㄷ)

다. (1)－(b)－(ㄱ), (2)－(a)－(ㄷ), (3)－(c)－(ㄴ)

라. (1)－(a)－(ㄷ), (2)－(b)－(ㄴ), (3)－(c)－(ㄱ)

[해답] 가

104. 방사선작업허가서에서 방사선계측기를 휴대하고 작업할 것을 지시받았다. 방사선 계     측시 사용전의 점검사항과 거리가 먼 것은?

가. 계측기 측정범위          나. 선원점검

다. 교정일자 확인            라. 선질특성 점검

[해답] 라

105. 중수로형 원전에서 결함연료 위치탐지 설비가 설치되어 있어 원자로냉각재중에 존     재하는 [eqn: I^131},~Br^87] 등의 동위원소로부터 방출되는 지발중성자를 각 연료관마다 계측     함으로써 결함연료의 위치를 확인할 수 있다. 이 감시설비에 가장 적합한 검출기는?

가. [eqn: BF_3] 계수관    나. 섬광계수관    다. 비례계수관    라. GM계수관

[해답] 가

[참고] [eqn: BF_3] 비례계수관 : 열중성자 측정

106. 중수로형 원전에서는 기체 분열생성물 감시설비가 설치되어 있어 원자로냉각재중에     존재하는 [eqn: {Kr^88},~{I^131},~{Xe^133},~Xe^135] 등의 방사성핵종을 구분하여 연속적으로 방사     능을 측정하여 어느 루프 연료에서 결함이 발생되었는지를 확인할 수 있다. 이 감시     설비에 적합한 검출기는?

가. [eqn: HPGe] 반도체검출기    나. 전리함    다. GM계수관    라. 비례계수관

[해답] 가

[참고] [eqn: {Kr^88},~{I^131},~{Xe^133},~Xe^135}은~gamma]선을 방출한다.

107. 어떤 GM계수관에서 개시전압 [eqn: V_0}=960V], 동작전압 [eqn: V_1}=1,000V], 플래토우의 끝     단 전압 [eqn: V_2}=1,340V]이고, [eqn: V_1]에서의 계수율이 [eqn: 3,300cpm,~V_2]에서의 계수율이[eqn: 3,400cpm]      일 때 사용전압은 얼마인가?

가. [eqn: 1,170V]     나. [eqn: 1,113V]     다. [eqn: 1,226V]     라. [eqn: 1,340V]

[해답] 나

[풀이] 동작전압(시동전압, [eqn: V_op]) : 문턱전압으로부터 플래토우의 1/3정도이거나 [eqn: 100V]                                     정도 높은 전압

[eqn: {V_op}={V_1}+{1over3}({V_2}-{V_1})=1,000+{1over3}(1,340-1,000)=1,113V]

108. 공기를 전리기체로 사용한 전리함에 [eqn: 5MeV]의 [eqn: alpha]입자가 입사하였을 때 생기는 전기     량은? 단, 공기의 [eqn: W] 치은 [eqn: 35eV]이다.

가. [eqn: 2.3times10^-14}C]    나. [eqn: 1.4times10^5}C]    다. [eqn: 1.4times10^-14}C]    라. [eqn: 2.3times10^-7}C]

[해답] 가

[풀이] [eqn: Q=N e={Ue over W}={{{5times10^6}eV times{1.6times10^-19}C/i.p} over{35eV/i.p}}={2.4times10^-14}C]

109. 평행평판형 펄스전리함에 [eqn: 5.3MeV]의 [eqn: alpha]선이 입사되었다. 이때 발생되는 출력전압은?

단, 기체의 [eqn: W] 치은 [eqn: 26eV], 전극간의 전기용량은 [eqn: 10pF], 전자의 전하는 [eqn: 1.6times10^-19}C]     이다.

가. [eqn: 2.04times10^5}V]   나. [eqn: 3.26times10^-3}V]   다. [eqn: 2.04times10^8}V]   라.[eqn: 1.66times10^-6}V]

[해답] 나

[풀이] [eqn: V={Q over C}={Ue over WC}={{{5.3times10^6}times{1.6times10^-19}} over{26times10times10^-12}}={3.26times10^-3}V]

110. GM계수관의 플래토우(plateau)를 조사하였더니 [eqn: 1,050 sim 1,450V] 사이에서 플래토우     가 존재하고 계수율이 다음과 같을 때, 이 GM계수관의 사용 가능성을 판단하라. 단,     [eqn: 1,200V에서~1,630cpm,~1,400V에서~1,850cpm이다.]

[풀이] [eqn: {C_0}=({C_1}+{C_2})/2=(1,850+1,630)/2=1,740]

[eqn: slope={({C_2}-{C_1})/{C_0}}over{{V_2}-{V_1}}}times100(%)]

[eqn: ={{(1,850-1,630)/1,740}over{1,400-1,200}}times100(%)=0.06=6%]

작동전압으로 보아 유기가스소멸형 계수관이라 생각하며, 유기가스소멸형 계수           관으로 상태가 좋지 않지만 사용 가능하다.

111. 신틸레이션검출기와 반도체검출기의 에너지분해능, 검출감도 그리고 동작전압에 대     한 상대적 특성을 간략히 상호비교 설명하시오.

[풀이] (1) 반도체검출기의 특성

반도체검출기는 상온에서 전압을 걸어주면 어느정도 전류가 흐르게 되므로               검출기내에서 생성된 전자․정공쌍을 모으는데 충분한 전압을 걸어 주려면               전하운반자가 적은 부분(공핍층, depletion layer)을 만들어 줄 필요가 있다.

출력펄스의 크기는 생성된 전자․정공쌍의 수 즉, 유효부분 내에 흡수된                방사선의 에너지에 비례한다.

① 전하생성량(전자․정공쌍을 만드는 에너지)이 많다.

[eqn: (약~:~3eV,~G e~:~2.9eV,~Si~:~3.6eV)]

② 전자․정공(hole)이 다함께 큰 이동도를 갖는다.

③ 에너지분해능이 우수하다.

④ 소형으로 제작할 수 있고, 취급이 간편하다.

⑤ 출력펄스 상승시간이 빠르다.(분해시간이 짧다)

⑥ carrier(전자․정공) 이동속도

기체 → 전자 : 이온 ＝ 1,000 : 1

고체 → 전자 : 정공 ＝ 2 : 1

(2) 반도체검출기의 분해능(resolution)

① 반치폭(full width at half maximum, [eqn: FWHM,~{DELTAE_p}])

광전피크 높이의 반이 되는 장소의 가로폭

② 분해능(resolution)[eqn: =DELTA{E_p}/{E_p}}~(keV)]

(3) 섬광검출기의 특성

① [eqn: gamma]선에 대하여 감도가 매우 높다.

② 검출효율이 양호하다.

③ 출력펄스 신호의 크기를 분석함으로써 에너지분석이 가능하다.

(4) [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션검출기와 [eqn: G e(Li)] 검출기의 장․단점

① 에너지분해능은 [eqn: G e(Li)] 검출기가 훨씬 우수하다.

② 계수효율은 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션검출기가 우수하다.

③ [eqn: G e(Li)] 검출기는 항상 액체질소로 냉각시켜야 하며, [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이                 션검출기에 비하여 취급 및 유지가 어렵다.

④ [eqn: G e(Li)] 검출기는 가격이 비싸다.

⑤ 시간분해능은 양쪽이 다같이 우수하다.

112. [eqn: NaI] 형광계수관은 일반적으로 thallium activated된 단결정을 사용한다. 이는 무엇     을 뜻하며, 어떤 작용을 하는가?

[풀이] [eqn: NaI(Tl)] : 무기결정체

활성제로서 미량의 [eqn: Tl]을 함유한 [eqn: NaI] 단결정이며, 사이즈가 큰 것이 이용된다.           [eqn: I]를 함유하고 있기 때문에 실효원자번호가 크고, [eqn: gamma]선에 대한 검출효율이 좋다.

[eqn: NaI]는 조해성이기 때문에 반드시 용기[금속 case[eqn: (Al)]]에 밀봉되어 있으며 뒷           면은 유리 또는 석영으로 된 광학창을 가진다. 용기내면에는 빛의 반사재인             [eqn: Al_2}{O_3},~MnO]의 가루가 채워져 있다.  따라서 [eqn: beta]선과 같은 하전입자의 측정에           는 사용할 수가 없다.

113. GM계수관의 plateau 특성을 3가지 논하시오.

[풀이] (1) 플래토우 특성

플래토우는 계수율이 거의 일정할 때의 영역이다.

① 플래토우 영역이 길수록 좋다.

② 플래토우 경사가 수평에 가까울수록 좋다.

③ 계수개시전압이 일정한 것이 좋다.

④ 동작전압은 플래토우의 [eqn: 1/3sim1/4]이 되는 곳이 좋다.

계수율 [eqn: (cpm)] [eqn: C_2] [eqn: C_1]
	[eqn: V_0] [eqn: V_1] [eqn: V_op] [eqn: V_2] 인가전압

(2) 발단전압(계수개시전압, [eqn: V_0])

전압이 낮을 때는 전혀 계수되지 않지만, 인가전압을 높혀 갔을 때 계수를               시작하는 전압

(3) 문턱전압[eqn: (V_1})]

발단전압보다 약간 높은 전압 [eqn: V_1]이 되면 계수율의 급증은 그치고 이 이상               에서는 거의 일정치를 나타내는 전압

(4) 동작전압(시동전압, [eqn: V_op])

문턱전압으로부터 플래토우의 1/3정도이거나 [eqn: 100V] 정도 높은 전압

[eqn: {V_op}={V_1}+{1over3}({V_2}-{V_1})]

(5) 플래토우의 범위[eqn: ={V_2}-{V_1}] : 약 [eqn: 300V] 정도가 적당하다.

(6) 플래토우의 경사(slope) : 약 5%가 적당하다.

[eqn: slope={({C_2}-{C_1})/{C_0}}over{{V_2}-{V_1}}}times100(%)], [eqn: {C_0}=({C_1}+{C_2})/2]

114. 검출부와 측정부에 관한 다음의 조합중, 일반적으로 관계가 적은 것은 어느 것인가?

가. 신틸레이터－광전자증배관          나. 전리함－직류증폭기

다. GM계수관－전치증폭기             라. 열형광소자－파고분석기

마. 필름배지－흑화도계(농도계)

[해답] 라

115. 중성자의 측정에 적합하지 않는 것은 다음중, 어느 것인가?

가. [eqn: BF_3] 계수관                  나. fission chamber

다. [eqn: CsI(Tl)] 신틸레이션검출기     라. 되튐양자계수관

[해답] 다

[참고] [eqn: CsI(Tl)] 신틸레이션검출기 : [eqn: gamma]선 측정

116. [eqn: gamma]선 측정에 가장 적합한 계측기는 다음중, 어느 것인가?

가. [eqn: BF_3] 계수관                   다. [eqn: Zn S(Ag)] 신틸레이션검출기

다. [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션검출기     라. 되튐양자계수관

[해답] 다

[참고] [eqn: Zn S(Ag)] 신틸레이션검출기 : [eqn: alpha]선 측정

117. [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션계수관으로 [eqn: gamma]선 스펙트럼을 측정한 결과 에너지분해능을 나타     낸 것은?

가. 반치폭         나. 1/10치폭         다. Compton 효과

라. 소멸시간       마. single escape peak

[해답] 가

[참고] 가 : 반치폭(full width at half maximum, [eqn: FWHM,~DELTAE_p])

(1) 단일에너지[eqn: (E_p})]에 해당하는 피크의 1/2이 되는 장소의 가로폭

(2) 에너지의 절대치로 표시한다.

(3) 검출기의 에너지분해능 척도이다.

나 : 1/10치폭[eqn: (FWTM)]

(1) 단일에너지[eqn: (E_p})]에 해당하는 피크의 1/10이 되는 장소의 가로폭

(2) peak tail의 퍼짐을 표시하는 지표이다.

118. [eqn: gamma]선용의 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션 spectrometer에 관한 설명중, 잘못 된 것은?

가. pulse 파고치는 광전자증배관의 인가전압의 증대와 같이 크게 된다.

나. 에너지분해능은 [eqn: gamma]선의 에너지가 높은 만큼 양호하다.

다. 파고분포곡선은 선원의 종류나 형상만이 아닌 선원주위의 물체도 영향을 끼친다.

라. 광전피크 검출효율은 [eqn: gamma]선 에너지가 높은 만큼 작다.

마. 광전피크 검출효율은 광전자증배관의 인가전압의 증대와 더불어 크게 된다.

[해답] 마

119. 에너지가 [eqn: 1.022MeV] 이상인 [eqn: gamma]선에 의해서만 일어날 수 있는 현상은?

가. Compton effect         나. pair production

다. photoelectric effect      라. bremsstrahlung

[해답] 나

120. 형광계수관을 이용하여 [eqn: gamma]선의 스펙트럼을 구하는 대신에 반도체검출기를 많이 이     용하고 있다. 그 이유는?

가. 큰 용량의 측정기로 측정효율이 우수하다.

나. 에너지분해능이 우수하다.

다. 사용하기 간편하다.

라. 액체질소온도로 냉각시켜야 한다.

[해답] 나

121. [eqn: alpha]선의 에너지를 측정하여 핵종을 결정하고자 한다. 다음에 열거한 측정기중, 어떤     측정기가 가장 적합한가?

가. [eqn: NaI(Tl)] 형광계수관             나. [eqn: G e(Li)] 반도체검출기

다. [eqn: Si(Au)] 표면장벽형검출기        라. 고체비적검출기

[해답] 다

122. [eqn: 1MeV] 이하의 [eqn: gamma]선 에너지의 스펙트럼과 관련이 없는 것은?

가. 광전첨두치    나. escape 첨두치    다. Compton edge    라. 특성X선

[해답] 나

[참고] [eqn: gamma]선 에너지가 [eqn: 1.022MeV] 이상이라야 전자쌍생성에 의하여 single 및 double            escape peak가 생긴다.

123. [eqn: gamma]선의 에너지를 선별할 수 있는 방사선검출기의 올바른 연결은?

가. 전류형 전리함 : GM계수관     나. 전류형 전리함 : [eqn: NaI(T l)] 검출기

다. GM계수관 : [eqn: NaI(T l)] 검출기   라. [eqn: NaI(T l)] 검출기 : [eqn: HPGe] 검출기

[해답] 라

[참고] 전류형 전리함 및 GM계수관은 펄스계수 또는 전리전류를 측정하는 검출기이            고, 파고스펙트럼의 측정에는 부적당하다.

124. [eqn: beta-gamma] 동시계수법으로 어떤 시료를 1,000초 동안 측정하였더니 [eqn: beta]계수로서 [eqn: 120,000]     [eqn: counts], [eqn: gamma]계수로서 [eqn: 60,000counts], 동시계수로서 [eqn: 6,000counts]였다. 이 경우에 대한      시료은 붕괴율은?

가. [eqn: 1,200Bq]     나. [eqn: 120Bq]     다. [eqn: 60Bq]     라. [eqn: 6Bq]

[해답] 나

[풀이] [eqn: beta-gamma] 동시계수법에 의한 방사능 측정

[eqn: {n_beta}=D{epsilon_beta},~{n_gamma}=D{epsilon_gamma},~{n_c}=D{epsilon_beta}{epsilon_gamma}]

[eqn: therefore~D={{{n_beta}{n_gamma}}over{n_c}} ={{(120,000/1,000)times(60,000/1,000)}over{6,000/1,000}}]

[eqn: =1,200Bq]

125. 다음중, 타임 스펙트럼 측정기술을 이용한 측정방법이 아닌 것은?

가. 단수명 핵종의 반감기 측정

나. 비행시간법에 의한 방사선 에너지 측정

다. 현상간의 상호관계 확인

라. Fricke 선량계를 이용한 흡수선량 측정

[해답] 라

126. 턴넬 다이오드의 특성을 설명한 것중, 틀린 것은?

가. 턴넬 다이오드는 일반 다이오드보다 도핑준위가 높다.

나. 순방향으로 바이어스를 인지했을 때 양자역학적인 턴넬링효과에 의해 전하의 이         동이 발생한다.

다. 일반 다이오드 보다 반송자(carrier) 농도가 크다.

라. 공핍층(depletion)이 일반 다이오드보다 길다.

[해답] 라

[참고] 턴넬 다이오드는 일반 다이오드보다 도핑준위가 매우 높기 때문에 턴넬 다이           오드의 공핍층은 매우 짧다. 즉, 일반 다이오드의 공핍층은 [eqn: 10^4} ANGSTROM] 정도이데 비           하여 턴넬 다이오드는 [eqn: 100 ANGSTROM] 정도이다.

127. 전치증폭기의 출력신호는 지수적으로 천천히 감쇠하는 펄스로 이것을 주증폭기의      시정수가 짧은 미분회로에 보내면 언더슈트가 생긴다. 따라서 언더슈트가 없고 짧은     시정수로 급속히 베이스 라인에 복귀하는 펄스로 만들기 위해 RC 미분회로를 변경      조정하여 주증폭기에 사용하는 보조회로의 명칭은?

가. base line restorer          나. pole zero 보상회로

다. delay circuit               라. 동시계수회로

[해답] 나

128. 전원 전압이나 접속방식을 규칙화하고 프레임이나 판넬의 수치도 규격화하여 방사     선 계측계통을 손쉽게 구성할 수 있도록 미국의 원자력위원회에 의하여 제정된 규격은?

가. CAMAC     나. ASTM     다. NIM module     라. ASME

[해답] 다

129. [eqn: NaI(T l)] 섬광검출기를 이용하여 스펙트럼을 분석할 때 양전자를 방출하는 핵종을     측정하면 본래의 [eqn: gamma]선 광전첨두치(peak)외에 [eqn: 0.511MeV] [eqn: gamma]선 첨두치가 나타난다. 이     것을 무엇이라 하는가?

가. sum peak               나. X선 escape peak

다. 후방산란 peak           라. 소멸 [eqn: gamma]선 peak

[해답] 라

130. [eqn: Cs^137]의 [eqn: gamma]핵종 분석결과 [eqn: 662keV]외에 [eqn: 32keV]의 peak가 검출되었다. 이것을 무엇이     라 하는가?

가. [eqn: Ba^137] K－X선 peak         나. 후방산란 peak

다. Compton peak              라. 광전 peak

[해답] 가

131. [eqn: Zn^65}의~1.12MeV~gamma]선이 다중채널분석기(MCA)의 560 channel에 위치하도록 조정되     어 있을 때 [eqn: Cr^51}의~0.32MeV~gamma]선의 전에너지 peak는 어디에 나타나겠느냐? 단, 이      channel의 에너지는 0으로 조정되어 있다.

[풀이] 이상적인 MCA의 경우 channel과 에너지는 비례한다.

[eqn: 1.12~:~560=0.32~:~x,~~ THEREFORE ~x=160]channel

132. [eqn: gamma]선이나 X선과 같은 전자파는 직접전리작용이 없다. 어떤 원리를 이용하여 측정할      수 있는가?

[풀이] 궤도전자와 반응하여 생성된 2차전자를 이용한다.

133. [eqn: gamma]선 에너지스펙트럼을 간단히 설명하여라. 단, 광전피크, 콤프톤단(Compton edge),     single escape peak를 필히 포함시켜라.

[풀이] (1) 광전 peak

광전효과에 의하여 [eqn: gamma]선 에너지의 전부가 형광으로 변환되었을 때의 펄스               로, 최종적으로 전에너지가 흡수된 경우의 펄스가 포함된다.

○ 광전효과비(photofraction, [eqn: R])

[eqn: R={{epsilon_p}over{epsilon_t}}={{광전흡수~검출효율}over{전검출효율}}]

(2) Compton peak

Compton 효과의 반발 전자중에서 최대에너지를 갖는 전자에 의한 출력펄스              로, 광전 peak보다 약 [eqn: 0.2MeV] 낮은 위치에서 나타난다.

○ Compton edge energy

[eqn: {E_c}={E_gamma}-{E_{gamma'}} ={{E_gamma}over{1+{{0.511MeV}over{2{E_gamma}}}}}, ~{E_{gamma'}}={{E_gamma}over{1+{{{E_gamma}(1-c os phi)}}over{{m_e}{c^2}}}}]

(3) 전자쌍생성에 의한 peak

전자쌍생성에 의하여 방출된 방사선은 양전자와 음전자의 쌍이며, 이들 운              동너지의 합은 [eqn: E_gamma}-1.022MeV]이다. 이 양전자는 정지직전에 흡수체속의 전              자와 결합하여 2개의 소멸 [eqn: gamma]선[eqn: ({m_e}{c^2}=0.511MeV)]을 방출한다. 이 소멸              [eqn: gamma]선의 2개가 모두 검출기속에 포착되면 펄스파고는 입사 [eqn: gamma]선의 에너지                [eqn: E_gamma]에 대응하지만 소멸 [eqn: gamma]선을 한쪽 또는 2개가 검출기 밖으로 달아나면 펄              스파고는 각각 [eqn: {E_gamma},~{E_gamma}-0.511MeV,~{E_gamma}-1.022MeV]의 3개 peak가 형성              된다.

① single escape peak : [eqn: E_gamma}-0.511MeV]

② double escape peak : [eqn: E_gamma}-1.022MeV]

(4) 기타 peak

① 양전자를 방출하는 핵종의 소멸 [eqn: gamma]선의 영향

[eqn: Na^22] 등 양전자를 방출하는 핵종을 측정할 때는 본래의 [eqn: gamma]선 스펙트럼                 이외에 양전자가 소멸될 때 방출되는 [eqn: 0.511MeV의~gamma]선이 나타난다.

② X선 escape peak

광전효과가 일어나더라도 두께가 얇은 검출기를 사용할 경우 특성X선이                 검출기 밖으로 달아날 확률이 약간 있게 되어 전흡수 peak를 주지 않는                 다. 예를 들면 얇은 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이터를 사용하는 경우에는 [eqn: I] 원자의                 K－X선이 밖으로 달아나서 [eqn: E_gamma}-28keV]에 해당하는 위치에 부차적인                   peak가 나타난다. 이것을 X선 escape peak라 한다.

③ sum peak

[eqn: Co^60]과 같이 2개 이상의 [eqn: gamma]선을 동시에 방출하는 경우에는 2개의 [eqn: gamma]선이                 동시에 검출기에 입사하여 함께 에너지를 잃을 확률이 있으며, 이때 각                 각의 [eqn: gamma]선 에너지 합에 해당하는 위치에 peak가 생긴다. 이것을 sum                    peak라하고, 본래의 전흡수 peak의 크기는 그 분량만큼 감소해야 된다는                 점에 주의해야 한다. sum peak는 검출기의 효율이 높으면 높을수록 두                 드러지게 나타나므로 sum peak를 경감시키기 위해서는 선원을 검출기에                 서 멀리 떼어서 측정하는 것이 좋다.

④ 후방산란 peak

[eqn: gamma]선이 검출기 이외의 장소에서 Compton 효과를 일으킨 경우에도 산란                 [eqn: gamma]선이 검출기에 입사되어 검출될 확률이 있다. 이 스펙트럼은 본래의                   Compton 스펙트럼 위에 중첩되며, 특히 [eqn: 150sim250keV] 영역에 특이한                   peak를 만든다. 이것을 후방산란 peak라 한다. 이것은 검출기주위에 있                 는 물질의 종류나 배치에 의존되며, 후방산란의 영향이 두드러지며 스펙                 트럼의 분석이 어려운 경우가 발생한다.

K－X선 peak

photo peak

[eqn: 3MeV~gamma]에너지 스펙트럼

후방산란 peak

double escape peak

single escape peak

Compton edge

1

3 [eqn: MeV]

2

134. 다음중, 원통형전리함을 사용하여 방사능을 측정할 때 기하학적효율에 관계가 없는 것은?

가. 선원과 검출기 사이의 거리       나. 입사창의 두께

다. 선원의 크기                     라. 입사창의 직경

[해답] 나

[참고] 기하학적효율 : [eqn: G={1over2}(1-c os theta)={1over2}(1-{h over root{{h^2}+{r^2}}})]

135. 다음중, [eqn: 4pi]계수법에서 [eqn: alpha]선이나 [eqn: beta]선에 대한 보정인자가 1이 아닌 것은?

가. 기하학적효율               나. 후방산란인자

다. 선원의 자기흡수인자        라. 주변물체로부터 산란인자

[해답] 다

136. 다음의 방사능 측정방법중, 직접(절대) 측정방법이 아닌 것은?

가. 정입체각법    나. [eqn: 4pi]계수법    다. 2선원법    라. 동시계수법

[해답] 다

137. 액체섬광계수관의 특징이 아닌 것은?

가. 기하학적효율이 1이다.

나. 저에너지 [eqn: beta]선 측정에 사용된다.

다. 선원에 의한 후방산란이 일어나지 않는다.

라. 선원에 의한 자기흡수가 문제된다.

[해답] 나

138. 다음중, 관련이 있는 것끼리 맞게 짝지어진 것은?

가. 방사능[eqn: -dps]                    나. [eqn: 4pi]계수법－상대측정법

다. 동시계수법－표준정밀측정        라. 준직접측정법－2선원법

[해답] 가

139. 다음중, 방사능 측정법이 아닌 것은?

가. [eqn: beta-gamma] 동시계수법   나. 전하손실법   다. 내부가스계수법   라. Feather법

[해답] 라

140. 붕괴당 방출하는 평균에너지가 [eqn: U]인 [eqn: alpha]선의 방사선을 측정하여 열량[eqn: (Q)]을 얻었다.     소요된 측정시간이 [eqn: t]일 때 방사능[eqn: (A)]은?

가. [eqn: A=Qt/E]     나. [eqn: A=Q/t]     다. [eqn: A=Q/Et]     라. [eqn: A=QEt]

[해답] 다

141. 불감시간이 [eqn: 200mus]이며 겉보기계수율이 [eqn: 36,000cpm]이다. 이때 불감시간으로 인한      계수손실율은 얼마이며 참계수율은 얼마인가?

[풀이] (1) 참계수율[eqn: (n_0})]

겉보기계수율 : [eqn: n=36,000cpm=36,000/60=600c ps]

[eqn: THEREFORE ~n_0}={n over{1-n tau}} ={600over{1-600times{200times10^-6}}}=682c ps]

(2) 계수손실율 : [eqn: n tau=600times{200times10^-6}=0.12=12%]

또는 [eqn: {{n_0}-n}over{n_0}}={{682-600}over682}times100%=12%]

142. [eqn: beta-gamma]동시계수장치를 사용하여 [eqn: Co^60]의 방사능을 100초 동안 측정하였다. 이때         [eqn: beta,~gamma] 및 동시계수는 각각[eqn: 50,000count,~35,000count,~2,000count]를 얻었다. 이 선     원의 방사능과 [eqn: beta,~gamma]의 검출효율을 각각 구하라.

[풀이] [eqn: beta-gamma] 동시계수법에 의한 방사능 측정

[eqn: {n_beta}=D{epsilon_beta},~{n_gamma}=D{epsilon_gamma},~{n_c}=D{epsilon_beta}{epsilon_gamma}]

(1) 선원의 방사능

[eqn: D={{{n_beta}{n_gamma}}over{n_c}}={{(50,000/100)times(35,000/100)} over{2,000/100}}=8,750d ps=8,750Bq]

(2) [eqn: beta]선 검출효율

[eqn: {epsilon_beta}={{n_beta}overD}={{50,000/100} over 8,750}=0.057=5.7%]

(3) [eqn: gamma]선 검출효율

[eqn: {epsilon_gamma}={{n_gamma}overD}={{35,000/100}over8,750}=0.04=4.0%]

143. 2선원법에 의해 얻어진 다음과 같은 데이타를 사용하여 측정기의 불감시간을 구하여라.

[eqn: {n_A}=14,000cpm,~{n_B}=15,000cpm,~][eqn: {n_AB}=26,000cpm,~{n_b}=50cpm]

[풀이] [eqn: tau={{{n_A}+{n_B}-{n_AB}-{n_b}}over{{n_AB^2}-{n_A^2}-{n_B^2}}}]

[eqn: ={14,000/60+15,000/60-26,000/60-50/60}over {{({26,000/60})^2}-{(14,000/60)^2}-{(15,000/60)^2}}]

[eqn: =6.94times10^-4}s=694mus]

144. GM계수관의 직경이 [eqn: 50mm]인 입사창을 가진 원통형 검출기가 있다. 만약 점등방시     료가 [eqn: 0.1mm] 거리만큼 검출기에서 떨어져 있다면 이때 기하학적효율은 얼마인가?

[풀이] [eqn: {f_g}={1over2}(1-c os theta)={1over2}(1-{h over{root{{h^2}+{r^2}}}})]

[eqn: ={1over2}(1-{0.1over{root{{0.1^2}+{25^2}}}})=0.498]

145. [eqn: Cs^137] 선원의 두께가 [eqn: 0.1mm]이고, [eqn: {E_{ma x}}=0.662MeV]인 [eqn: beta]입자를 방출한다. 이때      이 선원의 자기흡수인자[eqn: (f_s})]는 얼마인가? 단, [eqn: Cs^137]의 밀도는 [eqn: 1.6times10^3}kg/m^3]이다.

[풀이] [eqn: E_{ma x}}=0.662MeV의~beta]입자에 대한 질량에너지흡수계수 및 선흡수계수는 각            각 다음과 같다.

[eqn: mu_m}=1.7{E^-1.14}=1.7times{(0.662)^-1.14}=2.72times {m^2}/kg]이다.

[eqn: mu={mu_m}times rho=2.72times{1.6times10^3}=4,352m^-1]

따라서, 선원의 자기흡수인자는

[eqn: {f_s}={{자기흡수하는~선원에서~방출하는~beta~입자의~수} over{자기흡수가~없이~방출하는~beta~입자의~수}}]

[eqn: ={1over mut}(1-{e^-mut})~(0 <= {f_s}<=1)]

[eqn: ={1over{4,352times{0.1times10^-3}}}(1-{e^{-4,352times{0.1times10^-3}}})]

[eqn: =0.81]

146. 불감시간이 [eqn: tau]인 GM계수관으로 어떤 시료를 측정하여 겉보기계수율[eqn: (n)]을 얻었다.     참계수율[eqn: ({n_0})]은?

[풀이] 참게수율 : [eqn: {n_0}={n over{1-n tau}}]

147. 분해시간 [eqn: 500mus]인 GM계수관을 사용하여 어떤 시료를 측정한 결과 계수율은          [eqn: 36,000cpm]이 넘었다. 계수손실율은 얼마인가?

[풀이] (1) 참계수율[eqn: (n_0})]

겉보기계수율 : [eqn: n=36,000cpm=36,000/60=600c ps]

[eqn: THEREFORE ~n_0}={n over{1-n tau}} ={600over{1-600times{500times10^-6}}}=857c ps]

(2) 계수손실율 : [eqn: n tau=600times{500times10^-6}=0.3=30%]

또는 [eqn: {{n_0}-n}over{n_0}}={{857-600}over857}times100%=30%]

148. [eqn: H^3] 시료를 액체섬광계수관으로 10분간 측정하였더니 [eqn: 499,000count]이었다. 한편      [eqn: H^3] 계수관의 검출효율은 90%였다. 그러면 앞서 측정한 [eqn: H^3] 시료는 몇 [eqn: muCi]인가?

[풀이] 계수율 : [eqn: 499,500/(10times60)=833c ps]

그러므로 [eqn: H^3] 시료의 방사능은

[eqn: 방사능={계수율 over 검출효율}={833over0.9}=925d ps=925Bq=0.025muCi]

149. [eqn: alpha]선의 방사능 측정시 [eqn: 2pi]계수법이 사용된다. 그러나 [eqn: beta]선의 방사능 측정시에는 [eqn: 2pi]     계수법이 잘 사용되지 않는다. 그 이유를 간단히 설명하여라.

[풀이] [eqn: beta]선의 방사능 측정시에 [eqn: 2pi]계수법이 잘 사용되지 않는 이유는 [eqn: beta]선은 후방산            란계수가 비교적 크기 때문이다.

150. 다음중, 관련이 있는 것끼리 맞게 짝지어진 것은?

가. 조사선량 [eqn: -J/kg]          나. 흡수선량[eqn: -C/kg]

다. 선량당량[eqn: -Sv]             라. 유효선량당량[eqn: -rad]

[해답] 다

[참고] 조사선량 : [eqn: X=dQ/dm~(C/kg,~R)]

흡수선량 : [eqn: D=dE/dm~(J/kg,~Gy,~rad)]

선량당량 : [eqn: H=D times Q times N~(Sv,~rem)]

유효선량당량 : [eqn: {H_E}= SUM {W_T}{H_T}~(Sv)]

151. 다음중, 흡수선량이란 무엇인가?

가. 단위질량당 생성되는 전하량

나. 단위질량당 흡수되는 에너지량

다. 단위부피당 생성되는 전하량

라. 단위부피당 흡수되는 에너지량

[해답] 나

152. 원자로격납용기내 방사능오염이 심할 때 보건물리요원이 오기 전에 건물내에 운전     원이 들어가려면 어떤 종류의 선량계가 필요한가?

가. 필름뱃지, 포켓선량계

나. 휴대용서베이미터, 포켓선량계

다. 열형광선량계, 휴대용서베이미터

라. 열형광선량계, 휴대용이온전리함

[해답] 가

153. [eqn: gamma]선원으로부터 [eqn: 2m] 거리에 있는 측정기의 선량율이 [eqn: 30mR/h]를 가르키고 있다. 만     약 [eqn: 1m] 거리에서 [eqn: 120mrem]의 선량을 받았다면, 얼마동안 그 자리에서 머물러 있었는가?

단, [eqn: gamma]선원은 점선원으로 한다.

가. 1시간         나. 2시간        다. 3시간         라. 4시간

[해답] 가

[풀이] [eqn: gamma]선원으로부터 [eqn: 1m] 거리에서의 선량율은

[eqn: 30times{2^2}}=X times{1^2},~~ THEREFORE ~X=120mR/h]

따라서, [eqn: 1m] 거리에서 [eqn: 120mrem]의 선량을 받았을 동안 머물러 있는 시간은

[eqn: 선량=선량률 times 시간]

[eqn: THEREFORE ~t={선량 over 선량율}={120 over 120}=1h]

154. 조사선량율 [eqn: {dotX}(R/h)], 방사능 [eqn: A(Ci)], 거리 [eqn: r(m)], 조사선량율상수 [eqn: GAMMA]와의 사이에     는 관계식이 만들어진다. 다음중, 조사선량율상수 [eqn: GAMMA]는 어느 식으로 구하는가?

가. [eqn: GAMMA=Ar/dotX]    나. [eqn: GAMMA=A{dotX}/r]    다. [eqn: GAMMA=A{r^2}/dotX]    라. [eqn: GAMMA={dotX}{r^2}/A]

[해답] 라

[참고] 조사선량율 : [eqn: {dotX}=GAMMA A/r^2]

155. 공기벽전리함의 경우 Bragg－Gray 조건하에서 가스내에서의 흡수선량 [eqn: D_g]와 벽에     서의 흡수선량 [eqn: D_w] 관계는 다음중 어느 것인가?

가. 비례관계              나. 역비례관계

다. 역자승비례관계        라. 서로 관계가 없다.

[해답] 가

[참고] Bragg－Gray 조건 : [eqn: {D_w}={D_g}={N_g}{W over M}]

156. 중성자의 흡수선량을 측정시 유의사항이 아닌 것은?

가. 단일에너지의 중성자인가를 먼저 확인하고 측정한다.

나. Bragg－Gray 조건에 만족해야 한다.

다. 전리함벽과 내부가스는 인체조직등가물질이어야 한다.

라. 전리함벽의 두께는 충돌에 의해 생성된 양자의 비정(range)보다 길어야 한다.

[해답] 가

157. 식초산 [eqn: C^14] 시료를 액체섬광계수기에서 10분간 계측하였더니 [eqn: 2.22times10^4}cpm]이었다.

한편 [eqn: C^14]의 계측효율은 50%였다. 이때 계측한 [eqn: C^14] 시료는 몇 [eqn: muCi]인가?

가. [eqn: 2muCi]      나. [eqn: 0.2muCi]      다. [eqn: 20muCi]      라. [eqn: 0.02muCi]

[해답] 라

[풀이] [eqn: 방사능={계수율 over 효율}={{2.22times10^4}over0.5}={4.44times10^4}dpm=740d ps =0.02muCi]

158. [eqn: {Co^60},~{Cs^137},~Ir^192]에서 조사선량율상수가 큰 순서대로 나열한 것은?

가. [eqn: {Ir^192},~{Co^60},~Cs^137]          나. [eqn: {Cs^137},~{Ir^192},~Co^60]

다. [eqn: {Co^60},~{Ir^192},~Cs^137]          라. [eqn: {Co^60},~{Cs^137},~Ir^192]

[해답] 다

[참고] 조사선량율상수[eqn: (GAMMA)]

[eqn: GAMMA=0.53SUM{f_i}{E_i}]

[eqn: f_i] : 방출 분율(%)   [eqn: E_i] : 방출에너지[eqn: (MeV)]

핵 종 조사선량율상수	[eqn: Na^24]	[eqn: Co^60]	[eqn: I^131]	[eqn: Cs^137]	[eqn: Ir^192]	[eqn: Ra^226]
[eqn: GAMMA(R cdot {m^2}/Ci cdot h)]	1.84	1.32	0.22	0.33	0.48	0.825

159. 공기중에서 [eqn: 1R=87.7erg/g] 임을 보여라.

[풀이] 한 개의 전하는 [eqn: 1.6times10^-19}C]이므로, [eqn: 1R]의 조사선량에 대한 공기중 [eqn: kg]당 만            들어진 이온쌍의 수는 다음과 같다.

[eqn: 1R={{2.58times10^-4}C}over kg}times{1 over{{1.6times10^-19}C/i.p}=1.61times{10^15}i.p/kg]

공기중 전자에 대한 [eqn: W] 치는 [eqn: 34eV/i.p]이므로

[eqn: 1R={1.61times10^15}i.p/kg times34eV/i.p times{1.6times10^-12}erg/eV]

[eqn: =8.77times10^4}erg/kg=87.76erg/g]

160. 개인외부피폭선량의 측정에 많이 사용하는 선량계 4가지를 열거하시오.

[풀이] 포켓선량계, 열형광선량계, 필름뱃지, 형광유리선량계

161. 다음 그림은 간단한 논리회로를 표시한 것이다. 이것은 어떤 기능을 하는 회로인가?

○

○                                     ○

○

가. OR 게이트    나. AND 게이트    다. NAND 게이트    라. NOR 게이트

[해답] 가

[참고] 1개 또는 2개 이상의 입력단자에 정극성 수 볼트 전압[eqn: (E)]이 가해지면, 해당             다이오드에 순방향으로 전압이 인가되어 출력단자에 [eqn: E]에 가까운 전압이 나            타나는 OR 회로이다.

162. 턴넬 다이오드의 특성을 설명한 것중, 틀린 것은?

가. 턴넬 다이오드는 일반 다이오드보다 도핑준위가 높다.

나. 순방향으로 바이어스를 인지했을 때 양자역학적인 턴넬링효과에 의해 전하의 이         동이 발생한다.

다. 일반 다이오드 보다 반송자(carrier) 농도가 크다.

라. 공핍층(depletion)이 일반 다이오드보다 길다.

[해답] 라

[참고] 턴넬 다이오드는 일반 다이오드보다 도핑준위가 매우 높기 때문에 턴넬 다이            오드의 공핍층은 매우 짧다. 즉, 일반 다이오드의 공핍층은 [eqn: 10^4} ANGSTROM] 정도이데             비하여 턴넬 다이오드는 [eqn: 100 ANGSTROM] 정도이다.

163. 전치증폭기의 출력신호는 지수적으로 천천히 감쇠하는 펄스로 이것을 주증폭기의      시정수가 짧은 미분회로에 보내면 언더슈트가 생긴다. 따라서 언더슈트가 없고 짧은     시정수로 급속히 베이스 라인에 복귀하는 펄스로 만들기 위해 RC 미분회로를 변경      조정하여 주증폭기에 사용하는 보조회로의 명칭은?

가. base line restorer          나. pole zero 보상회로

다. delay circuit               라. 동시계수회로

[해답] 나

164. 전치증폭기는 최상의 작동성능을 위하여 검출기에서 (   )이하의 짧은 거리 이내에     설치하여야 하는가?

가. [eqn: 30cm]     나. [eqn: 50cm]     다. [eqn: 100cm]     라. [eqn: 150cm]

[해답] 가

165. 전치증폭기의 기능을 3가지 이상 적어라.

[풀이] (1) 검출기 출력펄스의 1차 증폭

(2) 초기펄스 성형

(3) 검출기 출력임피던스(impedance)와 주증폭기의 입력신호 연결선의 임피던               스를 일치시킨다.

(4) 검출기에서 출력된 전하펄스를 전압펄스로 전환한다.

166. 증폭기의 이득에 미치는 영향 3가지를 적어라.

[풀이] (1) 공급전압의 변화

(2) 장치의 노후화

(3) 온도변화

167. 1분간 측정하여 [eqn: 100counts]를 얻었다. 이때의 표준오차와 상대오차를 구하라. 또 측     정을 100분간 하였을 때는 상대오차는 1분간 측정한 것의 몇 분의 1이 되는가?

[풀이] 계수율 : [eqn: x=100]이므로

(1) 표준오차[eqn: ={rootx}={root100}=10]

(2) 상대오차[eqn: ={{rootx}over x}times100={10 over 100}times100=10%]

100분간 측정한 상대오차(%)는

[eqn: {1over{rootxt}}times100={1over{root100times100}}times100=1%]

가 되며, 1분간 측정한 값의 1/10로 줄어든다.

168. background의 측정시간을 합하여 측정에 사용되는 시간이 90분밖에 없을 경우, 그     시간에서 정도를 최대로 하기 위해서는 시료 및 background의 측정시간을 어떻게 배     분하는 것이 좋은가를 다음의 (1) 및 (2)에 대해 구하고 또 양쪽에 대한 상대오차(%)     를 구하라.

(1) background를 포함한 계수율 [eqn: n_t}=1,500cpm] 및 background 계수율 [eqn: n_b}=35cpm]         ([eqn: n_t}~및~n_b]는 둘다 실제의 평균치에 가깝다고 가정함)

(2) [eqn: n_t}=150cpm,~{n_b}=20cpm]일 때

[풀이] (1) [eqn: {{t_b}over{t_t}}={({{n_b}over{n_t}})^1/2}={({35over1,500})^1/2}=0.15]

[eqn: {t_t}+{t_b}=90]이므로

[eqn: {t_b}=12분,~{t_t}=78분]

상대오차(%)는 시료에 대한 계수율 [eqn: {n_s}={n_t}-n_b]이므로

[eqn: {{sigma_s}over{n_s}}times100={{(1,500/78+35/12)^1/2}over{1,500-35}}times100=0.32%]

(2) [eqn: {{t_b}over{t_t}}={({{n_b}over{n_t}})^1/2}={({20over150})^1/2}=0.36]

[eqn: {t_t}+{t_b}=90]이므로

[eqn: {t_b}=24분,~{t_t}=66]분

상대오차(%)는 시료에 대한 계수율 [eqn: {n_s}={n_t}-n_b]이므로

[eqn: {{sigma_s}over{n_s}}times100={{(150/66+20/24)^1/2}over{150-20}}times100=1.35%]

그러므로 (1)과 (2)를 비교해 보면 (1)은 (2)의 10배의 계수율이므로 background             의 영향을 무시하면 표준오차의 상대오차는 계수율의 평방근에 반비례하므로            [eqn: 1/{root10}=0.32]가 된다. (1)은 (2)의 약 0.32배의 오차 [eqn: (1.35% times0.32)=0.43%]           를 얻게 된다.

169. 반감기가 긴 같은 선원을 같은 조건으로 [eqn: t]분간 각각 10회 측정하여 다음과 같은 결     과를 얻었다. [eqn: chi^2] 검정을 써서 측정이 정상적으로 행해졌는지 여부를 조사하여라.

6,064   5,964   5,980   6,020   5,887   6,018   6,064   6,078   6,094   5,984

[풀이] [eqn: {chi^2}] 분포는 측정횟수에만 의존하고, 계수율 값에는 관계가 없다. 따라서 측정            시간은 고려할 필요가 없다.

[eqn: {chi^2}={SUM from i=1 to n}{{({barM}-{m_i})^2}over{barM}} ={36,216over6,015}=6]

을 얻게 되며, 10회 측정하였을 때 [eqn: chi^2}=3.33sim16.92] 범위내에 들어가므로 측            정기는 이상이 없고, 방사선측정을 시작해도 좋다고 할 수 있다.

170. 다음의 밀봉동위원소의 조건에 관한 사항중, 다른 셋과 가장 관계가 적은 것은?

가. 사용중 기계적인 힘에 대한 내구성

나. 화학적 부식에 대한 내구성

다. 방사선에 의한 손상에 대한 내구성

라. 압력증가에 대한 내구성

[해답] 가

171. 밀봉 방사성동위원소의 손상여부에 대한 확인방법으로 부적절한 것은?

가. 침적시험    나. 충격시험    다. 기포시험    라. 문지름시험

[해답] 나

172. 선원내부에 공기틈이 없거나 불용성 화합물을 밀봉한 선원에 이용하는 밀봉선원의     안전성 시험은?

가. 문지름시험    나. 침적시험    다. 기포시험    라. [eqn: Ra]시험

[해답] 가

173. 밀봉선원의 취급방법중, 틀린 것은?

가. 선원을 취급할 때는 방사선 피폭선량이 최대가 되도록 해야 한다.

나. 선원의 소재가 분명해야 한다.

다. 사람이 없는 시설내에서 사용하여야 한다.

라. 선원의 취급할 때는 손잡이가 달린 적절한 도구를 사용해야 한다.

[해답] 가

174. [eqn: gamma]선을 방출하는 밀봉 소선원을 취급하는 사람 피부의 정기검사가 중요시 되는 이     유에서 가장 관계가 있는 것은?

가. 피부가 골수보다 감수성이 크기 때문이다.

나. 한 번 변화가 일어나면 치유가 안되기 때문이다.

다. 피부는 방사선에 특별한 변화를 일으키기 때문이다.

라. 가까운 거리에서 피폭받을 가능성이 크기 때문이다.

[해답] 라

175. 밀봉선원 취급시 선원을 직접 취급하는 자가 주의해야할 사항을 간략하게 설명하시오.

[풀이] (1) 선원의 소재가 분명해야 하고, 선원목록도 철저히 유지․관리되어야 한다.

(2) 만약 선원의 소재가 분명치 않거나 분실한 경우에는 안전관리책임자에게                즉시 연락을 취하고, 분실한 사실이 확실하면 규제기관에 보고하여야 한다.

(3) 선원의 취급시에는 방사성방어원칙에서 설명한 모든 가능한 수단을 동원하               여 방사선피폭선량이 최소가 되도록 한다.

(4) 선원사용으로 인한 방사선장해를 줄이기 위하여 안전수칙이나 준수사항 등               이 시설출입구나 시설의 경계에 게시되어야 하고, 고방사선준위는 분명하               게 표시하여 방사선에 과피폭되는 것을 방지하여야 하며, 필요시 로프나                자물쇠 등을 이용하여 불필요한 사람의 출입을 막아야 한다.

(5) 일반적으로 밀봉선원은 사람이 없는 시설내에서 사용하여야 한다.

(6) 선원은 손으로 취급해서는 안되며, tong이나 forcep과 같은 긴 손잡이가 달               린 적절한 공구로서 취급하여야 한다. 필요시 특별히 고안된 장치(mastersalve               manipulator 등)가 사용될 수 있다.

(7) 취급작업전에 철저한 작업계획을 세워 제한된(가능한 짧은 시간) 시간내에               작업을 끝내도록 하여야 한다. 필요시 작업전에 모의훈련(mock－up training)               이나 반복훈련(dry－run training)을 행할 수도 있다.

(8) 방사선피폭을 줄이기 위하여 차폐체를 설치하면 일반적으로 작업시간이 길               어지므로 작업시간－차폐체 설치의 상관관계에서 최선의 방안을 강구하여               야 한다.

176. 밀봉선원 및 방사선발생장치 사용할 때의 주의사항을 기술하시오.

[풀이] 밀봉선원 또는 방사선발생장치를 사용하는 경우에는 다음과 같은 일반적인 주           의사항을 지켜야 한다.

(1) 사용전 위험구역내에 사람이 없는가를 확인할 것

(2) "조사중", "비조사중"이라는 표시판을 사람이 잘 볼 수 있는 장소에 부착하               여야 하고 일정한도를 초과하는 방사성핵종이나 방사선발생장치에 대해서               는 자동표지판이나 연동(interlock) 장치를 설치할 것

(3) 한사람의 운전책임자를 선정하고 모든 조작은 운전책임자의 지시에 따라야               하고, 서베이미터를 사용하여 안전성 유무를 확인할 것

(4) "조사중"이나 "비조사중"일 때의 공간선량율 분포의 측정결과를 취급자에게               주지시켜 놓을 것

(5) 위험한 장소에는 자물쇠 등을 설치하여 취급자이외의 자가 접근하지 못하               도록 할 것

(6) 사용개시 및 종료시에는 반드시 서베이미터를 이용하여 방사선의 누출여부               를 확인할 것

(7) 부근에 가연성 물질을 가능한 방치하지 않아야 하고, 화재시를 대비한 조치               를 강구해 둘 것

(8) 개인 방사선피폭선량 측정기를 소지할 것

(9) 운전일지에 사용기록을 기록할 것

(10) 수시로 조사장치의 기능 등을 점검하여 사고발생방지를 위한 노력을 할 것

177. [eqn: Ra] 선원의 누설시험 방법을 간단하게 설명하시오.

[풀이] 탈지면이나 활성탄으로 [eqn: Ra] 선원을 싸 두었다가 이들을 휴대용 방사선측정기            나 다른 측정장치로 측정한다. 만약 [eqn: Rn] 가스 등의 누출이 발견되면 충분한             강도를 가지고 있는 유리관에 넣어 독립된 방사성동위원소 저장용기나 저장함            및 저장시설에 보관, 저장한 후 폐기업자에게 연락을 취한다.

178. 비밀봉선원의 시설에 대한 설명중, 맞는 것은?

가. 시설은 가능한 교통이 편리하고 인구 밀집지역에 설치한다.

나. 시설은 부지경계선으로부터 가능한 가까운 위치에 설치한다.

다. 시설은 적절한 폐기물 처분장을 갖고 있어야 한다.

라. 부지내 시설은 집중관리할 수 있도록 설계한다.

[해답] 라

179. 비밀봉선원의 시설에 관한 설명중, 틀린 것은?

가. 적절한 폐기물처리 시설이나 일시적인 폐기물 보관시설이 있어야 한다.

나. 상시 출입구는 2개 이하로 제한한다.

다. 상시 출입구외에 장비 반출 출입구, 방사성물질 반출․입구 등은 따로 설치한다.

라. 액체폐기물 저장조는 2개 이상 설치한다.

[해답] 나

[참고] 나 : 상시 출입구는 1개이하로 한다.

180. 비밀봉선원의 시설의 구성에 관한 설명중, 틀린 것은?

가. 휴식실 : 출입구 근처에 위치하며 비관리구역으로 설정한다.

나. 관리실 : 출입구 근처에 위치하며 비관리구역으로 설정한다.

다. 오염검사실 : 오염이 쉽게되어야 하며 오염제거도 용이해야한다.

라. 저장실 : 내화건물 및 방화장치가 된 출입구를 설치한다.

[해답] 다

181. 다음 작업실 및 실험실의 배치순서가 가장 올바른 것은?

가. 입구 → 오염검사실 → 관리실 → 분배실 → 보관폐기실

나. 입구 → 암실 → 오염검사실 → 저장실 → 오염제거실

다. 입구 → 관리실 → 저장실 → 고준위작업실 → 보관폐기실

라. 입구 → 오염검사실 → 측정실 → 분배실 → 오염제거실

[해답] 라

182. 다음 설명중, 틀린 것은?

가. 용기는 기밀구조이어야 한다.

나. 저장실은 방사능준위가 낮은 위치에 설치한다.

다. 저장실의 저장능력은 누설선량율에 따라 결정한다.

라. 저장상자는 내화성의 구조로 한다.

[해답] 나

183. 삼중수소 취급시 주의사항을 기술하시오.

[풀이] (1) [eqn: H^3]에서 방출되는 [eqn: beta]선의 최대에너지는 [eqn: 18keV]로 아주 낮아 일반적인 서               베이미터로는 표면오염의 탐지가 어려우므로 조기에 오염발견이 어렵다.                그러므로 모르는 사이에 오염이 확대될 우려가 있다.

○ 효과적인 오염 탐지 방법

① 수시 및 주기적으로 스미어(smear) 법을 이용한다.

② 저에너지 [eqn: beta]선 검출에 민감한 서베이미터를 이용한다.

(2) [eqn: H^3] 표지실험 등에서는 필요량보다 많은 [eqn: H^3]를 사용하는 경우가 많다. 따               라서 최소의 양을 선택하여 실험을 하여야 한다.

(3) [eqn: H^3]는 가스나 먼지상태로 흡입섭취된다. 가스상태의 [eqn: H^3]는 피부를 통하여               체내에 침투될 수 있으므로 작업시 경우에 따라 산소호흡기를 착용하고 적               절한 방호복을 선택하여 피부가 노출되지 않도록 한다.

(4) [eqn: {H^3}와{~^3}H_2}O,{~^3}{H_2}SO_4]와 같은 화학형태를 가지고 있을 때는 치환하여 다               른 화학적 형태로 변하기 쉽고, 대기중의 [eqn: H_2}O]와 동위원소 교환반응이 일               어난다. [eqn: H^3]에 의한 표면오염이나 사용한 찌꺼기를 방치해 두면 공기중 오               염이 발생되므로 신속히 제염하여야 한다.

(5) 오염물질이 [eqn: C-H] 결합형태일 경우에는 일반적인 유기화합물에 의한 오염               으로 간주할 수 있고, 이 특성에 적합한 제염법을 선택하여야 한다.

184. 비밀봉선원 취급시 시설내부의 바닥, 천정, 벽 등의 표면처리시 고려사항을 기술하시오.

[풀이] 방사성오염대책상 건물의 내부표면은 청결을 유지하는데 도움이 되는 구조로            서 먼지 등이 쌓이기 쉬운 요철형은 피하고, 타일 등의 틈은 적어야 할 뿐만            아니라 이틈은 왁스 등으로 도장하여 오염이 정체되지 않도록 하여야 한다.

(예) 실험대가 놓여지는 부분, 실험실의 구석

(1) 표면이 평탄할 것

(2) 기체 또는 액체가 침투하기 어려울 것

(3) 눈금이 있는 재료를 피할 것

(4) 교환이 용이할 것

(5) 표면에 흠이 잘 생기지 않을 것

(6) 열에 비교적 강할 것

(7) 필요시 차폐체의 중량에 견딜 수 있을 것

185. RI를 취급하는 작업장에서 핵종을 알 수 없는 방사성물질의 오염사고가 발생했다고     할 경우 핵종을 결정하는 절차에 대하여 기술하시오.

[풀이] (1) 절차 1

① 먼저 화학성의 결정 즉, 원자번호를 결정한다.

② 방사선의 종류를 밝힌다.

③ 방사선의 에너지를 결정한다.

④ 붕괴곡선에서 반감기를 결정한다.

⑤ 방사성핵종의 질량수를 결정한다.

(2) 절차 2

① 오염장소의 오염물질을 시료채취한다.(smear, air sampling 등)

② [eqn: HPGe] 반도체검출기, 액체신틸레이션검출기 등으로 계측한다.

③ 그 결과를 MCA 또는 scaler를 통하여 분석함으로써 핵종을 결정한다.

186. 고체상 [eqn: beta]방출체를 실험실 바닥에 업질렀을 때 조치사항을 기술하시오.

[풀이] (1) 같은 실험실의 직원에게 알린다. 그리고 부근에 있는 사람, 설비담당자에게               알린다.

(2) 오염이 확대되지 않도록 조치한다.

(3) 책임자에게 알린다.

(4) 오염구역에 울타리를 설치 또는 로프를 설치하고 표지와 주의사항을 게시               하고, 제염관계자 이외의 출입을 금지시킨다.

(5) 사고현장에 있었던 직원의 신체오염을 검사한다.

(6) 제염을 실시한다. 제염중에는 제염작업자 자신에 대한 방사선방어를 고려한다.

(예) 방어용마스크, 방호복, 후드, 장갑 및 덧신 등을 착용한다.

(7) 제염이 완전히 되었는지 서베이한다.

(8) 사고발생 원인을 규명하고 기록하여 사고재발방지의 자료로 활용한다.

187. 하루에 조사된 선량이 [eqn: 7.26R]이라면 이 작업자가 1일 동안 받을 수 있는 선량을       [eqn: 20mR] 이하로 줄이기 위한 납차폐체의 두께는 얼마인가? 단, [eqn: Ir^192] [eqn: gamma]선에 대한 납의     반가층은 [eqn: 2.5mm]이다.

가. [eqn: 16mm]     나. [eqn: 22mm]     다. [eqn: 20mm]     다. [eqn: 18mm]

[해답] 나

[풀이] 선흡수계수는

[eqn: mu={0.693 over HVL}={0.693 over2.5}=0.277mm^-1]

따라서, 납차폐체의 두께는 [eqn: I={I_0}{e^{-mut}}]로부터

[eqn: t=-{{l n(I/{I_0})}over mu}}=-{{l n(20/{7.26times10^3})}over0.277}=21.28mm]

188. 점상 방사선원으로부터 [eqn: 50cm] 거리에서 방사선계측기로 측정하였더니 [eqn: 20R/h]였다.     선원으로부터 [eqn: 1m] 거리의 방사선량은?

가. [eqn: 5R/h]      나. [eqn: 0.2R/h]      다. [eqn: 8R/h]      라. [eqn: 0.5R/h]

[해답] 가

[풀이] [eqn: {I_1}{d_1^2}={I_2}{d_2^2}]

[eqn: THEREFORE ~{I_2}={I_1}times{{d_1^2}over{d_2^2}}=20times{{0.5^2}over{1^2}}=5R/h]

189. 어떤 방사선원에서 [eqn: 10cm] 거리에서의 방사선량율이 [eqn: 100mR/h]이다. 이 선원에서      [eqn: 10cm] 거리에서 반가층 두께의 납판으로 차폐하였을 때 [eqn: 20cm] 지점에서의 방사선량율은?

가. [eqn: 10mR/h]     나. [eqn: 12.5mR/h]     다. [eqn: 25mr/h]     라. [eqn: 50mR/h]

[해답] 나

[풀이] 납차폐를 하지 않았을 때 선원에서 [eqn: 20cm] 떨어진 곳에서의 방사선량율은

[eqn: {I_2}={I_1}times{{d_1^2}over{d_2^2}}=100times{{10^2}over{20^2}}=25mR/h]

그러므로 선원에서 [eqn: 10cm] 지점에 반가층 두께의 납차폐를 하였으므로 방사선           량률은 1/2로 줄어들게 된다.

[eqn: THEREFORE ~50times1/2=12.5mR/h]

190. [eqn: 20mCi의~Co^60] 분말의 분배작업을 시료에서 [eqn: 50cm] 떨어져서 작업을 하게 되었다.      작업 위치에서의 조사선량률은?

가. [eqn: 1.32R/h]     나. [eqn: 1.32mR/h]     다. [eqn: 0.16mR/h]     라. [eqn: 106mR/h]

[해답] 라

[풀이] [eqn: {Co^60}]의 조사선량률상수 : [eqn: GAMMA=1.32R cdot{m^2}/Ci cdot h]

[eqn: THEREFORE ~{dotX}=GAMMA{A over {r^2}} =1.32times{{20times10^-3}over{0.5^2}}=0.1056R/h=105.6mR/h]

191. [eqn: 925MBq의~Co^60] 선원을 분실하였다. 자연방사선량 이상에서 [eqn: 0.05mR/h]의 검출감도     를 가진 서베이미터로 분실된 선원을 찾으려고 하며, 분실된 선원에서 최소 얼마의      거리까지 접근하여야만 분실선원의 존재를 확인할 수 있는가?

가. [eqn: 94m]     나. [eqn: 87m]     다. [eqn: 56m]     라. [eqn: 26m]

[해답] 라

[풀이] [eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}},~~{0.05times10^-3} =1.32times{{925times10^6}/{3.7times10^10}}over{r^2}}]

[eqn: THEREFORE ~r=25.7m]

192. [eqn: 1Ci]의 선원으로부터 [eqn: 0.1m] 거리에서의 선량율이 [eqn: 5R/h]이다. [eqn: 100Ci] 강도의 이 선     원을 이용하여 작업할 경우 [eqn: 10m] 거리에서의 선량율은?

가. [eqn: 50mR/h]    나. [eqn: 500mR/h]    다. [eqn: 5mR/h]    라. [eqn: 0.5mR/h]

[해답] 가

[풀이] [eqn: 1Ci] 선원에 대한 조사선량율상수는

[eqn: GAMMA={{{dotX}times{r^2}}over A}={{5times0.2^2}over1}=0.05R cdot{m^2}/Ci cdot h]

따라서 동일선원 [eqn: 100Ci]를 사용할 경우 [eqn: 10m] 거리에서의 선량율은

[eqn: {dotX}=0.05times{100 over{10^2}}=0.05R/h=50mR/h]

193. [eqn: 37.8Ci] 선원을 이용하여 용접부위 비파괴검사를 착수하였다. 이때 사용자가 공기중     에 노출된 선원과의 거리가 [eqn: 5m]이고, 1회 촬영검사할 때 소요되는 시간은 30분, 그리     고 1일 20장을 찍었다고 하면 이 사용자가 하루동안 받을 수 있는 선량은 얼마인가?

단, [eqn: Ir^192] 선원 [eqn: 37MBq]로부터 [eqn: 1cm] 거리에서의 조사선량율은 [eqn: 4.8R/h]이다.

가. [eqn: 7,260rem]     나. [eqn: 726rem]    다. [eqn: 72.6rem]     라. [eqn: 7.26rem]

[해답] 라

[풀이] [eqn: Ir^192}]에 대한 조사선량율상수는

[eqn: GAMMA={{{dotX}times{r^2}}overA}={{4.8times{0.01^2}}over{{37times10^6}/3.7times10^10}}=0.48R cdot {m^2}/Ci cdot h]

따라서 [eqn: 5m] 떨어진 곳에서의 조사선량율은

[eqn: {dotX}=0.48times{37.8over{5^2}}=0.73R/h]

1회 촬영시 소요시간이 30분, 1일 20장을 찍었으므로 1일 동안의 피폭선량은

[eqn: 0.726times0.5times20=7.26rem]

194. [eqn: 2MeV] 광자에 대한 공기의 선흡수계수가 [eqn: 3times10^-5}cm^-1]일 때 반가층은?

가. [eqn: 2.31times10^4}cm]   나. [eqn: 2.31times10^5}cm]   다. [eqn: 3.33times10^5}cm]   라. [eqn: 3.33times10^5}cm]

[해답] 가

[풀이] [eqn: HVL=0.693/mu=0.693/{3times10^-5}=2.31times10^4}cm]

195. [eqn: 1MeV~gamma]선 준위를 [eqn: 4,000mR/h]에서 [eqn: 10mR/h]로 줄이는데 필요한 납차폐체의 두께는?

단, 납의 1/10가층은 [eqn: 3.81cm]이고, 반가층은 [eqn: 1.27cm]이다.

가. [eqn: 15cm]     나. [eqn: 10cm]     다. [eqn: 12cm]     라. [eqn: 11cm]

[해답] 라

[풀이] [eqn: mu=0.693/HVL,~~ THEREFORE =0.693/1.27=0.546cm^-1]

[eqn: I={I_0}{e^{-mut}},~~t=-{{l n(I/{I_0})}over mu}]

[eqn: THEREFORE ~t=-{{l n(10/4,000)}over0.546}=10.97cm]

196. 조사선량율상수의 단위로 맞는 것은?

가. [eqn: h/R cdot Ci cdot m^2]      나. [eqn: R cdot h cdot Ci/m^2]      다. [eqn: R cdot{Ci^2}/h cdot m^-1]

라. [eqn: R cdot Ci/h cdot m^-2]    마. [eqn: R cdot {m^2}/Ci cdot h]

[해답] 마

197.[eqn: {Co^60},~{Cs^137},~Ir^192]에 관해서 조사선량율상수가 큰 순서대로 나열한 것은?

가. [eqn: {Ir^192}-{Co^60}-Cs^137]         나. [eqn: {Cs^137}-{Ir^192}-Co^60]

다. [eqn: {Ir^192}-{Cs^137}-Co^60]         라.[eqn: {Co^60}-{Cs^137}-Ir^192]

마. [eqn: {Co^60}-{Ir^192}-Cs^137]

[해답] 마

[참고] 조사선량율상수[eqn: (GAMMA)]

[eqn: GAMMA=0.53SUM{f_i}{E_i}]

[eqn: f_i] : 방출 분율(%)   [eqn: E_i] : 방출에너지[eqn: (MeV)]

핵 종 조사선량율상수	[eqn: Na^24]	[eqn: Co^60]	[eqn: I^131]	[eqn: Cs^137]	[eqn: Ir^192]	[eqn: Ra^226]
[eqn: GAMMA(R cdot {m^2}/Ci cdot h)]	1.84	1.32	0.22	0.33	0.48	0.825

198. 황산[eqn: (H_2}S{O_4})]의 질량감쇄계수를 구하라.

[풀이] [eqn: M_{{H_2}S{O_4}}=98]

화합물의 질량감쇄계수 : [eqn: {mu over rho}= SUM from i{W_i}{mu over rho}]

그러므로 [eqn: H_2}SO_4]의 질량감쇄계수는

[eqn: {({mu over rho})_{{H_2}SO_4}}={2over98}times{({mu over rho})_H}times {32 over 98}times{({mu over rho})_S}times{64over98}times{({mu over rho})_O}]

199. [eqn: 1Ci의~Co^60] 점선원에서 [eqn: 1m] 떨어진 곳에서의 조사선량율을 구하라.

[풀이] [eqn: {dotX}=GAMMA{A over{r^2}}=1.32(R cdot{m^2}/Ci cdot h)times{1Ci over {(1m)^2}}=1.32R/h]

200. [eqn: 1Ci의~Cs^137] 점선원에서 [eqn: 1m] 떨어진 곳에서의 조사선량율을 구하라.

[풀이] [eqn: {dotX}=GAMMA{A over{r^2}}=0.33(R cdot{m^2}/Ci cdot h)times{1Ci over {(2m)^2}}]

[eqn: =0.0825R/h=82.5mR/h]

201. [eqn: 1.5MeV~gamma]선에 대한 공기, 물, 콘크리트의 질량감쇄계수는 각각 [eqn: 0.0517,~0.0575,]     [eqn: 0.0519{cm^2}/g]이고, 밀도는 각각 [eqn: 0.001293,~1,~2.35g/cm^3]이다. 각 물질의[eqn: 1.5MeV~gamma]     선에 대한 반가층[eqn: (HVL)]을 구하라.

[풀이] [eqn: mu={mu_m}times rho]

[eqn: {mu_air}=0.0517times0.001293=6.68times10^-5}cm^-1]

[eqn: {mu_water}=0.0575times1=0.0575cm^-1]

[eqn: {mu_concrete}=0.0519times2.35=0.122cm^-1]

[eqn: HVL={0.693 over mu}]

[eqn: THEREFORE ~{HVL_air}={0.693 over {6.68times10^-5}}=10,374cm]

[eqn: {HVL_water}={0.693 over0.0575}=12.05cm]

[eqn: {HVL_concrete}={0.693over0.122}=5.68cm]

위 문제에서 알 수 있듯이 공기는 그 차폐능이 극히 미약하므로 일반적으로 선           원과 작업자 사이의 공기에 의한 감쇠는 고려하지 않는다.

202. 매초당 [eqn: 10^10]개의 [eqn: 1MeV~gamma]선을 방출하는 등방점선원이 있다. 이 선원이[eqn: 10cm] 두께     의 납으로 싸여 있을 때 납차폐체의 표면에서 다음을 구하라.

(1) 비충돌선속

(2) 축적에너지선속

(3) 축적효과를 고려하지 않은 선량율

(4) 축적효과를 고려한 선량율

[풀이] (1) 비충돌선속

[eqn: phi={S over{4pir^2}}{e^-mut} ={{10^10}over{4pi{(10cm)^2}}}times{e^{-0.797times10}}=2,752gamma/{cm^2}cdot s]

(2) 축적에너지선속

[eqn: B(mut)=A{e^{-{alpha_1}mut}}+(1-A){e^{-{alpha_2}mut}}]

[eqn: =2.984{e^{-(-0.035)times0.797times10}}+(1-2.984){e^{-0.134times0.797times10}}]

[eqn: =3.26]

[eqn: THEREFORE ~{phi_b}={S over{4pir^2}}B(mut){e^-mut}cdot E]

[eqn: =2,752gamma/{cm^2}cdot s times1MeV/gamma times3.26=8,972MeV/{cm^2}cdot s]

(3) 축적효과를 고려하지 않은 선량율

[eqn: {({mu_en}over rho})_air}=0.028{cm^2}/g]

[eqn: {dotX}=6.6times{10^-5}phi E times{({mu_en}over rho})_air}~(R/h)]

[eqn: ={6.6times10^-5}times2,752times1times0.028=5.1mR/h]

(4) 축적효과를 고려한 선량율

[eqn: {dotX_b}=6.6times{10^-5}B(mut)phi E times{({mu_en}over rho})_air}~(R/h)]

[eqn: ={6.6times10^-5}times3.26times2,752times1times0.028=16.6mR/h]

203. [eqn: 1MeV~gamma]선이 단일 방향으로 [eqn: 2times10^5}개/{cm^2} CDOT s]의 강도를 가지고 조사되고 있다. 이     방사선장의 강도가 방사선 작업종사자가 주당 40시간 작업할 수 있을 정도             [eqn: (2.5mR/h~이하)]로 감쇄시키는데 필요한 납차폐체의 최소 두께는 얼마인가?

[풀이] 단일방향 선속이므로

[eqn: {dotX_b}=D phi B(mut){e^-mut} =D phi{e^-mut}[A{e^{-{alpha_1} mut}}+(1-A){e^{-{alpha_2} mu t}}]]

선속－선량율 환산인자[eqn: (D)=1.9times10^-6}(rem/h)/(gamma/{cm^2}cdot s)]

[eqn: A=2.984,~{alpha_1}=-0.035,~{alpha_2}=0.134]

를 사용하면 된다.

또한 [eqn: 1MeV~gamma]선에 대한 선감쇄계수는 [eqn: mu=0.797cm^-1]이므로,

[eqn: THEREFORE ~{dotX_b}={1.9times10^-6}times{2times10^5}times{e^{-0.797t}}]

[eqn: times[2.984{e^{{-(-0.035)times0.797t}}}+(1-2.984){e^{-{0.134times0.797t}}}]]

[eqn: =0.38times[2.984{e^{-0.769t}}-1.984){e^{-0.904t}}]~R/h]

따라서 [eqn: 2.5mR/h] 이하로 감쇄시켜야 하므로

[eqn: 0.38times[2.984{e^{-0.769t}}-1.984){e^{-0.904t}}]~R/h~<=~2.5mR/h]                       [eqn: f(t)=453.6{e^{-0.769t}}-301.6{e^{-0.904t}}~<=~`1]

함수 [eqn: f(t)]는 [eqn: t]가 증가하면, 감소하게 될 것이므로 추정되는 몇 개의 점에 대한           값을 비교해 보면 다음 표와 같다. 이 표를 그림표로 그려서 [eqn: f(t)=1]과의 교점           을 구하면 그것이 구하고자 하는 두께가 된다. 그림에서 필요한 최소한의 두께           는 [eqn: 7.6cm]임을 알 수 있다.

[eqn: t(cm)]	[eqn: f(t)]	1.0 0
5	6.425
7	1.547
8	0.7486
7.5	1.077		5 6 7 8 thickness
7.7	0.9315

204. 어느 방사성동위원소를 이용한 조사시설이 그림과 같이 A, B 2개가 있다. [eqn: 10Ci]의     [eqn: Cs^137]선원의 방사선을 1/1,000로 감쇄시킬 수 있는 차폐능력을 가지고 있고, [eqn: 37GBq]     의 [eqn: Co^60] 선원의 방사선을 3/1,000으로 감쇄시킬 수 있는 차폐능력을 가지고 있다. 그     림 P점에서의 조사선량율은? 단, [eqn: Cs^137]은 매 붕괴시마다 [eqn: 0.662MeV]의 감마광자 1개     를 92% 확률로 방출하고, [eqn: Co^60}은~1.17MeV,~1.33MeV]의 2개의 감마광자를 100% 확     률로 방출한다. [eqn: 0.662MeV]의 감마광자에 대한 공기의 선흡수계수[eqn: mu=3.5times10^-5}cm^-1]

이고, [eqn: 1.17~및~1.33MeV]에 대해서는 [eqn: 3.2times10^-5}cm^-1]이다.

		[eqn: 5m]				[eqn: 5m]
	A				P				B

[풀이] [eqn: {(mu_en})_{Cs^137}}=(3.5times{10^-5}{cm^-1})/(0.001293g/{cm^3})=0.027{cm^2}/g]

[eqn: {(mu_en})_{Co^60}}=(3.2times{10^-5}{cm^-1})/(0.001293g/{cm^3})=0.0248{cm^2}/g]

(1) [eqn: Cs^137]에 의한 P점에서의 선량율

[eqn: =[(3.7times{10^11}gamma/s)times(3,600s/h) times(0.662MeV/gamma) times({1.6times10^-6})]

[eqn: times0.92times(0.027{cm^2}/g)times1/1,000]/[4pi{(500cm)^2}times87erg/g cdot R]]

[eqn: =0.128mR/h]

(2) [eqn: Co^60]에 의한 P점에서의 선량율

[eqn: =[(3.7times{10^11}gamma/s)times(3,600s/h) times(1.17+1.33MeV)/gamma]

[eqn: times({1.6times10^-6}erg/MeV)times(0.0248{cm^2}/g)times3/1000]]

[eqn: /[4pi{(500cm)^2}times87erg/g cdot R]]

[eqn: =0.1448mR/h]

[eqn: THEREFORE ~0.128+0.1448=0.2728mR/h]

205. 후드내에서 반감기 2시간의 방사성물질을 화학처리를 하고자 한다. 화학처리를 하고     자 하는 방사성물질 [eqn: 1Ci]로부터 [eqn: 1m] 거리에서 측정한 조사선량율은 [eqn: 400mR/h]이고,      [eqn: 10cm] 두께의 콘크리트 벽을 선원과 측정위치 사이에 넣었더니 [eqn: 100mR/h]로 감소되     었다. 후드가 있는 방의 벽은 후드에서 벽외측까지 [eqn: 3m]이고 벽은 [eqn: 5cm] 두께의 콘크     리트로 되어 있다. 최초 [eqn: 1Ci]의 방사성물질은 화학처리하는데 4시간이 소요되고, 주 1     회 처리한다고 하면 인근 방의 벽면에서의 조사선량율은?

[풀이] 차폐체가 없을 경우 [eqn: 3m] 거리에서 조사선량율은

[eqn: 400mR/h times{({1over3})^2}=44.4mR/h]

[eqn: 10cm] 콘크리트에 의한 감소율은

[eqn: {100mR/h over 400mR/h}={1over4}] (2반가층)

따라서 이 콘크리트의 반가층은 [eqn: 5cm]이다.

차폐체를 고려할 경우 [eqn: 3m] 거리에서 조사선량율은 [eqn: 22.2mR/h]이다.

그러므로 이 물질을 1주일에 1회 4시간 처리하므로

[eqn: int from 0 to 4 22.2{e^{-(0.693/2)cdot t}}}dt =-{{22.2times2}over0.693}{ LEFT [ {e^{-0.693times t/2}} RIGHT ]_0^4}=48mR/h]

206. 다음중, 발전소로부터 방출되는 방사성물질에 의한 예상피폭 선량평가 항목으로 적     절하지 않는 것은?

가. 제한구역 경계의 개인에 대한 최대 전신 감마피폭선량

나. 제한구역 경계의 개인에 대한 최대 피부피폭선량

다. 대중에 대한 예상 피폭선량

라. 제한구역 경계의 개인에 대한 장기 및 조직별 내부피폭선량

[해답] 다

207. 방사성옥소의 제거방법중 시간의 경과에 따른 변화가 적고, 불연성이고 메칠옥소 흡     착용량이 큰 방법은?

가. 활성탄필터 사용법          나. 알카리 세정

다. 동설법                     라. 질산은법

[해답] 라

208. 다음중, 기체상 방사성물질인 [eqn: I^131]을 포집하는 방법은?

가. 기체포집형 전리함                나. 여과포집 방법

다. 콜드트랩의 냉각응축 포집방법     라. 활성탄 카트리지

[해답] 라

[참고] 공기중 방사성물질의 포집 및 측정법

(1) 입자물질

여과지를 이용한 여과포집 방법

(2) 기체상 [eqn: I^131},~{S^35},~Hg^203]

활성탄 카트리지를 이용한 고체포집 방법

(3) 기체상 [eqn: Ar^41},~{Kr^85},~{Xe^133},~{H^3},~C^14]

기체포집용 전리함 또는 용기를 이용한 직접포집 방법

(4) 수증기 [eqn: H^3]

cold trap을 이용한 냉각응축포집 방법

(5) 수증기, 안개 [eqn: H^3},~C^14]

bubbler를 이용한 액체포집 방법

209. 경수로형 원전에서 환경으로 방출되는 기체폐기물중, 제일 큰 비율을 차지하는 것은?

가. [eqn: Xe^133]     나. [eqn: I^131]     다. [eqn: Ar^41]     라. [eqn: Xe^135]

[해답] 가

210. 다음 배기에 관한 설명중, 틀린 것은?

가. 굴뚝은 가능한 낮게 설치하여 멀리 확산되지 않도록 한다.

나. 저준위 구역에서는 공기의 재순환이 가능하다.

다. 송풍기는 덕트 끝에 설치한다.

라. 배기구에서의 농도는 허용농도 이하로 한다.

[해답] 가

211. 다음중, 제염계수를 나타낸 식은?

가. 처리전 핵종의 농도 / 처리후 핵종의 농도

나. 처리후 핵종의 농도 / 처리전 핵종의 농도

다. (처리전 농도－처리후 농도) / 처리전 농도

라. (처리후 농도－처리전 농도) / 처리후 농도

[해답] 가

212. 다음의 액체폐기물처리방법중, 제염계수가 가장 큰 것은?

가. 증발처리    나. 응집침전처리    다. 이온교환처리    라. 여과처리

[해답] 가

213. 응집침전법의 제염계수는?

가. 10          나. 100          다. 1,000          라. 10,000

[해답] 가

214. 고화처리방법중, 농축폐액과 슬러지에 함유되어 있는 염분, 고형분을 미세입자로 균     일하게 분산, 고화시키는 방법은?

가. 시멘트고화    나. 아스팔트고화    다. 유리고화    라. 폴리머고화

[해답] 나

215. 방사성고체폐기물의 처분 방법중, 틀린 것은?

가. 압축처리는 조작이 용이하다.

나. 압축처리는 감용도가 낮고 부패 등의 화학변화 가능성이 있다.

다. 소각처리시 생성되는 재는 화학적으로 안전하며 보관, 처분에 적합하다.

라. 소각처리는 주요부의 부식성, 2차폐기물의 발생 등이 있으나 운전경비는 적게든다.

[해답] 라

216. 다음중, 중․저준위폐기물 처분방법이 아닌 것은?

가. 지층처분    나. 천층처분    다. 공학시설내처분    라. 해양투기

[해답] 가

217. 폐기물을 지구의 인력권외로 방출하여 태양궤도로 돌게 하는 방법은?

가. 위성궤도 처분               나. 혹성궤도 처분

다. 태양계로부터 방출           라. 태양으로의 타격방출

[해답] 나

218. 중․저준위 방사성폐기물 처분방식 3가지를 설명하시오.

[풀이] (1) 천층처분

지표면에 trench를 파고 이곳에 폐기물을 넣은 후 그 위를 파낸 흙 또는                파낸 흙과 점토를 혼합하여 약 [eqn: 1m]의 두께로 덮는 방식이다.

① 장점

㉮ 처분장 건설이 간단하다.

㉯ 폐기물 처분 작업이 간편하다.

② 단점

㉮ 지하수와 지표수와의 접촉이 용이하여, 처분된 폐기물로부터 방사성                     핵종의 유출 가능성이 있다.

㉯ 처분시설이 지표면에 근접되어 있어 인간의 우발적인 침입에 의한                      폐기물과의 접촉이 용이하므로 이를 방지하기 위한 제도적 통제가                      필요하다.

(2) 공학시설내처분

기존 부지의 자연적특성에 공학적시설을 보강하여 폐기물을 처분하는 방식               으로, 폐기물을 그 유해기간중 지상 또는 지하에 설치된 인공구조물(콘크               리트 트렌치)내에 넣어 처분한다.

○ 특성

① 폐기물을 생태계로부터 격리시키는 능력이 우수하다.

② 우발적인 침입에 대한 방벽을 제공한다.

③ 폐기물의 포장이 손상되었을 때 방사성핵종의 이동을 막아준다.

(3) 동굴처분

천연동굴, 광산 또는 방사성폐기물 처분용으로 건설된 동굴저장소등에 폐               기물을 처분하는 방식으로 지하에 위치한 다수의 방 또는 터널 및 이를 연               결하는 통로로 구성되며, 처분장은 폐기물의 부피 또는 처분 방식에 따라               단일 또는 다수의 층으로 구성되며, 처분시설내의 갱도는 적절한 방식으로               환기시킨다.

① 장점

㉮ 자연적 또는 인위적 사고로부터 폐기물의 격리 및 방호효과가 크다.

㉯ 처분 부지는 운영기간 종료후 폐기물이 매몰된 깊이까지 천공 또는                     굴착하지 않은 용도에는 사용가능하다.

㉰ 흡착 방벽 또는 기타 공학적 방벽의 설치가 용이하다.

② 단점

㉮ 천층처분에 비해 초기 소요비용이 높다.

㉯ 자연동굴의 이용시에는 동굴의 크기와 기하학적 모형 추정에 상당한                     불확실성이 있고, 폐광을 이용할 때에는 채광시 행해진 발파, 굴착                      등에 의한 균열의 존재 및 누수 가능성이 있다.

219. 방사성고체폐기물처리방법 3가지를 설명하시오.

[풀이] (1) 압축처리

압축이 가능한 폐기물을 압축기로 압축시켜 감용하는 공정이다.

① 장점

㉮ 간단한 설비이다.

㉯ 조작이 용이하다.

㉰ 처리비가 저렴하다.

② 단점

㉮ 압축물이 복원됨으로써 감용비가 [eqn: 3sim5] 정도로 낮다.

㉯ 압축물을 장기간 보관시 부패 등의 화학변화를 일으킬 가능성                      이 있다.

(2) 소각처리

가연성폐기물에 적용하며, 소각처리후 남은 재는 고화처리한다.

① 장점

㉮ 감용비가 크다.(약 100 정도)

㉯ 소각결과 생성되는 재는 화학적으로 안전하여 보관 또는 처분에 적                     합하다.

② 단점

㉮ 가연성폐기물에 국한되며, 소각으로 인한 연소배기중에 함유되어 있                     는 방사성분진을 제거시켜야 한다.

㉯ 소각물중에 혼입되어 있는 염화비닐 등으로부터 발생하는 부식성기                     체 때문에 주요부는 내부식성 재료를 사용할 필요가 있다.

㉰ 기체정화계로부터 노재, 기체 세척폐수 등의 2차폐기물이 발생한다.

㉱ 운전경비가 많이 든다.

(3) 해체처리

시설기기의 교환 및 사용정지에 의해 배출되는 기기류를 필요시 제염실시                후 압축, 소각 등의 처리에 적합하도록 절단, 분해 등에 의하여 해체처리                하는 방법이다.

220. 방사성폐기물의 고화처리방법 4가지를 기술하시오.

[풀이] (1) 시멘트고화처리

2차폐기물중의 수분을 시멘트고화반응에 필요한 물로써 이용함과 더불어                고형물과 용존염분을 시멘트 matrix에 분산, 고화시키는 방법이다. 고화재               와 혼합된 폐기물을 포장용기에 주입하기 전에 최종 단계에서 경화촉진제               를 소량 첨가한다.

① out－drum mixing

폐기물, 수분 및 시멘트를 혼합시킨 다음 용기에 충진시키는 방법으로                  용기에 충분히 충진시킬 수 있고 균일하게 혼합할 수 있다.

② in－drum mixing

용기안에 폐기물, 수분, 시멘트를 충진하여 이 용기에 교반기를 넣어 회                  전, 혼합하는 방법이다.

㉮ 장점 : 혼합 용기가 최종 처분용기이고 세정작업이 용이하다.

㉯ 단점 : 폐기물의 종류 및 배합에 있어 균일하게 하는 것은 대단히                             어렵고, 용기 상부에 공간이 생길 우려가 있다.

③ 진공주입법

드럼에 시멘트와 혼합재료(vermiculite 등의 흡수재)를 충진시켜 이 용                  기내를 파이프를 통해 진공펌프로 감압시키면서 폐액을 주입하는 방법                  이다.

㉮ 장점 : 세정이 전혀 필요없고, 보수가 용이하다.

㉯ 단점 : 균일하고 강도가 높은 고화체를 얻기 힘들다.

④ 시멘트고화의 특성

㉮ 타 고화법에 비해 취급 및 유지관리가 용이하다.

㉯ 동일 공정에서 각종 폐기물의 고화가 가능하다.

(2) 아스팔트고화처리

증발법의 농축폐액과 화학처리법의 슬러지에 함유되어 있는 염분, 고형분               을 아스팔트 매체중에 미세입자로서 균일하게 분산, 고화시키는 방법이다.

① 장점

㉮ 시멘트고화에 비해 방사성물질의 용출분율이 낮다.

㉯ 폐액속에 있는 수분이 아스팔트와의 혼합과정중에서 완전히 증발하                     므로 감용효율이 높아 최종 고화폐기물의 부피를 크게 감소시킬 수                     있다.

② 단점

㉮ 질산염을 함유한 2차폐기물의 경우 아스팔트의 가연성이 촉진되는                      현상이 일어난다.

㉯ 고온조작과 같은 비교적 복잡한 기계장치를 사용하기 때문에 작업이                     복잡하고 시설비가 많이 든다.

(3) 플라스틱고화처리

플라스틱고화법은 보편화된 상용법은 아니지만 여러가지 고분자물질을 사               용하는 방법이다. 이중 비닐에스터스타이렌 및 AZTEC 방법이 쓰이고 있다.

① 비닐에스터스타이렌법

고화처리할 폐기물과 고화재를 먼저 혼합한 후 촉매를 첨가하면 중합반                  응이 개시되어 가열없이 상온에서 거의 한시간 이내 반응이 완료되며                   결과적으로 폐기물은 단단한 고분자 물질속에 분산된 상태로 처리한다.

대부분의 폐기물에 대해 수용성이 좋고 고화재에 대한 폐기물 처리비율                  이 [eqn: 1.5sim2.0] 범위이다.

② AZTEC

폐기물과 비닐 톨루엔을 혼합증발기내에서 혼합과 더불어 공비(azeotropic)                  증류반응을 일으켜 폐액이나 고체폐기물 속에 함유된 수분을 제거하는                  공정이며, 비닐 톨루엔으로 피복된 폐기물은 드럼으로 이동 포장함과                   동시에 중합개시체 및 폴리에스터 고분자 물질을 주입하여 중합과 동시                  에 고화처리한다. 2～3시간내에 고화처리가 완료되며 얻어진 고화체는                  강도 및 내수성 등에서 좋은 성질을 나타내고 있다.

(4) 유리화(vitrification)

유리화란 사용후핵연료와 재처리과정에서 발생된 고준위폐액의 고화처리                공정으로 증발가스, 탈질산 및 유리화의 3단계로 구성되어 있다. 재처리과                정에서 얻어지는 폐액중 대부분의 원소는 질산화물로 용해되어 있기 때문                에 2단계공정을 탈질산 공정이라 하며, [eqn: 1sim2]단계에서 얻어지는 고화체는                가소물이라 하는데 이 가소반응은 [eqn: 500sim800^0}C]에서 종료된다.

3단계 공정에서는 2단계에서 얻어진 분말상의 가소물을 첨가제와 혼합하                여 [eqn: 900sim1,000^0}C]에서 유리(주로 borosilicate glass)와 함께 용융시켜 고                화체를 제조한다.

(5) 기타

① 폴리머(polymer)-고화공정

polyester/epoxy, erea formaldehyde, polyethylene, styrene-diphenyl                    benzene 등 여러 종류의 고분자 물질을 이용한 고화공정이 있는데 고                  화매체에 따라 상온 또는 [eqn: 60^0}C]에서 서서히 monomer를 중합시키거나                  적정 용융 온도하에서 폐액과 혼합하여 증발․고화시키는 공정이다.

② 합성암

폐기물과 암석구성 물질을 혼합하여 고온․고압하에서 합성암을 제조한다.

221. 방사성액체폐기물 처리방법 3가지를 설명하시오.

[풀이] 방사성액체폐기물은 폐액내의 성분, 조성, 방사능준위 및 방사성핵종과 발생량            등에 따라 적절한 방법으로 처리해야 하며, 처리의 기본원칙은 증발, 여과, 이            온교환 또는 역삼투압 등의 방법을 이용하여 폐액중의 방사성핵종을 분리함으            로써 최종 폐기물의 부피를 최소화하는 것이다.

(1) 여과처리

폐액중에 있는 부유성 또는 침전입자를 분리 제거하기 위한 방법으로 이                온교환이나 증발처리의 전처리 또는 화학침전물의 후처리에 적절하다. 여                과와 동시에 방사능도 함께 감소되며 필터여과나 원심분리 등의 방법을                 이용한다.

① 필터여과

필터 방법은 다공성매질을 통하여 불용성 입자를 함유한 폐액을 통과                   시켜 제거하는 방법이다.

○ 제염계수 : 약 [eqn: 2sim10]

② 원심분리

원심분리란 중력의 수백 내지 수천배에 달하는 원심력을 이용하여 프                   리코트 등의 역세정 폐액을 신속하게 효율적으로 보다 좁은 공간에서                   경제적으로 처리할 수 있는 방법이다.

(2) 화학처리

화학침전은 응고나 응집현상에 의해 분리하는 방법이다. 모든 핵종은 침                전, 공침 또는 불용성 화합물에 의한 흡착이 가능하다. 침전물을 완전히                 분리하기 위해서는 다른 처리 방법과 병행해서 사용할 수 있다. 화학적처                리법은 침전, 여과 등의 물리적 방법들과 병행하여 사용해야 하며 비교적                처리비용이 저렴하고, 입증된 기술에 의해 대량으로 처리할 수 있어 경제                적인 장점이 있다.

○ 응집침전처리의 제염계수 : 약 10

(3) 증발․농축처리

증발․농축처리 방법은 고농도의 염을 제거하기 위한 최적의 처리방법이                며, 폐액중의 수분은 증발되고 방사성 핵종은 농축되어 응축액과 농축액                으로 분리된다. 이와 같은 분리를 위해 증발기를 이용한다. 증발․농축처                리시 제염계수는 이온교환처리를 행할 경우 더욱 증가되고 폐액중에 세제                가 함유된 경우에는 제염계수가 현저히 저하한다. 이는 세제에서 발생한                거품에 의한 동반 효과에 기인하는 것으로 해석된다. 또한 승화성의 방사                성핵종이 함유된 경우 제염효율이 약간 떨어진다.

○ 증발․농축처리의 제염계수 : [eqn: 10^3}sim10^6]

(4) 이온교환처리

이온교환처리는 폐액속에 녹아 있는 이온상태의 방사성 양이온 및 음이온                을 제거하기 위한 방법이며, 각각의 이온교환성능을 가진 이온교환수지를                이용한다. 이온교환체는 천연 또는 합성 무기이온 교환체와 합성 유기이                온교환체로 분류할 수 있다. 이온교환처리는 증발․농축처리시의 응축액                속의 용존이온을 제거한다든지 또는 폐액의 방사능이 높지 않은 경우 여                과처리후 선택적으로 방사성핵종을 제거하며 효율적으로 방사성핵종을 제                거하기 위해 복합공정으로 이용한다.

○ 이온교환처리의 제염계수 : [eqn: 10^2}sim 10^3]

(5) 역삼투압법(reverse－osmosis, RO)

방사성폐액중 세제를 함유한 폐기물 즉, 세탁폐액 또는 샤워폐액 등은 증                발․농축처리할 경우 제염계수를 저하시키기 때문에 소량씩 첨가하여 처                리하기도 하지만 역삼투압법을 이용하고 있다. 역삼투압법의 원리는 수분                만 통과시키는 특수기능의 멤브레인(membrane)을 이용하여 농도가 진한                쪽에 압력을 가하여 묽은 쪽으로 수분을 제거하여 처리하는 방법을 이용                하고 있다. 반투막의 멤브레인은 개량된 셀룰로즈 아세테이트 필름을 사                용하여 기공의 크기가 [eqn: 0.01mum] 이하로서 2이하의 용질이나 입자를 제거                하는데 유리하다. 치리공정에서는 [eqn: 2sim4MPa]의 압력을 가하며 [eqn: 10sim10^2]의                제염계수를 갖는다.

(6) 소각처리

유기폐액중 소각이 가능한 것은 배기조 정화계를 갖고있는 소각로에서 기                체의 방사능을 감시하면 소각처리가 가능하다. 사염화탄소 등과 같은 소                각에 의해서 유해 기체가 발생하는 문제가 있는 것은 vermiculite 등의 흡                착제에 흡착시킨 후 시멘트고화 등을 수행한다.

222. 방사성기체폐기물 처리방법을 설명하시오.

[풀이] (1) 방사성 부유입자

① HEPA(high efficiency particulate air) 필터로 방사능을 띤 입자의 직경                  이 [eqn: 3mum]에 대해서 99.97% 이상의 제거효율을 나타낸다.

② 압력손실이 최초 사용할 때의 [eqn: 2sim3]배가 되면 교체하는 것이 보편적이다.

③ 필터는 압력손실이 크기 때문에 대량의 배기를 처리하는 경우에는 동력                  비가 많이 들고, HEPA 필터를 사용하는 경우에는 사용조건의 부적성                  (습도의 조정) 때문에 지장을 초래하는 일이 있어 불편하다.

(2) 방사성요드

① 세정(liquid scrubbing)방법

[eqn: KOH,~LiOH,~{Na_2}{S_2}{O_3},~Hg(N{O_3})_2] 등의 단독 또는 혼합 수용액으                  로 세정하여 비휘발성 요드화합물로 전환하여 제거하는 방법이다.

㉮ 원소 요드제거에 효율적 방법이다.

㉯ 흡수용액을 충전탑내에 연속적으로 보내고 처리할 기체를 통과시킨다.

② 활성탄 흡착법

활성탄층내에 요드를 흡착시키는 방법이다. 흡착효율을 향상시키기 위                  하여 KI 또는 triethylenediamine과 같은 화합물을 흡수시켜 사용하고                   있다.

③ silver reactor

은도금을 철망이나 zeolite, silica, alumina 등의 흡착제에 [eqn: AgNO_3]를 흡                 수시켜 은과 요드가 반응하여 [eqn: AgI]를 형성하는 원리를 이용한다.

(3) 트리튬(tritium)

트리튬 처리공정은 기체폐기물을 재결합 공정에 의해 액체폐기물로 전환                시키는 공정과 액체폐기물내의 트리튬 제거공정으로 나눌 수 있다.

(4) 불활성기체

① 감쇄법

불활성기체를 약 [eqn: 550ft^3] 용량의 탱크에 [eqn: 200sim300p si] 정도로 압축시켜                   [eqn: 45sim60]일 정도 자연감쇄시키는 방법이다.

② 활성탄 감쇄법

상온에서 활성탄이나 zeolite같은 흡착제에 불활성기체가 선택적 흡착－                  탈착성질을 이용하여 일시적인 체류에 효과적인 방법이다.

③ 활성탄 저온흡착법

활성탄층의 온도를 액체질소온도[eqn: (77K)]까지 강하시킴으로써 활성탄의                  효율을 높여 보다 적은 용적으로 제거․처리할 수 있는 방법이다. 주로                  불활성 기체가 대량으로 발생되는 재처리공정에 이용되고 있다.

223. 방사선에 의한 핵반응을 이용해서 폐기물중의 장수명 방사성핵종을 단수명 또는 안     정된 핵종으로 변환시키는 방법을 기술하시오.

[풀이] 소멸처리

방사성핵종을 이온교환 등을 갖춘 처리시설을 통해 수분 등 폐액과 방사성물질           을 분리한 후 폐액을 자연 증발처리하고, 방사성물질은 반감기를 줄이는 소멸           처리시설로 넘긴다. 소멸처리시설로 넘어온 방사성물질은 종류에 따라 [eqn: 2sim3]년           에서 수시간에 불과한 짧은 반감기핵종으로 변환되어 저장소로 운반처리된다.           소멸처리장치는 다목적 연구용원자로에 중성자 조사설비를 장착하여 사용한다.

자연 증발처리 및 고화저장 기술은 이미 확보되어 있으며, 분리처리, 반감기 감           소처리 기술이 이용될 경우 99년의 긴 반감기를 가진 [eqn: Tc]는 반감기가 17초,             [eqn: Cs]은 32초, [eqn: Co]는 1분 8초의 단수명으로 변환된다.

224. [eqn: P^32]를 포함하고 있는 폐액의 방사능을 GM계수관으로 측정한 결과 폐액 [eqn: cc]당         [eqn: 4cpm]의 순계수율을 얻었다. 이 계수관의 계수효율이 10%일 때 이 폐액을 그대로 방     출하여도 되는가? 단, 배수구에서의 [eqn: P^32]의 최대허용수중농도는 [eqn: 2times10^-5}muCi/cc]이다.

[풀이] 폐액의 방사능농도는

[eqn: 방사능농도={4cpm/cc over0.1}=40dpm/cc={1.8times10^-5}muCi/cc]

[eqn: THEREFORE ~{1.8times10^-5}muCi/cc~<~2times10^-5}muCi/cc] 이므로 방출할 수 있다.

225. 불활성기체 [eqn: 1,024Ci]가 기체폐기물 저장탱크에 있다. 이 기체를 120시간 동안 저장     하여 감쇄시킨 후 대기로 방출하고자 한다. 이때 방출시점에서 방사능은 얼마인가?

단, 이 기체의 반감기는 12시간이다.

[풀이] 120시간 지난 후 방출시의 방사능은

[eqn: A={A_0}{({1over2})^t/T}=1,024times{({1over2})^120/12}=1Ci]

[ 종 합 문 제 ]

1. 평행평판형 펄스전리함에 [eqn: 5.3MeV의~alpha]선이 입사되었다. 이때 발생하는 이온쌍의 수,    전하량 및 출력전압을 계산하시오. 단, 전기용량은 [eqn: 10pF]이다.

[풀이] (1) 이온쌍의 수

공기의 [eqn: W] 치는 [eqn: 34eV]이므로

[eqn: N={E over W}={{{5.3times10^6}eV} over34eV/i.p}=1.6times10^5}i.p]

(2) 전하량

[eqn: Q=N e={1.6times10^5}i.p times{1.6times10^-19}C/i.p=2.6times10^-14}C]

(3) 출력전압

[eqn: V={Q over C}={{{2.6times10^-14}C}over{{10times10^-12}F}}=2.6times10^-3}V]

2. 분해시간 [eqn: 400mus]의 GM계수관으로 어떤 시료를 측정하였더니[eqn: 30,000cpm]을 지시하였    다. 계수손실은 얼마인가?

[풀이] 참계수율 : [eqn: {n_0}={n over{1-n tau}}]

[eqn: ={{(30,000/60)}over{1-(30,000/60)times{400times10^-6}}}]

[eqn: =625c ps=37,500c pm]

[eqn: THEREFORE ~계수손실={n_0}-n=37,500-30,000=7,500c pm]

3. GM계수관 앞에 선원 [eqn: A]를 놓고 계수하였을 때 10분간에 [eqn: 55,000counts]가 되었다. 다    음에 선원 [eqn: A와~B]를 놓았을 때 계수는 10분간에 [eqn: 83,000counts]였다. 마지막으로 선원    [eqn: B]만 계수하였더니 10분간에 [eqn: 30,000counts]의 값을 얻었다. 이 GM계수관의 분해시간    은 얼마인가? 단, 자연계수율은 [eqn: 60cpm]이다.

[풀이] [eqn: {n_A}=55,000/(10times60)=91.7c ps]        [eqn: {n_B}=30,000/(10times60)=50c ps]

[eqn: {n_AB}=83,000/(10times60)=138.3c ps]       [eqn: {n_b}=60/60=1c ps]

[eqn: THEREFORE ~tau={{{n_A}+{n_B}-{n_AB}-{n_b}}over{{n_AB^2}-{n_A^2}-{n_B^2}}}}][eqn: ={{91.7+50-138.3-1}over{({138.3^2})-({91.7^2})-({50^2})}}]

[eqn: ={2.92times10^-4}s=292mus]

4. 아래 그림은 GM계수관의 전극전압 대 계수율의 특성곡선이다. 다음을 구하시오.

계수율 [eqn: (cpm)] 3,500 3,000
	960 1,000 1,340 인가전압

(1) 개시전압

(2) 문턱전압

(3) 시동전압

(4) 플래토우 범위

(5) 플래토우 경사

[풀이] (1) 개시전압 : [eqn: 960V]

(2) 문턱전압 : [eqn: 1,000V]

(3) 시동전압

[eqn: {V_op}={V_1}+{1over3}({V_2}-{V_1})=1,000-{1over3}(1,340-1,000)=1,113V]

(4) 플래토우의 범위[eqn: ={V_2}-{V_1}=1,340-1,000=340V]

(5) 플래토우의 경사

[eqn: {C_0}=({C_1}+{C_2})/2=(3,500+3,000)/2=3,250cpm]

[eqn: THEREFORE ~slope={({C_2}-{C_1})/{C_0}}over{{V_2}-{V_1}}}times100(%)]

[eqn: ={{(3,500-3,000)/3,250}over{1,340-1,000}}times100=0.045%]

5. 기체계수관에서 전리펄스의 전류간 전압특성에 대하여 설명하시오.

[풀이] 기체계수관(gas filled counter)

기체계수관에서 전리펄스의 전극간 전압특성은 기체의 종류, 압력, 계수관의 구          조 등에 따라 달라진다.

[eqn: 2MeV]

인가전압[eqn: (V)]

[eqn: 1MeV]

전

리

펄

스

크

기

[eqn: (V)]

재

결

합

영

역

전

리

함

영

역

비

례

영

역

한

계

비

례

영

역

G

M

영

역

연

속

방

전

영

역

(1) 전자눈사태(avalanche)

전자가 전계에 의하여 가속되어 에너지를 얻어 그것이 다시 다른 원자 또는              분자와 충돌하여 전리작용을 일으켜 다시 차례 차례로 전자가 생기는 현상

(2) 가스증폭률[eqn: (M)]

처음에 한 개였던 전자가 몇 번의 전자눈사태로 인하여 전자가 증식되는 비율

○ 한번의 전자눈사태에 [eqn: gamman]개의 광전자가 생긴다.

[eqn: M=n+gamma{n^2}+{gamma^2}{n^3}+{gamma^3}{n^4}+~.~.~.~.~=~{n over{1-gamma n}}]

[eqn: n] : 한번의 전자눈사태로 발생하는 전자의 평균치

[eqn: gamma] : 전자눈사태로 인하여 생긴 자외선이 광전자를 내는 확률

(3) 재결합영역(recombination region)

검출기에 걸어준 전압이 낮기 때문에 검출기 내부의 전장이 약하고, 생긴               전리이온은 대부분을 재결합하여 일부분만 전극에 모인다.

(4) 전리함영역(ionization region)

생성된 1차이온 전체가 전극에 수집되고 전압을 증가하여도 집적된 이온쌍              의 수는 증가하지 않으므로 전하량은 전하에 관계없이 거의 일정하다.

(5) 비례계수영역(proportional region)

전극에 모이는 전하량이 1차전리에 의한 원래의 전하량보다 크며 전압의 증              가에 따라 전하량도 비례하여 증가한다. 즉, 검출기내 전장이 강하게 되어 1              차전리에 비례하여 2차전리 현상을 야기시켜 출력펄스파고는 최초에 생성된              1차이온수에 비례한다.

(6) 한계비례영역(limited proportional region)

전극에 집적된 전하량이 1차이온수에 비례하지 않는다.

(7) GM영역(Geiger Muller region)

한계비례영역에서 전압을 증가시키면 1차이온수에 관계없이 일정량의 2차이              온수가 생기는 영역

(8) 연속방전영역(continuous discharge region)

방사선 입사의 유무에 관계없이 관내에서 방전이 연속되고 아주 일정 펄스              파고가 된다.

6. [eqn: NaI(Tl)] 계수관과 [eqn: G e(Li)] 검출기의 장․단점을 기술하시오.

[풀이] (1) 에너지분해능은 [eqn: G e(Li)] 검출기가 훨씬 우수하다.

(2) 계수효율은 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션검출기가 우수하다.

(3) [eqn: G e(Li)] 검출기는 항상 액체질소로 냉각시켜야 하며, [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션              검출기에 비하여 취급 및 유지가 어렵다.

(4) [eqn: G e(Li)] 검출기는 가격이 비싸다.

(5) 시간분해능은 양쪽이 다같이 우수하다.

7. 비례계수관과 GM계수관의 차이점을 설명하시오.

[풀이] (1) 비례계수관의 출력펄스파고가 1차전리량에 비례하고, [eqn: alpha선과~beta]과의 판별할               수 있는데 대하여, GM계수관의 출력펄스파고는 1차전리량에 의존하지 않               고 거의 일정한 값을 가진다.

(2) 비례계수관의 출력펄스파고는 수[eqn: mV] 정도인데 대하여, GM계수관의 출력               펄스파고는 수[eqn: V] 또는 그 이상의 큰 펄스를 얻을 수 있다.

(3) 비례계수관의 불감시간은 수[eqn: mus] 정도로 비교적 짧은데 대하여, GM계수관의               불감시간은 보통 수[eqn: 100mus]나 된다.

(4) GM계수관의 경우 방전소멸을 위해 첨가된 유기가스가 소모되기 때문에 수               명이 있는데 반하여, 비례계수관에는 그와 같은 제약이 없다.

8. 다음의 측정에 가장 적당하다고 생각되는 측정기의 종류를 쓰시오.

(1) [eqn: H^3]에 의한 마루바닥의 오염

(2) 개인의 월간피폭선량

(3) 저에너지 [eqn: beta]선 시료의 방사능

(4) 열중성자의 측정

(5) 인체내의 [eqn: Cs^137]의 정량

[풀이] (1) gas flow monitor           (2) TLD 또는 필름배지

(3) liquid scintillation counter    (4) [eqn: BF_3] 비례계수관

(5) whole body counter

9. X선용 필름배지를 착용하여 [eqn: Cs^137] 밀봉선원의 취급작업에 종사하는 자의 피폭선량 측    정에 별로 바람직하지 못한 이유를 간단히 쓰시오.

[풀이] X선용 필름배지의 에너지의존성에 따라 피폭선량을 정확히 측정할 수 없기 때          문이다. 일반적으로 X선용 필름배지는 유효에너지 [eqn: 20sim80keV] 범위의 X선에 사          용한다.

10. [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션 서베이미터를 [eqn: 24keV]의 [eqn: gamma]선을 방출하는 [eqn: Sn^118m] 밀봉선원에 접     근시켰지만, 거의 서베이미터의 침은 움직이지 않았다. 이 현상에 대하여 그 이유를      설명하시오.

[풀이] [eqn: 24keV]의 저에너지는 이 서베이미터의 측정범위 이하이기 때문이다.

[eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션 서베이미터의 지시교정은 [eqn: Co^60}~gamma]선을 사용하여 감도를             낮추기 때문에 하한 선별기의 에너지 값을 [eqn: 30sim50keV]로 하는 경우가 많다.

11. 단창형 GM계수관으로 어떤 선원을 측정하고 있는데 검출기 끝에 있는 [eqn: Al] 캡을 벗     겼더니 지시치가 두드러지게 증가하였다. 그 이유를 설명하시오.

[풀이] [eqn: Al] 캡에 의하여 차단되었던 [eqn: beta]선 또는 저에너지 X선 등이 계수관에 들어 올            수 있게 되었기 때문이다.

12. 다음의 작용을 이용한 검출기를 한가지씩 쓰시오.

(1) 기체의 전리작용

(2) 고체의 전리작용

(3) 발광작용

(4) 감광작용

[풀이] (1) 전리함, 비례계수관, GM계수관

(2) [eqn: G e] 반도체검출기, [eqn: Si]반도체검출기

(3) 신틸레이션검출기, TLD

(4) 필름배지

13. [eqn: gamma선이~NaI(Tl)] 신틸레이션계수관에 의해서 검출되는 과정을 조목별로 설명하시오.

[풀이] (1) [eqn: gamma]선이 신틸레이터에 입사하면 [eqn: NaI]와 상호작용을 하여, [eqn: gamma]선 에너지에 전               부 또는 일부가 상호작용에 의하여 생긴 전자에 주어진다.

(2) 운동에너지를 얻은 전자는 [eqn: NaI]를 여기․전리하고 다음에 이 전자가 미량               으로 첨가된 [eqn: Tl]과 같은 원자에 포착되는 과정에서 필요 이상의 에너지를               섬광으로서 방출된다. 발광효율은 1광자당 [eqn: 30eV]이다.

(3) 이 빛은 광전자증배관의 광전면([eqn: Cs-Sb]과 같은 물질)에 유도되고, 여기서               광전자가 방출된다. 광전자 방출 확률은 1광전자/10광자 정도이다.

(4) 이 광전자는 광전자증배관속의 다이노드(보통 10단 정도)에 의하여 차츰 증               배(증배률 : [eqn: sim 10^6]배)되고, 최종적으로 양극에 흘러 들어가 전하펄스를 형               성한다. 이 전하의 총량은 신틸레이션속에서 소비된 방사선에너지에 비례               한다.

14. 다음 전리함을 설명하시오.

(1) 공동전리함

(2) 조직벽전리함

(3) 외삽형전리함

(4) 균질전리함

[풀이] (1) 공동전리함

공기공동(air cavity) 내에서 생성된 2차전자가 일부는 수집전극에 모이지               않고 벽물질에 흡수되지만 그 반대로 벽물질에서 생성된 2차전자의 일부가               내부공동으로 방출되어 소위 전자평형을 이루므로 공기중에서의 전리량을               측정할 수 있다. 단, 벽의 두께는 2차전자의 최대 비정보다 두꺼워야 한다.

(2) 조직벽전리함

공동벽이 조직등가물질로 구성된 전리함이며, 조직내의 흡수선량을 측정하               는 데 적합하다.

(3) 외삽형전리함

입사면을 2차전자의 비정에 비하여 매우 얇은 막으로 만들고, 전극간격으               로 가변한 것으로서 전자평형이 성립하지 않는 곳의 흡수선량을 측정하는               데 사용된다.

(4) 균질전리함

공동벽과 유리가 같은 원소로 구성된 물질로 되어있는 것으로서 질량저지               능이 고체의 벽과 공동의 유리에 의하여 변하지 않으므로 질량저지능은 1               이 된다.

15. 다음을 설명하시오.

(1) 소멸작용(quenching)

(2) 전자눈사태(avalanch)

(3) 액체신틸레이터

(4) 형광유리선량계

[풀이] (1) 소멸작용

전자눈사태에 의한 방전을 중단시켜 지속방전을 억제시키는 것

○ 소멸가스 : 소멸 목적으로 계수가스에 혼합하는 가스

(에틸알콜, 개미산메틸, 유기할로겐가스, [eqn: Br_2] 등)

(2) 전자눈사태(avalanch)

전자가 전계에 의하여 가속되어 에너지를 얻어 그것이 다시 다른 원자 또               는 분자와 충돌하여 전리작용을 일으켜 다시 차례 차례로 전자가 생기는                현상

(3) 액체신틸레이터

terphenyle, PPO 등 많은 형광체가 있으며, PPO를 [eqn: 4g/l] 정도의 농도로                 toluene, xylene 등의 용매에 녹인 것이다. 파장 shifter로 PPO 등을 소량               첨가하면 발광효율이 좋다. 측정시료를 이것에 용해 또는 현탁시켜 사용하               는데 시료에 따라 적당한 방법이 필요하다. 액체신틸레이터는 시료에 따라               섬광도가 감소하는 현상이 있으며 이것을 소멸(quenching)작용이라 한다.               여러가지 원인이 있지만 결과적으로 출력파고 분포가 변하여 계수효율의                저하를 가져온다. 액체신틸레이터는 시료를 직접 녹여서 사용하므로 효율               이 좋으며, 저에너지 [eqn: beta]선에 감도가 높고, [eqn: H^3},~C^14]의 측정에 매우 유효하다.

(4) 형광유리선량계

은[eqn: (Ag)]이온으로 활성화된 유리에 방사선을 조사시키면 흡수된 선량에 대               응하여 색중심이 형성되어 그 결과 이 유리에 자외선을 쪼이면 오렌지색의               형광이 생기는데 이것을 필터로 선택적으로 끄집어 내어 광전자증배관에서               전기신호로 변환․기록한다. 이것을 형광유리선량계라 한다.

① 형광유리선량계는 판독후 방사선량에 대한 정보가 없어지지 않는다.

② 측정범위 : [eqn: 10mR～{10^5}R] 정도

16. 입사 [eqn: gamma]선이 [eqn: 0.511MeV]일 때, Compton 산란을 받는 반도전자의 최대에너지를 구하라.

[풀이] 산란전자의 최대에너지는 [eqn: theta=180^0]일 때이므로

[eqn: {E_gamma'}={{E_gamma}over{1+{{{E_gamma}(1-c os theta)} over{{m_e}{c^2}}}}}={0.511over{1+{{2times0.511over0.511}}}}=0.170MeV]

그러므로 반도전자의 최대에너지는

[eqn: {E_{c(ma x)}}={E_gamma}-{E_gamma'}=0.511-0.170=0.341MeV]

17. 에너지가 [eqn: 3MeV]인 광자는 원자핵 근방을 자나가면 전계내에서 전자와 양전자의 쌍     을 만들어 그 자신은 소멸한다. 그때 전자와 양전자가 갖는 전 운동에너지는 얼마인가?

[풀이] 소멸광자의 에너지는 [eqn: 2{m_e}{c^2}=2times0.511=1.022MeV]이다.

그러므로 전 운동에너지는 [eqn: 3-1.022=1.978MeV]

18. 액체섬광계수법을 설명하시오.

[풀이] (1) 시료조제가 용이하고, 저에너지 [eqn: beta]선을 측정할 수 있다.

(2) 에너지 선별능력이 좋아서 [eqn: H^3},~{C^14},~P^32]와 같은 핵종이 혼합되어 있더라               도 각 핵종에 대한 측정이 가능하다.

(3) 기하학적효율이 약 1이며, 자기흡수의 문제도 없고 [eqn: beta]선의 절대측정을 할                수 있다.

(4) 유기섬광체의 조성(주로 [eqn: C,~H]로 구성)이 낮은 원자번호 물질로 구성되어               있기 때문에, 광전피크가 생성되지 않아서 [eqn: gamma]선 측정에는 부적당하다.

19. [eqn: 2.02MeV]의 [eqn: gamma]선이 전자쌍생성을 일으킬 때 방출되는 양전자의 에너지는 얼마인가?

[풀이] [eqn: T={E_gamma}-2{m_e}{c^2}=2.02-2times0.511=0.998MeV]

그런데 양전자와 전자가 양분하여 운동에너지를 가진다.

[eqn: THEREFORE ~T/2=0.998/2=0.499MeV]

20. [eqn: 1,332keV의~{Co^60}~gamma]선을 [eqn: HPGe] 검출기로 측정하여 [eqn: FWHM=1.8keV]를 얻었다. 이     검출기의 분해능은 몇 %인가?

[풀이] 에너지분해능[eqn: ={FWHM over{E_gamma}}times100%={1.8 over1,332}times100=0.135%]

21. [eqn: BF_3] 비례계수관식 서베이미터를 이용하여 [eqn: Am^241}-Be] 선원으로부터의 중성자와의     중성자의 선량당량을 측정할 경우 두께 [eqn: 3cm] 이상의 파라핀을 덮어서 지시치를 판독     하는 이유를 간단히 설명하시오.

[풀이] [eqn: BF_3] 비례계수관이 고감도를 나타낼 수 있는 에너지영역까지 중성자를 감속시            키기 위해서다. [eqn: BF_3] 비례계수관은 열중성자에 대하여 고감도를 갖고 있다.             따라서 [eqn: Am^241}-Be] 선원에서 방출되는 중성자는 고속중성자이기 때문에 파라            핀을 사용하여 고속중성자를 감속시켜 열중성자를 증가시킬 필요가 있다.

22. 다음 그림은 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션계수관을 사용하여 얻은 어떤 [eqn: gamma]선 [eqn: 600keV]에 대한     파고분석을 나타낸 그림이다. 다음 물음에 답하여라.

계수율[eqn: (c ps)]

[eqn: 10^4]   F

B

[eqn: 10^3]          E

D

[eqn: 10^2]

A

[eqn: 10]

C

channel number

(1) A는 [eqn: gamma]선과 물질과의 상호작용중 어떤 효과에 기인한 것인가?

(2) B의 이름과 에너지는?

(3) C는 [eqn: gamma]선과 물질과의 상호작용중 어떤 효과에 기인한 것인가?

(4) D의 이름은?

(5) E의 이름은?

(6) F의 이름은?

[풀이] (1) 광전효과                (2) photo peak, [eqn: 660keV]

(3) Compton 산란           (4) Compton edge

(5) 후방산란 peak           (6) K－X선 peak

23. 입사 [eqn: gamma]선의 에너지가 [eqn: 1,200keV]일 때, 측정한 스펙트럼에 나타나는 다음의 에너지     를 계산하고, 각 피크가 나타나는 스펙트럼을 그림을 그려서 설명하시오.

(1) photo peak

(2) Compton edge

(3) sing escape peak

(4) double escape peak

[풀이]

counts/channel

(1)

(4)   (3)    (2)

channel number

(1) photo peak : [eqn: {E_gamma}=1,200keV=1.2MeV]

(2) Compton edge

[eqn: {E_gamma'}={{E_gamma}over{1+{{{E_gamma}(1-c os theta)} over{{m_e}{c^2}}}}}={1.2over{1+{{2times1.2over0.511}}}}=0.211MeV] [eqn: ( BECAUSE ~theta=180^0})]

[eqn: THEREFORE ~{E_{c(ma x)}}={E_gamma}-{E_gamma'}=1.2-0.211=0.989MeV]

(3) single escape peak : [eqn: {E_gamma}-{m_e}{c^2}=1.2-0.511=0.689MeV]

(4) double escape peak : [eqn: {E_gamma}-2{m_e}{c^2}=1.2-2times0.511=0.178MeV]

24. 어떤 [eqn: HPG e] 스펙트로미터의 분해능이 [eqn: Cs^137}~0.660MeV의~gamma]선에 대해 0.2%이다. 이     검출기에서 1개의 이온쌍을 만드는데 필요한 평균에너지가 [eqn: 3eV]라면 흡수된 광자당     생성되는 이온쌍의 평균수와 [eqn: Co^60}의~1.330MeV~gamma]선에 대한 이 스펙트로미터의 분해     능을 계산하시오.

[풀이] (1) 흡수된 광자당 생성되는 이온쌍의 평균수

[eqn: N={U over W}={{{0.660times10^6}eV}over{3eV/i.p}}=2.2times10^5}i.p]

(2) [eqn: Co^60] 선원에서 방출되는 높은 에너지의 광자는 더 많은 수의 전리를 일으               키므로 분해능은 그 수의 평방근에 따라 역으로 된다.

[eqn: THEREFORE ~분해능=0.002times{({0.660 over 1.330})^1/2}=0.0014=0.14%]

25. [eqn: NaI(Tl)] 검출기의 [eqn: gamma]선 에너지스펙트럼에 나타나는 다음의 피크를 설명하시오.

(1) [eqn: FWHM]

(2) [eqn: FWTM]

(3) 에너지분해능

(4) 광전 peak

(5) Compton edge

(6) X선 escape peak

(7) sum peak

(8) 후방산란 peak

[풀이]

계수율            (6)

(counts/channel)

(4)

(8)                        (1)

(5)

double escape peak              (2)

single escape peak

channel number

(1) 반치폭[eqn: (FWHM,~DELTAE_p})]

① 단일에너지 [eqn: E_p]에 해당하는 피크 최대치의 1/2이 되는 장소의 피크의                   가로폭

② 에너지의 절대치로 표시한다.

③ 검출기의 에너지분해능 척도이다.

(2) 1/10치폭[eqn: (FWTM)]

① 단일에너지 [eqn: E_p]에 해당하는 피크 최대치의 1/10이 되는 장소의 피크의                  가로폭

② peak tail의 퍼짐을 표시하는 지표이다.

(3) 에너지분해능(resolution)

[eqn: 에너지분해능={{DELTAE_p}over{E_p}}times100%]

(4) 광전 peak

① 광전효과에 의하여 [eqn: gamma]선 에너지의 전부가 형광으로 변환되었을 때의 펄                  스이다.

② 최종적으로 전에너지가 흡수된 경우의 펄스가 포함된다.

○ 광전효과비(photofraction, [eqn: R])

[eqn: R={{epsilon_p}over{epsilon_t}}={{광전흡수~검출효율}over{전검출효율}}]

(5) Compton peak

① Compton 효과의 반발 전자중에서 최대에너지를 갖는 전자에 의한 출력                  펄스이다.

② 광전 peak보다 약 [eqn: 0.2MeV] 낮은 위치에서 나타난다.

(6) X선 escape peak

광전효과가 일어나더라도 두께가 얇은 검출기를 사용할 경우 특성X선이                검출기 밖으로 달아날 확률이 약간 있게 되어 전흡수 peak를 주지 않는다.               예를 들면 얇은 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이터를 사용하는 경우에는 [eqn: I]원자의 K－X               선이 밖으로 달아나서 [eqn: E_gamma}-28keV]에 해당하는 위치에 부차적인 peak가 나               타난다. 이것을 X선 escape peak라 한다.

(7) sum peak

[eqn: Co^60]과 같이 2개 이상의 [eqn: gamma]선을 동시에 방출하는 경우에는 2개의 [eqn: gamma]선이 동               시에 검출기에 입사하여 함께 에너지를 잃을 확률이 있으며, 이때 각각의               [eqn: gamma]선 에너지 합에 해당하는 위치에 peak가 생긴다. 이것을 sum peak라하               고 본래의 전흡수 peak의 크기는 그 분량만큼 감소해야 된다는 점에 주의               해야 한다. sum peak는 검출기의 효율이 높으면 높을수록 두드러지게 나               타나므로 sum peak를 경감시키기 위해서는 선원을 검출기에서 멀리 떼어               서 측정하는 것이 좋다.

(8) 후방산란 peak

[eqn: gamma]선이 검출기 이외의 장소에서 Compton 효과를 일으킨 경우에도 산란 [eqn: gamma]               선이 검출기에 입사되어 검출될 확률이 있다. 이 스펙트럼은 본래의                    Compton 스펙트럼 위에 중첩되며, 특히 [eqn: 150sim250keV] 영역에 특이한 peak               를 만든다. 이것을 후방산란 peak라 한다. 이것은 검출기 주위에 있는 물               질의 종류나 배치에 의존되며, 후방산란의 영향이 두드러지며 스펙트럼의               분석이 어려운 경우가 발생한다.

26. [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션계수관으로 교정용 [eqn: Cs^137}(1,000Bq)]선원을 100초 동안 측정하여     [eqn: 4,350counts]를 얻었다. 이 선원을 제거하고 100초 동안 백그라운드를 측정하였더니     [eqn: 100counts]였다. 이에 대한 [eqn: gamma]선의 계수효율을 구하시오. 단, [eqn: Cs^137}~0.662MeV~gamma]선의     방출비는 85%이다.

[풀이] [eqn: Cs^137]선원의 참계수율은

[eqn: {n_0}={n_s}-{n_b}={4,350over100}-{100over100}=42.5c ps]

[eqn: Cs^137}~0.662MeV~gamma]선의 방출비는 85%이므로,

[eqn: 효율={계수율 over 방사능}times 방출비 times100%]

[eqn: ={42.5over1,000}times0.85times100%=3.6%]

27. 식초산[eqn: -C^14] 시료를 액체섬광계수기에서 10분간 계측하였더니 [eqn: 2.22times10^4}cpm]이었      다. [eqn: C^14]의 계측효율이 50%일 때 [eqn: C^14]의 방사능은 몇 [eqn: muCi]인가?

[풀이] 계수율 : [eqn: 2.22times10^4}cpm=370c ps]

[eqn: THEREFORE~ 방사능={계수율 over 효율}={370 over 0.5}=740d ps =740Bq=0.02muCi]

28. GM계수장치로 [eqn: P^32}~beta]선원을 측정하였더니 2분간에 [eqn: 60,120counts]를 얻었다. 이 선원     과 동일 형상의 [eqn: P^32}~표준선원(300dp s)]을 같은 측정조건으로 20분간 측정하였더니 계     수치는 [eqn: 37,000counts]였다. 이 [eqn: P^32]선원의 방사능은 몇 [eqn: muCi]인가?

[풀이] 표준선원의 계수율은

[eqn: {37,000over20times60}=30.8c ps]

따라서 표준선원에 대한 GM계수장치의 효율은

[eqn: 효율={계수율 over 방사능}times100%={30.8over300}times100%=10.3%]

그러므로 [eqn: P^32}~beta]선원의 방사능은

계수율 [eqn: {60,120 over{2times60}}=501c ps]

[eqn: THEREFORE ~방사능={계수율 over 효율}={501 over 0.103}=4,864d ps=4,864Bq=0.13muCi]

29. [eqn: beta-gamma] 동시계수법으로 어떤 시료를 1,000초동안 계측하였더니 [eqn: beta]계수로서 [eqn: 12,000counts],     [eqn: gamma]계수로서 [eqn: 60,000counts], 동시계수로서 [eqn: 6,000counts]을 얻었다. 이 경우 시료의 방사     능의 붕괴율을 구하라.

[풀이] [eqn: {n_beta}=D{epsilon_beta},~{n_gamma}=D{epsilon_gamma}, ~{n_c}=D{epsilon_beta}{epsilon_gamma}]

[eqn: THEREFORE ~D={{{n_beta}{n_gamma}}over{n_c}}]

[eqn: ={{(120,000/1,000)times(60,000/1,000)}over{6,000/1,000}}=1,200Bq]

30. 그림과 같은 기하학적조건으로 방사선원의 강도를 측정하여 다음과 같은 자료를 얻     었다. 전계수치 [eqn: T=6,000counts], 자연계수 [eqn: b=400counts], 분해시간 [eqn: tau=100mus], 검     출효율  [eqn: epsilon=0.6], [eqn: T_t}=10m], [eqn: T_b}=10m], 기타 보정계수 [eqn: F=1]일 때 선원의 강도를     구하여라.

[eqn: 0.02m]

[eqn: theta]

[eqn: 0.1m]

●

선원

[풀이] 기하학적효율

[eqn: G={1over2}(1-c os theta)={1over2}(1-{h over{root{{h^2}+{r^2}}}})]

[eqn: ={1over2}(1-{0.1over{root{{0.1^2}+{0.02^2}}}})=9.7times10^-3]

전계수율 : [eqn: {T_n}=T/{T_t}=6,000/10=600 cpm]

자연계수율 : [eqn: {n_b}=b/{T_b}=400/10=40c pm]

따라서, 참계수율은

[eqn: {n_0}={n over{1-n tau}}={6,000/600 over{1-(6,000/600)times{100times10^-6}}}]

[eqn: =10.01c ps=600.6c pm]

[eqn: THEREFORE ~{n_0}-{n_b}=606.6-40=560.6c pm]

그러므로 선원의 강도는

[eqn: S={{{n_0}-{n_b}}over{GF epsilon}}={560.6 over{{9.7times10^-3}times1times0.6}}=96,323d pm={1.6times10^3}Bq]

31. 동시계수회로를 사용하여 어떤 시료를 측정하였더니 [eqn: beta]계수가 [eqn: 180cps], [eqn: gamma]계수가         [eqn: 200cps], [eqn: beta와~gamma]를 동시에 계수하였을 때 [eqn: 50cps]일 때, 각각의 방사능 및 계측효율을      구하시오.

[풀이] (1) 방사능

[eqn: D={{{n_beta}{n_gamma}}over{n_c}}={{180times200}over50}=720d ps=720Bq]

(2) [eqn: beta]선 검출효율

[eqn: {epsilon_beta}={{n_beta}over D}={180over720}=0.25=25%]

(3) [eqn: gamma]선 검출효율

[eqn: epsilon_gamma}={{n_gamma}over D}={200over720}=0.28=28%]

32. 단창형 GM계수관을 이용하여 정입체각법으로 방사능의 절대측정을 하려고 한다. 이     때 보정해야할 인자 7가지를 기술하시오.

[풀이] 정입체각법(단창형 GM계수관 이용)

선원은 시료접시 또는 얇은 비닐막 등의 위에 놓여지고 등방적으로 방출되는            방사선을 측정하는 방법이다.

○ 정입체각법의 참계수율

[eqn: m prime =alpha A epsilon{f_g}{f_w}{f_s}{f_b}{f_h}]

(1) [eqn: m prime] : 참계수율

(2) [eqn: alpha] : 매붕괴당 측정대상이 되는 방사선 방출율

(3) [eqn: A] : 선원의 방사능

(4) [eqn: epsilon] : 검출기의 본질적 검출효율

[eqn: epsilon=1-e^-mul]

[eqn: mu] : [eqn: NaI(Tl)]의 선형반응계수

[eqn: l] : 입사 [eqn: gamma]선의 궤적이 검출기 내에 형성하는 교차성분의 길이

하전입자인 [eqn: alpha,~beta]입자에 대하여 GM계수관 또는 비례계수관에 대하여                  [eqn: epsilon Image 1]이다.

(5) [eqn: f_g] : 기하학적 효율

선원으로부터 검출기를 바라보는 입체각 [eqn: 4pi]에 대한 비율

(점등방형선원에 적용)

[eqn: {f_g}={1over2}(1-co s theta)={1over2}(1-{h over{root{{h^2}+{r^2}}}}) APPROX{{r^2}over{4h^2}}~(h>>r)]

① [eqn: 4pi]계수기 : [eqn: f_g}=1]일 때(방사선을 전입체각 방향으로 감지)

② [eqn: 2pi]계수기 : [eqn: f_g}=1/2]일 때(방사선의 1/2만을 감지)

(6) [eqn: f_w] : 선원과 검출기 중간의 흡수효과 보정인자

[eqn: {f_w}={{n_0}over{n_x}}]

[eqn: n_0] : 표준선원의 계수율

[eqn: n_x] : 미지선원의 계수율

(7) [eqn: f_s] : 선원의 자기흡수 보정인자

방사능 측정시 방사선시료 자체는 비록 얇더라도 자체의 두께로 인한                   방사선 입자에 대한 자기흡수도 고려해야 한다. 따라서 이에 대한 보정                  이 필요한데 이는 방사선이 물질내를 투과할 때 지수적으로 감소하는                   법칙, 즉 잘 알려진 감쇄법칙(attenuation law)을 사용하여 보정인자를                  구할 수 있다.

[eqn: {f_s}={{자기흡수하는~선원에서~방출하는~beta~입자의~수} over{자기흡수가~없이~방출하는~beta~입자의~수}}]

[eqn: ={1over mut}(1-{e^-mut})~(0 <= {f_s}<=1)]

[eqn: mu] : 감쇄계수(attenuation coefficient)

[eqn: t] : 선원의 두께

(8) [eqn: f_b] : 선원 지지물로부터의 후방산란효과 보정인자

선원은 보통 선원의 지지물에 받쳐 있으며 그 지지물이 아주 얇더라도                  선원에서 방출한 입자들이 지지물에서 후방산란하여 검출기에 도달한다.

[eqn: {f_{b_sat}}={{선원의~후방산란을~포함하여~계수한~입자의~수}over{선원의~후방산란~없이~계수한~입자의~수}}]

[eqn: =1+{{{b_1}ex p(-{b_2}Z^{-b_3}})}over{(1+{b_4}+{b_5}Z^{-b_6}){alpha^{({b_7}-{b_8}/Z)}}}]

[eqn: {b_1}=1.15+-0.06,~~{b_2}=8.35+-0.25,~~{b_3}=0.025+-0.02]

[eqn: {b_4}=0.0185+-0.001,~~{b_5}=15.7+-3.1,~~~{b_6}=1.59+-0.07]

[eqn: {b_7}=1.56+-0.02,~~{b_8}=4.42+-0.18,~~alpha={T/{{m_e}c^2}}}]

① [eqn: alpha]입자 : 후방산란 효과가 적다.

② [eqn: beta]입자 : 후방산란 효과가 있으며, 선원지지물의 두께에 비례하여 증                              가하는 포화상태에 이른다.(포화후방산란율)

③ 포화후방산란율[eqn: PROPTO~beta]선의 에너지, 원자번호, 선원지지물의 두께

(9) [eqn: f_h] : 검출기 주변물로부터의 산란효과 보정인자

[eqn: gamma]선이나 X선 측정시 때로는 수%에 이른다.

→ 산란효과 감축을 위해 노력하는 것이 바람직하다.

(10) 검출기 입사창에 대한 산란 및 흡수인자

일반적으로 선원은 검출기 외부에 놓여져 있으며, 방사선 입자가 검출                   기 입사창을 투과하여 검출기 내부에 들어오면 계수한다. 입자가 얇은                   재질의 입사창을 통과할 때 대부분은 입사창을 통과하여 검출기 내부                   에 들어 가지만 일부는 입사창 내부에 흡수되어 검출기 내부에 도달하                   지 못한다. 그러나 만약 입사창에 산란이나 흡수한 입자의 수를 보정                   할 필요가 있다면, 그 보정인자를 검출기 효율 계산시 포함하여야 한다.

(11) 검출효율

방사선 입자가 검출기 내부에 들어가도 계수된다는 보장은 없으며 입                   자의 종류와 에너지 및 검출기의 재질과 크기에 따라 어떤 충돌없이                    검출기에 들어올 수 있다. 이때 검출기에 계수된 입자의 비율을 검출                   효율이라고 하며 다음과 같이 정의한다.

[eqn: epsilon={{시간당~검출기에~계수된~입자의~수}over{시간당~검출기에~충돌한~입자의~수}}]

그리고 검출효율은 다음과 같은 사항들에 따라 달라진다.

① 검출기 재질의 밀도와 크기

② 방사선의 종류 및 에너지

③ 전자회로기기의 잡음

가장 흔히 사용되는 검출효율의 결정방법은 이미 선원의 강도가 알려                   진 교정선원을 사용하는 방법으로 아주 간단하고 정확하다.

여기서 선원의 방사능이 [eqn: A], 매붕괴당 방사선 방출율이 [eqn: alpha], 참계수율이                   [eqn: m prime]인 단일에너지의 점선원이라고 할 때, 검출효율[eqn: (epsilon)]은 다음과 같다.

[eqn: epsilon={{m prime}over{{alpha A{f_g}{f_w}{f_s}{f_b}{f_h}}}}]

33. 시료의 방사능을 측정하는 방법 3가지(직접측정법, 준직접계수법, 간접측정법)을 체계     적으로 설명하시오.

[풀이] (1) 직접측정법(절대측정법)

직접측정법은 정확하게 단위시간당 선원에 의해 방출된 원자핵 입자의 수               를 다른 측정법의 도움없이 직접 구하는 방법이다.

① 동시계수법

② 역동시계수법

③ 정입체각법

④ [eqn: 4pi]계수법

⑤ 내부가스계수법

(2) 준직접계수법

준직접계수법은 직접 방사능을 측정하는 것이 아니고 핵종 붕괴에 관계된               값을 직접 측정한 후 그 비로써 방사선량을 계산하는 방법이다.

① 알려진 동위원소의 존재비에서 방사능 측정 방법

② 칼로리 측정법

③ 이온화 측정법

④ 전하손실법

⑤ 생성조사자료에 의한 방사능 계산법

(3) 간접측정법

방사능의 측정은 잘 알려진 표준선원과 비교하여 구하여지는데 이러한 방               법을 간접(상대 또는 비교) 측정법이라 한다. 이때 방사능은 각 방사선을                기록하거나 이온화효과를 간접적으로 측정하는 장비를 사용함으로 구하게               된다.

34. 방사선측정시 고려해야할 공통기술사항 5가지를 열거하시오.

[풀이] (1) 백그라운드

(2) 계수효율

(3) 측정치의 보정

(4) 계수치의 통계처리

(5) 방사선 측정장치의 선정

35. 검출하한방사능[eqn: (MDA)]을 설명하시오.

[풀이] 최소검출하한 방사능(minimum detectable activity, [eqn: MDA])

시료의 계수는 자연계수의 간섭으로 인하여 극저준위방사능 측정결과는 자연계           수와 구별할 수 없으므로 통계적 고찰로부터 방사능의 검출을 어떠한 신뢰도를           가지고 확인할 수 있는 한계로 신뢰도 95% 범위에서 검출하한계수는 [eqn: LLD=]           [eqn: 2.71+-4.65root{n_b}]가 된다. 즉, 측정치의 의미가 갖는 것은 [eqn: LLD]보다 계수값이            클 때에 한한다. 단, [eqn: n_b]는 자연계수이다.

36. 동시계수기술, 역동시계수기술 및 gate 기술을 간단히 설명하시오.

[풀이] (1) 동시계수기술

둘 또는 그 이상의 계통간에서 펄스의 시간적 일치유무를 확인하는 기술

○ 이용

① 양전자소멸시 각각 반대방향으로 방출되는 두 개의 [eqn: 0.511MeV] 소멸                     [eqn: gamma]선의 동시계수를 취하여 양전자를 검출한다.

② [eqn: beta선과~gamma] 선 또는 cascade로 방출되는 두 개의 [eqn: gamma]선을 동시계수하여                     방사능의 절대측정을 한다.

(2) 역동시계수기술

한쪽 채널의 펄스를 다른 채널의 펄스로 금지시키고, 어떤 조건이 주어졌               을 때 출력이 나오지 않게 하는 것

○ 이용 : guide 계수관에 의한 백그라운드 계수 제거

(3) gate 기술

단자 [eqn: B]에 전압(gate 제어신호)이 인가된 경우만이 입력 [eqn: A]에 둔 analoge               펄스신호가 그대로 출력으로 나올 수 있는 것

○ 이용 : 어떤 조건을 만족시키는 스펙트럼만을 끄집어내서 측정시 사용

37. 1%의 상대표준편차를 얻으려면 얼마만큼의 계수치가 필요한가?

[풀이] 상대표준편차 : [eqn: epsilon=sigma/N=rootN}/N=1/rootN]

[eqn: 0.01=1/rootN},~~ THEREFORE ~N=10,000counts]

38. 어떤 시료를 100분간 측정하여 [eqn: 10,000counts]를 얻었다. 이때의 표준편차는 얼마인가.

[풀이] [eqn: 참계수율={n_s}+-root{{n_s}over t}}={N over t}+-root{N over {t^2}} ={10,000over100}+-root{{10,000over{100^2}}]

[eqn: ={10,000over100}+-root{{10,000over{100^2}}}=100+-1cpm]

[eqn: THEREFORE ~표준편차(sigma)=1cpm]

39. 어떤 시료를 측정한 결과 20분 동안에 [eqn: 1,600counts]였고, 자연방사능은 10분 동안에     [eqn: 200counts]였다. 시료의 계수율과 오차를 구하여라.

[풀이] [eqn: {n_0}=({n_s}-{n_b})+-root{({n_s}/{t_s}+{n_b}/{t_b})}]

[eqn: =({n_s}-{n_b})+-root{{(N_s}/{t_s^2}+{N_b}/{t_b^2}})}]

[eqn: =({1,600over20}-{200over10})+-root{{({1,600over{20^2}}+{200over{10^2}}})} =60+-2.4cpm]

40. 시료의 전계수율이 [eqn: 200+-14cpm], 백그라운드 계수율이 [eqn: 25+-5cpm]일때의 참계수율과     표준편차를 구하시오.

[풀이] [eqn: (A+-{sigma_A})-(B+-{sigma_B})=(A-B)+-root{{sigma_A^2}+{sigma_B^2}}]

[eqn: 참계수율=전계수율-자연계수율]

[eqn: =(200-25)+-root{{14^2}+{5^2}}=175+-root221}=175+-14.8c pm]

41. BKG의 측정시간을 합하여 측정에 사용되는 시간이 90분밖에 없을 경우 그 시간에서     정도를 최대로 하기 위해서는 시료 및 BKG의 측정시간을 어떻게 배분하는 것이 좋     은가? 또 상대오차(%)도 구하여라.

[풀이] (1) 측정시간 배분

[eqn: {t_b}+{t_t}=90mi n]     ------------------------ ①

[eqn: {{t_b}over{t_t}}={({{n_b}over{n_t}})^1/2}={({35 over1,500})^1/2}=0.15]     ------- ②

따라서, ①과 ②로부터

[eqn: {t_b}=12mi n,~{t_t}=78mi n]

(2) 상대오차(%)

[eqn: {sigma_s}={root{{{n_t}over{t_t}}+{{n_b}over{t_b}}}} =root{{1,500over78}+{35over12}}=4.7]

[eqn: THEREFORE ~상대오차={{sigma_s}over{n_s}}times100% ={4.7over{1,500-35}}times100=0.32%]

[참고] 측정시간 배분

[eqn: {sigma_s}={root{{{n_t}over{t_t}}+{{n_b}over{t_b}}}}]

를 미분하면

[eqn: 2{ d sigma_s}=-{{n_t}over{t_t^2}}dt_t}-{{n_b}over{t_b^2}}dt_b]

가 되고, 이 식에서 오차가 최소로 되는 조건 [eqn: d sigma=0] 및 측정시간이 일정한 조           건 [eqn: dt_t}+{dt_b}=0]를 대입하여 계산하면 다음과 같은 값을 얻게 된다.

[eqn: {{t_b}over{t_t}}=({{n_b}over{n_t}})^1/2]

즉, 평방근에 비례해서 나누어주면 된다. 이상의 관계를 실험에 적용하면 처음           에 시간 [eqn: t_t}~및~t_b]로 측정하여 각각의 계수율의 대략적인 값을 구하여 측정시간           의 배분을 정하며, 그후 정도를 높이도록 적당히 배분된데에 따라 시간                 [eqn: t_t}~및~t_b]를 써서 측정하면 된다.

○ [eqn: 상대오차={{sigma_s}over{n_s}}times100%]

42. [eqn: 20mCi의~Co^60] 분말의 분배작업을 시료에서 [eqn: 50cm] 떨어져서 작업을 하게 되었다. 작     업 위치에서의 조사선량율은 얼마인가?

[풀이] [eqn: Co^60}]의 조사선량율상수 : [eqn: GAMMA=1.32R cdot{m^2}/Ci cdot h]

[eqn: THEREFORE ~{dotX}=GAMMA{A(Ci) over {[r(m)]^2}} =1.32times{{20times10^-3}over{0.5^2}}=0.106R/h=106mR/h]

43. 증폭계수가 [eqn: 10^3], 정전용량이 [eqn: 16pF], 비례계수관에 에너지가 [eqn: 3.5MeV]인 [eqn: beta]선이  입사     하여 만드는 전압을 구하시오. 단, 입사한 [eqn: beta]선을 계수관에 에너지의 0.1%만 전달하며     [eqn: W] 치는 [eqn: 35eV]이다.

[풀이] 입사한 [eqn: beta]선을 계수관에 에너지의 0.1%만 전달하므로 이온쌍의 수는

[eqn: N={U over W}times{10^-3}={{{3.5times10^6}eV}over{35eV/i.p}}times{10^-3} =100i.p]

증폭계수가 [eqn: 10^3]이므로 전하량은

[eqn: Q=N e times{10^3}=100i.p times{1.6times10^-19}C/i.p times{10^3} =1.6times10^-14}C]

정전용량은

[eqn: C={1.6times10^-11}F]

[eqn: THEREFORE ~V={Q over C}={{{1.6times10^-14}C}over{{1.6times10^-11}F}} =10^-3}V=1mV]

44. 입사면적 [eqn: 0.5cm^2], 집전전극의 길이 [eqn: 8cm]의 표준전리함으로 입사X선을 측정하였더     니 [eqn: 0.02muA]이었다. 입사창에서의 조사선량율은 얼마인가?

[풀이] 전리전류와 전하량과의 관계

[eqn: i={dQ over dt},~ THEREFORE ~Q={0.02times10^-6}C]

공기의 밀도 : [eqn: rho=0.001293g/cm^3]이므로

공기의 질량은

[eqn: m=rho times V=0.001293times0.5times8=5.2times{10^-3}g=5.2times10^-6}kg]

조사선량은

[eqn: X={dQ over dm}={{0.02times10^-6}over{5.2times10^-6}}=3.85times10^-3}C/kg]

[eqn: 1R=2.58times10^-4}C/kg]이므로

[eqn: X={{3.85times10^-3}over{2.58times10^-4}}=14.9R]

그러므로 단위시간당 조사선량율은

[eqn: {dotX}=14.9R/h]

45. 전리용적 [eqn: 0.6cm^3], 정전용량 [eqn: 200pF]인 콘덴서 전리함 선량계를 사용하여 표준상태의     조건에서 X선을 측정하였더니 [eqn: 15V]의 전압강하가 있었다. 측정점에서의 조사선량은     얼마인가?

[풀이] 표준상태 : [eqn: 0^0}C], 1기압

공기의 밀도 : [eqn: rho=0.001293g/cm^3]이므로

공기의 질량은

[eqn: m=rho times V=0.001293times0.6=7.76times{10^-4}g=7.76times10^-7}kg]

전하량은

[eqn: Q=CV={200times10^-12} times15=3times10^-9}C]

그러므로 조사선량은

[eqn: X={dQ over dm}={{3times10^-9}over{7.76times10^-7}}=3.87times10^-3}C/kg]

[eqn: 1R=2.58times10^-4}C/kg]이므로

[eqn: X={{3.87times10^-3}over{2.58times10^-4}}=15R]

46. 저 [eqn: beta]선용의 전리함을 [eqn: 20keV]의 X선으로 고정하여, [eqn: Co^60}~gamma]선원으로부터의 이미 알     고있는 조사선량을 측정하였더니 그 지시치가 의외로 낮았다. 이 현상에 대하여 가장     일반적인 이유를 설명하시오.

[풀이] 전리함에 의한 선량율 측정에는 에너지의존성이 있기 때문이다. 전리함에 의한            선량율 측정의 에너지의존성은 일반적으로 [eqn: 80sim200keV] 부근에서 고감도를             나타낸다. 이 경우 고감도 영역인 [eqn: 200keV]의 X선으로 교정하였기 때문에[eqn: Co^60]            [eqn: 의~1.173~및~1.332MeV의~gamma]선에 대해서는 지시치가 떨어진다.

47. 면적이 [eqn: 20cm^2]인 팬케닉형 GM검출기로 [eqn: P^32]의 표면오염을 측정하였다. 어떤 지역의     측정치가 순계수 [eqn: 450cpm] 이었다면 오염도[eqn: (Bq/cm^2})]는 얼마인가? 단, 표면의 후방산     란효과와 GM검출기의 창에서의 흡수효과가 상쇄된다고 가정하고, 검출기의 본질적      검출효율은 90%라 가정한다.

[풀이] ○ 정입체각법의 참계수율

[eqn: m'=alpha A epsilon{f_g}{f_w}{f_s}{f_b}{f_h}]에서 [eqn: {f_w} APPROX {f_s} APPROX {f_b} APPROX {f_h} APPROX 1]이므로

[eqn: A={{m'}over{epsilon alpha {f_g}}}]

[eqn: P^32]는 매붕괴당 하나의 [eqn: beta]선을 방출하므로 [eqn: alpha=1]

또한 기하학적효율은

[eqn: {f_g}={1over2}(1-c os theta) APPROX {1over2}]

따라서 방사능은

[eqn: A={{450/60}over{1times0.9times1/2}}=16.7Bq]

[eqn: THEREFORE ~오염밀도={16.7 over 20}=0.835Bq/cm^2}=83.5Bq/100cm^2]

48. 우유 [eqn: 1l~중의~I^131]의 방사능을 결정하기 위해 방사화학적으로 분리하여 측정하였다.     시료의 전계수치가 10분간 측정하여 [eqn: 100counts], BKG가 20분간 측정하여 [eqn: 20counts]이     었다. 측정기의 계측효율이 50%, 시료의 회수율이 50%일 때, 우유 [eqn: 1ml당] 방사능과     표준편차를 구하시오.

[풀이] [eqn: 1l=1,000ml]

[eqn: {n_0}={n_s}-{n_b}+-root{{{n_s}over{t_s}}+{{n_b}over{t_b}}}]

[eqn: =({100over{10times60}}-{20over{20times60}})+-root{{100over{(10times60)^2}}+{20over{(20times60)^2}}}]

[eqn: =0.15+-0.017c ps]

따라서 우유 [eqn: 1ml]당 방사능은

[eqn: A={n_0}times{1over 계측효율}times{1over {시료의~회수율}}times{1over W}]

[eqn: =(0.15+-0.017)times{1over0.5}times{1over0.5}times{1over1,000}]

[eqn: ={6times10^-4}+-{6.8times10^-5}Bq=0.0162+-0.00184pCi]

49. 에너지가 [eqn: E(MeV)]인 선원이 [eqn: A(Ci)]일 때 이 선원에서 [eqn: r(m)] 떨어진 곳의 조사선량     율[eqn: (R/h)]는?

[풀이] 조사선량율상수

[eqn: GAMMA= 0.53SUM from { i } {f_i}{E_i}]

[eqn: E_i}~:~MeV] 단위의 에너지    [eqn: f_i] : 방출 분율(%)

[eqn: {dotX}(R/h)=GAMMA {A(Ci) over {[r(m)]^2}}]

50. 열형광선량계와 필름배지에 대하여 간단히 설명하시오.

[풀이] (1) 열형광선량계(thermo luminescence dosimeter, TLD) : 집적선량 측정

방사선에 의해 생성된 자유전자 또는 정공을 격자결합에 의해 포획중심에               잡아놓고 이것을 가열함으로써 다른 포획중심에 잡혀있던 자유전자 또는                정공과 재결합시킬 때 방출되고 열형광을 측정하여 흡수선량을 구하는 선               량계이다.

① 측정범위 : [eqn: 100muR sim 10^5}R] 정도

② 장점

㉮ 감도가 양호하다.

㉯ 측정이 신속하다.

㉰ 퇴행현상이 적다.

㉱ 누적선량측정 및 반복사용이 가능하다.

㉲ 방향의존성이 비교적 작다.

③ 단점

㉮ 피폭선량의 중간치를 알 수 없다.

㉯ 기록의 보존이 불가능하다.

㉰ 사용전에 반드시 전열처리(annealing)를 해야 한다.

㉱ 판독장치가 고가이다.

㉲ 광감수성이 있다.

④ 종류 : [eqn: LiF(Mn),~CaF_2}(Mn),~{CaSO_4}(Mn),~{MgSiO_4}(Tb)] 등

(2) 필름배지(film badge, FB) : 직접선량 측정

필름배지는 사진유제의 흑화도로서 조사량을 판독하는 것이다.

① 감도 : 수 [eqn: mR] 정도

② 선질특성이 좋지 않다.

③ 중성자용 필름배지는 비적을 알 수 있다

④ 필름배지의 장․단점

장 점	단 점
○ 기계적으로 견고하다. ○ 염가로 많은 수량을 동시에 취급이 가능하다 ○ 기록의 보존이 가능하다.	○ 잠상퇴행 현상이 있다 ○ fogging 현상이 있다.

(3) TLD와 FB의 특성 비교

구 분	TLD	FB
측정범위	[eqn: 10sim10^6}mrem]	[eqn: 10sim10^5}mrem]
측정방법	가열시 형광의 양으로 측정	film의 감광정도를 측정
선량특성	좋 다	[eqn: 100keV]가 특히 나쁘다.
안 정 성	좋 다	잠상퇴행
장 점	○ 정밀도가 좋다 ○ 반복사용이 가능하다. ○ 측정시간이 빠르다. ○ 선질의 영향이 작다.	선량재현성이 좋다.
단 점	재현성이 없다.	○ 정밀도가 떨어진다. ○ 반복사용이 불가능하다. ○ 선질의 영향이 크다. ○ 측정시간이 늦다.

52. [eqn: 925MBq의~Co^60] 선원을 분실하였다. 자연방사선량 이상에서 [eqn: 0.05mR/h]의 검출감도     를 가진 서베이미터로 분실된 선원을 찾으려고 하면, 분실된 선원에서 최소한 얼마만     큼 거리까지 접근해야 분실선원의 존재를 확인할 수 있는가?

[풀이] [eqn: Co^60}의~GAMMA=1.32R cdot{m^2}/Ci cdot h]

[eqn: 925MBq={{{925times10^6}Bq}over{{3.7times10^10}Bq/Ci}}}=0.025Ci]

따라서 거리 [eqn: r(m)]에서의 조사선량율은 다음과 같다.

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over{r^2}},~{0.05times10^-3}=1.32times{0.025over{r^2}},~~ THEREFORE ~r=25.7m]

52. 어느 비파괴검사 업체가 미국으로부터 [eqn: Ir^192}~gamma]선원을 수입하였다. 수입면장에 기재된     방사능을 근거로 오늘 현재 방사능을 계산한 결과 [eqn: 1.85times10^12}Bq]이었다. 이 선원을      중국 현장에 수송하려고 한다. 만약 수송에 소요된 시간이 30일이라고 하면, 중국에      도착하였을 때 다음을 구하여라.

(1) 도착시 방사능은 얼마인가?

(2) 이 선원을 이용하여 용접부위 비파괴검사를 착수하였다. 이때 작업자가 공간에 노        출된 선원과의 거리가 [eqn: 5m]이고, 1회 촬영검사시 소요되는 시간은 30분, 그리고 1        일 20장을 찍었다고 하면 이 사용자가 1일 동안 받을 수 있는 선량은 얼마인가?

(3) 이 작업자가 1일 받을 수 있는 선량을 [eqn: 20mrem] 이하로 줄이기 위한 납차폐체의        두께는 얼마이어야 하는가? 단, [eqn: Ir^192}~gamma]선에 대한 납의 반가층은 [eqn: 2.5mm]이다.

[풀이] [eqn: {Ir^192}~:~T=74day,~GAMMA=0.48R cdot{m^2}/Ci cdot h]

(1) 도착시 방사능

[eqn: A={A_0}{({1over2})^t/T}={1.85times10^12} times{({1over2})^30/74}=1.4times10^12}Bq=37.8Ci]

(2) 1일동안 받을 수 있는 선량

조사선량율은

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}}=0.48times{37.8over{5^2}}=0.726R/h]

따라서 1회 촬영시간 30분, 1일 20장을 찍었을 경우 1일동안 받는 선량은

[eqn: THEREFORE ~D=0.726R/h times30mi n times0.5h/mi n times20]

[eqn: =7.26rem=7,260mrem]

(3) 납차폐체의 두께

[eqn: {20over7,260}=({1over2})^n},~n=8.5]

따라서, [eqn: n=8.5]이므로 차폐체의 두께는

[eqn: THEREFORE ~t=n times HVL=8.5times2.5=21.25mm] 이상

53. Fume hood 내에서 반감기 2시간의 방사성물질을 화학처리를 하고자 한다. 화학처리     를 하고자 하는 방사성물질 [eqn: 1Ci]로부터 [eqn: 1m] 거리에서 측정한 조사선량율은[eqn: 400mR/h]     이고, [eqn: 10cm] 콘크리트 벽을 선원과 측정위치 사이에 넣었더니 [eqn: 100mR/h]로 감소되었     다. 후드가 있는 방의 벽은 후드에서 벽외측까지 [eqn: 3m]이고, 벽은 [eqn: 5cm] 두께의 콘크리     트로 되어 있다. 최초 [eqn: 1Ci]의 방사성물질을 화학처리를 하는데 4시간이 소요되고, 주     1회 처리를 한다고 한다면 인근 방의 벽면에서의 조사선량은 얼마나 되겠는가?

[풀이] 차폐체가 없을 경우 [eqn: 3m] 거리에서 조사선량율은

[eqn: 400mR/h times{({1over3})^2}=44.4mR/h]

[eqn: 10cm] 콘크리트에 의한 감소율은       후 드      [eqn: 3m]           벽

[eqn: {100mR/h over 400mR/h}={1over4}] (2반가층)

따라서 이 콘크리트의 반가층은 [eqn: 5cm]이다.

차폐체를 고려할 경우 [eqn: 3m] 거리에서 조사선량율은 [eqn: 22.2mR/h]이다.

그러므로 이 물질을 1주일에 1회 4시간 처리하므로

[eqn: int from 0 to 4 22.2{e^{-(0.693/2)cdot t}}}dt =-{{22.2times2}over0.693}{ LEFT [ {e^{-0.693times t/2}} RIGHT ]_0^4}=48mrem]

54. [eqn: 1MeV~gamma]선의 준위를 [eqn: 4,000mR/h에서~10mR/h]로 줄이는데 필요한 납차폐체의 두께    는 얼마인가? 단, 납의 1/10층은 [eqn: 3.81cm]이고, 반가층은 [eqn: 1.27cm]이다.

[풀이] [eqn: mu=0.693/HVL,~~ THEREFORE~ mu=0.693/1.27=0.546cm^-1]

[eqn: I={I_0}{e^{-mut}},~~t=-{{l n(I/{I_0})}over mu}]

[eqn: THEREFORE ~t=-{{l n(10/4,000)}over0.546}=10.97cm]

55. 밀봉선원 취급시 선원을 직접 취급하는 자가 주의해야 할 사항을 간략하게 설명하시오.

[풀이] (1) 선원의 소재가 분명해야 하고, 선원목록도 철저히 유지․관리되어야 한다.

(2) 만약 선원의 소재가 분명치 않거나 분실한 경우에는 안전관리책임자에게                즉시 연락을 취하고, 분실한 사실이 확실하면 규제기관에 보고하여야 한다.

(3) 선원의 취급시에는 방사성방어원칙에서 설명한 모든 가능한 수단을 동원하               여 방사선피폭선량이 최소가 되도록 한다.

(4) 선원사용으로 인한 방사선장해를 줄이기 위하여 안전수칙이나 준수사항 등               이 시설출입구나 시설의 경계에 게시되어야 하고, 고방사선준위는 분명하               게 표시하여 방사선에 과피폭되는 것을 방지하여야 하며, 필요시 로프나                자물쇠 등을 이용하여 불필요한 사람의 출입을 막아야 한다.

(5) 일반적으로 밀봉선원은 사람이 없는 시설내에서 사용하여야 한다.

(6) 선원은 손으로 취급해서는 안되며, tong이나 forcep과 같은 긴 손잡이가 달               린 적절한 공구로서 취급하여야 한다. 필요시 특별히 고안된 장치(mastersalve               manipulator 등)가 사용될 수 있다.

(7) 취급작업전에 철저한 작업계획을 세워 제한된(가능한 짧은 시간) 시간내에               작업을 끝내도록 하여야 한다. 필요시 작업전에 모의훈련(mock－up training)                이나 반복훈련(dry－run training)을 행할 수도 있다.

(8) 방사선피폭을 줄이기 위하여 차폐체를 설치하면 일반적으로 작업시간이 길               어지므로 작업시간－차폐체 설치의 상관관계에서 최선의 방안을 강구하여               야 한다.

56. 밀봉선원 및 방사선발생장치 사용할 때의 주의사항을 기술하시오.

[풀이] 밀봉선원 또는 방사선발생장치를 사용하는 경우에는 다음과 같은 일반적인 주            의사항을 지켜야 한다.

(1) "조사중", "비조사중"이라는 표시판을 사람이 잘 볼 수 있는 장소에 부착                하여야 하고 일정한도를 초과하는 방사성핵종이나 방사선발생장치에 대해                서는 자동표지판이나 연동(interlock) 장치를 설치할 것

(2) 한사람의 운전책임자를 선정하고 모든 조작은 운전책임자의 지시에 따라                야 하고, 서베이미터를 사용하여 안전성 유무를 확인할 것

(3) "조사중"이나 "비조사중"일 때의 공간선량율 분포의 측정결과를 취급자에                게 주지시켜 놓을 것

(4) 위험한 장소에는 자물쇠 등을 설치하여 취급자이외의 자가 접근하지 못하                도록 할 것

(5) 사용개시 및 종료시에는 반드시 서베이미터를 이용하여 방사선의 누출여                부를 확인할 것

(6) 부근에 가연성 물질을 가능한 방치하지 않아야 하고, 화재시를 대비한 조                치를 강구해 둘 것

(7) 개인 방사선피폭선량 측정기를 소지할 것

(8) 운전일지에 사용기록을 기록할 것

(9) 수시로 조사장치의 기능 등을 점검하여 사고발생방지를 위한 노력을 할 것

57. 밀봉 방사성동위원소 [eqn: Co^60}~100mCi]를 사용하려고 한다. 선원으로부터 [eqn: 2m] 거리에 방     사선작업종사자가 근무하고 있다. 이 선원을 몇 [eqn: cm] 두께의 납으로 차폐하면 되는가?

단, 작업시간은 주당 40시간, 년간 50주이며 납의 반가층은 [eqn: 12mm]이다.

[풀이] 방사선작업종사자의 연간선량한도는 [eqn: 50mSv] 이하이다.

[eqn: 50mSv/년=5,000/(년times40주/년 times50시간/주)=2.5mrem/h]

또한, 선원으로부터 [eqn: 2m] 떨어진 곳에서의 조사선량율은

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over{r^2}}=1.32times{{100times10^-3}over{2^2}}0.033R/h=33mR/h]

따라서

[eqn: {33over2.5}={({1over2})^n},~n=3.7]

그러므로 차폐체의 두께는

[eqn: t=n times HVL=3.7times12=44.4mm] 이상

58. 비밀봉선원의 사용할 때 주의사항을 기술하시오.

[풀이] (1) 체내섭취의 방지

① 오염된 물질의 섭취방지

㉮ 방사성물질이 섭취될 수 있는 모든 가능성을 배제하여야 한다.

(예) pipette 등을 절대 입으로 조작하지 않도록 한다.

㉯ 오염구역내에서 음식을 먹는 행위, 흡연, 화장 등을 해서는 안된다.

㉰ 오염가능구역에서 입으로 유리세공을 하지 않아야 한다. 그리고 유                     리세공용 기구는 오염가능성이 없는 장소에 보관한다.

② 가스 및 증기흡입(inhalation of gas or vapor) 방지

㉮ 가스 및 증기가 발생할 가능성이 있는 방사성핵종은 완전히 기밀인                     용기(유리 등으로 된 용기)에 보관하고, 용기내의 압력은 대기압보다                     약간 낮게 하는 것이 좋다.

㉯ 파손의 우려가 있는 용기는 후드 등에 보관하는 것이 좋다.

㉰ 저농도의 방사성액체를 증발․농축하는 경우에도 후드내에서 행한다.

③ 먼지의 흡입(inhalation of dust or powder) 방지

㉮ 분말상의 방사성핵종을 취급할 경우에는 반드시 글로브박스 내에서                     행하고, 글로브박스 내의 압력은 약간 부압이 되게 한다.

㉯ [eqn: alpha]핵종을 취급할 때에는 특별히 신중한 주의가 필요하다. 글로브박                     스 내에서 방사성물질을 밖으로 꺼낼 때에는 용기에 넣어서 꺼내도                     록 하며, [eqn: alpha]선용 서베이미터를 구비하여 오염상태를 점검한다.

③ 필요시 먼지방지용 마스크를 사용한다.

(2) 인체표면오염의 방지

① 손등에 방사성물질이 오염되면 제거하기가 어려우므로 오염가능성이 있                  는 작업전에 적당한 barrier cream을 바르면 효과적이다.

② 손을 씻을 기회가 일반실험실보다 많은 방사화학실험실에는 비누나 크                  림 등을 구비하여 손이 거칠어지지 않도록 하여야 한다. 거칠어진 손에                  오염이 되면 제염이 어렵다.

③ 손톱은 짧게 깍는 것이 좋다.

④ 손등의 피부에 외상이 있을 때는 방사성핵종을 취급하지 않아야 한다.

⑤ 방사성핵종을 맨손으로 취급해서는 안되며, 고무장갑이나 적당한 도구                  를 사용해서 취급해야 한다.

⑥ 종이수건과 같은 1회용 수건을 사용하는 것이 좋다.

⑦ 오염된 손이나 장갑은 낀 채로 가스 및 수도꼭지, 전기스위치 등을 조                  작하지 않아야 하고, 부득이한 경우에는 종이수건 등을 사용하여 직접                  접촉하지 않도록 한다.

⑧ 경우에 따라 특별한 방호복이나 방어안경을 착용하는 것이 좋다.

⑨ 관리구역을 떠날 때는 반드시 손을 씻어야 하고, 필요시 샤워를 한다.

(3) 시설의 오염방지

① 방사화학실험실 등의 바닥, 벽, 실험대, 후드, 글로브박스 등은 오염이                   잘되지 않고 제염이 용이한 재료로 되어 있으나 방사성핵종을 취급할                   때에는 취급장소에 폴리에틸렌필름 등을 깔고 그 위에서 스테인레스나                  플라스틱 등으로 된 적당한 크기의 접시를 준비하여 취급한다.

② 작업실에는 전용의 신발이나 작업복을 비치하여 사용하고, 이들을 착용                  하고 비관리구역으로 나가지 않아야 한다. 이때 오염 정도에 따라 색으                  로 구분하면 효과적이다.

③ 오염된 기기나 공구 등을 허가없이 작업실 밖으로 반출하지 않아야 한다.

④ 작업에 사용된 기기 및 공구 등은 작업완료 후 제염하거나 폐기 등의                   조치를 취한다. 유리나 폴리에틸렌필름 등의 표면에 오염된 것은 건조                  하여 흡착되기 전에 제염하는 것이 좋다.

⑤ 오염된 물건과 비오염된 물건을 보관하는 장소는 명확하게 구분하여 표                  시하여 놓는다.

⑥ 방사성핵종을 증발․농축 작업은 후드내에서 행하고, 비등할 때 주위가                  오염되지 않도록 응축기가 있는 폐쇄회로장치를 사용하며, 개방된 상태                  로 농축할 경우에는 water bath를 사용하여 가능한 저온에서 증발․농                  축시켜야 한다. 최선의 방사성핵종 농축방법은 동결건조 방법이다.

⑦ 작업실내를 청소하는 방법은 진공청소기를 사용하는 건식법, 수분이 있                  는 휴지 등으로 닦아내는 습식법, 물로서 씻어내는 방법 등이 있다. 물                  로써 씻어내는 방법은 오염을 확산할 가능성이 있으므로 이를 방지하기                  위한 대책(적당한 기울기를 가진 바닥, 배수공의 설치 등)이 필요하다.

59. 어떤 점선원으로부터 [eqn: 50cm] 거리에서 측정한 방사선량이 [eqn: 20R/h]이었다. 이 선원으로     부터 [eqn: 1m] 거리에서의 방사선량율은 얼마인가?

[풀이] [eqn: {I_1}{d_1^2}={I_2}{d_2^2},~20times{0.5^2}={I_2}times{1^2}]

[eqn: THEREFORE ~{I_2}=5R/h]

60. 중․저준위 방사성폐기물 처분방식 3가지를 설명하시오.

[풀이] (1) 천층처분

지표면에 트랜치를 파고 이곳에 폐기물을 넣은 후 그 위를 파낸 흙 또는                점토를 혼합하여 약 [eqn: 1m]의 두께로 덮는 방식이다.

① 장점

㉮ 처분장 건설이 간단하다.

㉯ 폐기물 처분 작업이 간편하다.

② 단점

㉮ 지하수와 지표수와의 접촉이 용이하여, 처분된 폐기물로부터 방사성                     핵종의 유출 가능성이 있다.

㉯ 처분시설이 지표면에 근접되어 있어 인간의 우발적인 침입에 의한                      폐기물과의 접촉이 용이하므로 이를 방지하기 위한 제도적 통제가                      필요하다.

(2) 공학시설내처분

기존 부지의 자연적특성에 공학적시설을 보강하여 폐기물을 처분하는 방식               으로 폐기물을 그 유해기간중 지상 또는 지하에 설치된 인공구조물(콘크리               트 트랜치)내에 넣어 처분한다.

○ 특성

① 폐기물을 생태계로부터 격리시키는 능력이 우수하다.

② 우발적인 침입에 대한 방벽을 제공한다.

③ 폐기물의 포장이 손상되었을 때 방사성핵종의 이동을 막아준다.

(3) 동굴처분

천연동굴, 광산 또는 방사성폐기물 처분용으로 건설된 동굴저장소 등에 폐               기물을 처분하는 방식으로 지하에 위치한 다수의 방 또는 터널 및 이를 연               결하는 통로로 구성되며, 처분장은 폐기물의 부피 또는 처분 방식에 따라               단일 또는 다수의 층으로 구성되며, 처분시설내의 갱도는 적절한 방식으로               환기시킨다.

① 장점

㉮ 자연적 또는 인위적 사고로부터 폐기물의 격리 및 방호효과가 크다.

㉯ 처분 부지는 운영기간 종료후 폐기물이 매몰된 깊이까지 천공 또는                     굴착하지 않은 용도에는 사용가능하다.

㉰ 흡착 방벽 또는 기타 공학적 방벽의 설치가 용이하다.

② 단점

㉮ 천층처분에 비해 초기 소요비용이 높다.

㉯ 자연동굴의 이용시에는 동굴의 크기와 기하학적 모형 추정에 상당한                     불확실성이 있고, 폐광을 이용할 때에는 채광시 행해진 발파, 굴착                      등에 의한 균열의 존재 및 누수 가능성이 있다.

61. 방사성고체폐기물 처리방법 3가지를 설명하시오.

[풀이] (1) 압축처리

압축이 가능한 폐기물을 압축기로 압축시켜 감용하는 공정이다.

① 장점

㉮ 간단한 설비이다.

㉯ 조작이 용이하다.

㉰ 처리비가 저렴하다.

② 단점

㉮ 압축물이 복원됨으로써 감용비가 [eqn: 3sim5] 정도로 낮다.

㉯ 압축물을 장기간 보관시 부패 등의 화학변화를 일으킬 가능성이 있다.

(2) 소각처리

가연성폐기물에 적용하며, 소각처리후 남은 재는 고화처리한다.

① 장점

㉮ 감용비가 크다.(약 100 정도)

㉯ 소각결과 생성되는 재는 화학적으로 안전하여 보관 또는 처분에 적                     합하다.

② 단점

㉮ 가연성폐기물에 국한되며, 소각으로 인한 연소배기중에 함유되어 있                     는 방사성분진을 제거시켜야 한다.

㉯ 소각물중에 혼입되어 있는 염화비닐 등으로부터 발생하는 부식성기                     체 때문에 주요부는 내부식성 재료를 사용할 필요가 있다.

㉰ 기체정화계로부터 노재, 기체 세척폐수 등의 2차폐기물이 발생한다.

－ 운전경비가 많이 든다.

(3) 해체처리

시설기기의 교환 및 사용정지에 의해 배출되는 기기류를 필요시 제염실시               후 압축, 소각 등의 처리에 적합하도록 절단, 분해 등에 의하여 해체처리하               는 방법이다.

62. 방사성폐기물의 고화처리방법 4가지를 기술하시오.

[풀이] (1) 시멘트고화처리

2차폐기물중의 수분을 시멘트고화반응에 필요한 물로써 이용함과 더불어               고형물과 용존염분을 시멘트 matrix에 분산, 고화시키는 방법이다. 고화재               와 혼합된 폐기물을 포장용기에 주입하기 전에 최종 단계에서 경화촉진제               를 소량 첨가한다.

① out－drum mixing

폐기물, 수분 및 시멘트를 혼합시킨 다음 용기에 충진시키는 방법으로                  용기에 충분히 충진시킬 수 있고 균일하게 혼합할 수 있다.

② in－drum mixing

용기안에 폐기물, 수분, 시멘트를 충진하여 이 용기에 교반기를 넣어 회                  전, 혼합하는 방법이다.

㉮ 장점 : 혼합 용기가 최종 처분용기이고 세정작업이 용이하다.

㉯ 단점 : 폐기물의 종류 및 배합에 있어 균일하게 하는 것은 대단히                             어렵고, 용기 상부에 공간이 생길 우려가 있다.

③ 진공주입법

드럼에 시멘트와 혼합재료(vermiculite 등의 흡수재)를 충진시켜 이 용                  기내를 파이프를 통해 진공펌프로 감압시키면서 폐액을 주입하는 방법                  이다.

㉮ 장점 : 세정이 전혀 필요없고, 보수가 용이하다.

㉯ 단점 : 균일하고 강도가 높은 고화체를 얻기 힘들다.

④ 시멘트고화의 특성

㉮ 타 고화법에 비해 취급 및 유지관리가 용이하다.

㉯ 동일 공정에서 각종 폐기물의 고화가 가능하다.

(2) 아스팔트고화처리

증발법의 농축폐액과 화학처리법의 슬러지에 함유되어 있는 염분, 고형분               을 아스팔트 매체중에 미세입자로서 균일하게 분산, 고화시키는 방법이다.

① 장점

㉮ 시멘트고화에 비해 방사성물질의 용출분율이 낮다.

㉯ 폐액속에 있는 수분이 아스팔트와의 혼합과정중에서 완전히 증발하                     므로 감용효율이 높아 최종 고화폐기물의 부피를 크게 감소시킬 수                     있다.

② 단점

㉮ 질산염을 함유한 2차폐기물의 경우 아스팔트의 가연성이 촉진되는                      현상이 일어난다.

㉯ 고온조작과 같은 비교적 복잡한 기계장치를 사용하기 때문에 작업이                     복잡하고 시설비가 많이 든다.

(3) 플라스틱고화처리

플라스틱고화법은 보편화된 상용법은 아니지만 여러 가지 고분자물질을 사               용하는 방법이다. 이중 비닐에스터스타이렌 및 AZTEC 방법이 쓰이고 있다.

① 비닐에스터스타이렌법

고화처리할 폐기물과 고화재를 먼저 혼합한 후 촉매를 첨가하면 중합반                  응이 개시되어 가열없이 상온에서 거의 한시간 이내 반응이 완료되며                   결과적으로 폐기물은 단단한 고분자 물질 속에 분산된 상태로 처리한                   다. 대부분의 폐기물에 대해 수용성이 좋고 고화재에 대한 폐기물 처리                  율이 [eqn: 1.5sim2.0] 범위이다.

② AZTEC

폐기물과 비닐 톨루엔을 혼합증발기내에서 혼합과 더불어 공비(azeotropic)                   증류반응을 일으켜 폐액이나 고체폐기물 속에 함유된 수분을 제거하는                  공정이며, 비닐 톨루엔으로 피복된 폐기물은 드럼으로 이동 포장함과                   동시에 중합개시체 및 폴리에스터 고분자물질을 주입하여 중합과 동시                  에 고화처리한다. [eqn: 2sim3]시간내에 고화처리가 완료되며 얻어진 고화체는                  강도 및 내수성 등에서 좋은 성질을 나타내고 있다.

(4) 유리화(vitrification)

유리화란 사용후핵연료와 재처리과정에서 발생된 고준위폐액의 고화처리                공정으로 증발가스, 탈질산 및 유리화의 3단계로 구성되어 있다. 재처리과               정에서 얻어지는 폐액중 대부분의 원소는 질산화물로 용해되어 있기 때문               에 2단계공정을 탈질산 공정이라 하며, [eqn: 1sim2]단계에서 얻어지는 고화체는                가소물이라 하는데 이 가소반응은 [eqn: 500sim800^0}C]에서 종료된다.

3단계 공정에서는 2단계에서 얻어진 분말상의 가소물을 첨가제와 혼합하여               [eqn: 900sim1,000^0}C]에서 유리(주로 borosilicate glass)와 함께 용융시켜 고화체               를 제조한다.

(5) 기타

① 폴리머(polymer)-고화공정

polyester/epoxy, erea formaldehyde, polyethylene, styrene－diphenyl                   benzene 등 여러 종류의 고분자 물질을 이용한 고화공정이 있는데 고                  화매체에 따라 상온 또는 [eqn: 60^0}C]에서 서서히 monomer를 중합시키거나                  적정 용융 온도하에서 폐액과 혼합하여 증발․고화시키는 공정이다.

② 합성암

폐기물과 암석구성 물질을 혼합하여 고온․고압하에서 합성암을 제조한다.

63. 방사성액체폐기물 처리방법 3가지를 설명하시오.

[풀이] 방사성 액체폐기물은 폐액내의 성분, 조성, 방사능준위 및 방사성핵종과 발생            량 등에 따라 적절한 방법으로 처리해야 하며, 처리의 기본원칙은 증발, 여과,            이온교환 또는 역삼투압 등의 방법을 이용하여 폐액중의 방사성핵종을 분리함            으로써 최종 폐기물의 부피를 최소화하는 것이다.

(1) 여과처리

폐액중에 있는 부유성 또는 침전입자를 분리 제거하기 위한 방법으로 이                온교환이나 증발처리의 전처리 또는 화학침전물의 후처리에 적절하다. 여                과와 동시에 방사능도 함께 감소되며 필터여과나 원심분리 등의 방법을                 이용한다.

① 필터여과

필터 방법은 다공성매질을 통하여 불용성 입자를 함유한 폐액을 통과                   시켜 제거하는 방법이다.

○ 제염계수 : 약 [eqn: 2sim10]

② 원심분리

원심분리란 중력의 수백 내지 수천배에 달하는 원심력을 이용하여 프                   리코트 등의 역세정 폐액을 신속하게 효율적으로 보다 좁은 공간에서                   경제적으로 처리할 수 있는 방법이다.

(2) 화학처리

화학침전은 응고나 응집현상에 의해 분리하는 방법이다. 모든 핵종은 침                전, 공침 또는 불용성 화합물에 의한 흡착이 가능하다. 침전물을 완전히                 분리하기 위해서는 다른 처리 방법과 병행해서 사용할 수 있다. 화학적처                리법은 침전, 여과 등의 물리적 방법들과 병행하여 사용해야 하며 비교적                처리비용이 저렴하고, 입증된 기술에 의해 대량으로 처리할 수 있어 경제                적인 장점이 있다.

○ 응집침전처리의 제염계수 : 약 10

(3) 증발․농축처리

증발․농축처리 방법은 고농도의 염을 제거하기 위한 최적의 처리방법이                며, 폐액중의 수분은 증발되고 방사성 핵종은 농축되어 응축액과 농축액                으로 분리된다. 이와 같은 분리를 위해 증발기를 이용한다. 증발․농축처                리시 제염계수는 이온교환처리를 행할 경우 더욱 증가되고 폐액중에 세제                가 함유된 경우에는 제염계수가 현저히 저하한다. 이는 세제에서 발생한                거품에 의한 동반 효과에 기인하는 것으로 해석된다. 또한 승화성의 방사                성핵종이 함유된 경우 제염효율이 약간 떨어진다.

○ 증발․농축처리의 제염계수 : [eqn: 10^3}sim10^6]

(4) 이온교환처리

이온교환처리는 폐액속에 녹아 있는 이온상태의 방사성 양이온 및 음이온                을 제거하기 위한 방법이며, 각각의 이온교환성능을 가진 이온교환수지를                이용한다. 이온교환체는 천연 또는 합성 무기이온 교환체와 합성 유기이                온 교환체로 분류할 수 있다. 이온교환처리는 증발․농축처리시의 응축액                속의 용존이온을 제거한다든지 또는 폐액의 방사능이 높지 않은 경우 여                과처리후 선택적으로 방사성핵종을 제거하며 효율적으로 방사성핵종을 제                거하기 위해 복합공정으로 이용한다.

○ 이온교환처리의 제염계수 : [eqn: 10^2}sim 10^3]

(5) 역삼투압법(reverse－osmosis, RO)

방사성폐액중 세제를 함유한 폐기물 즉, 세탁폐액 또는 샤워폐액 등은 증                발․농축처리할 경우 제염계수를 저하시키기 때문에 소량씩 첨가하여 처                리하기도 하지만 역삼투압법을 이용하고 있다. 역삼투압법의 원리는 수분                만 통과시키는 특수기능의 멤브레인(membrane)을 이용하여 농도가 진한                쪽에 압력을 가하여 묽은 쪽으로 수분을 제거하여 처리하는 방법을 이용                하고 있다. 반투막의 멤브레인은 개량된 셀룰로즈 아세테이트 필름을 사                용하여 기공의 크기가 [eqn: 0.01mum] 이하로서 2이하의 용질이나 입자를 제거                하는데 유리하다. 치리공정에서는 [eqn: 2sim4MPa]의 압력을 가하며 [eqn: 10sim10^2]의                제염계수를 갖는다.

(6) 소각처리

유기폐액중 소각이 가능한 것은 배기조 정화계를 갖고있는 소각로에서 기                체의 방사능을 감시하면 소각처리가 가능하다. 사염화탄소 등과 같은 소                각에 의해서 유해 기체가 발생하는 문제가 있는 것은 vermiculite 등의 흡                착제에 흡착시킨 후 시멘트고화 등을 수행한다.

64. 방사성기체폐기물 처리방법을 설명하시오.

[풀이] (1) 방사성 부유입자

① HEPA(high efficiency particulate air) 필터로 방사능을 띤 입자의 직경                  이 [eqn: 3mum]에 대해서 99.97% 이상의 제거효율을 나타낸다.

② 압력손실이 최초 사용할 때의 [eqn: 2sim3]배가 되면 교체하는 것이 보편적이다.

③ 필터는 압력손실이 크기 때문에 대량의 배기를 처리하는 경우에는 동력                  비가 많이 들고, HEPA 필터를 사용하는 경우에는 사용조건의 부적성                  (습도의 조정) 때문에 지장을 초래하는 일이 있어 불편하다.

(2) 방사성요드

① 세정(liquid scrubbing)방법

[eqn: KOH,~LiOH,~{Na_2}{S_2}{O_3},~Hg(N{O_3})_2] 등의 단독 또는 혼합 수용액으                  로 세정하여 비휘발성 요드화합물로 전환하여 제거하는 방법이다.

㉮ 원소 요드제거에 효율적 방법이다.

㉯ 흡수용액을 충전탑내에 연속적으로 보내고 처리할 기체를 통과시킨다.

② 활성탄 흡착법

활성탄층내에 요드를 흡착시키는 방법이다. 흡착효율을 향상시키기 위                  하여 KI 또는 triethylenediamine과 같은 화합물을 흡수시켜 사용하고                   있다.

③ silver reactor

은도금을 철망이나 zeolite, silica, alumina 등의 흡착제에 [eqn: AgNO_3]를 흡                  수시켜 은과 요드가 반응하여 [eqn: AgI]를 형성하는 원리를 이용한다.

(3) 트리튬(tritium)

트리튬 처리공정은 기체폐기물을 재결합 공정에 의해 액체폐기물로 전환시               키는 공정과 액체폐기물내의 트리튬 제거공정으로 나눌 수 있다.

(4) 불활성기체

① 감쇄법

불활성기체를 약 [eqn: 550ft^3] 용량의 탱크에 [eqn: 200sim300p si] 정도로 압축시켜                   [eqn: 45sim60]일 정도 자연감쇄 시키는 방법이다.

② 활성탄 감쇄법

상온에서 활성탄이나 zeolite같은 흡착제에 불활성기체가 선택적 흡착－                  탈착성질을 이용하여 일시적인 체류에 효과적인 방법이다.

③ 활성탄 저온흡착법

활성탄층의 온도를 액체질소온도[eqn: (77K)]까지 강하시킴으로써 활성탄의                  효율을 높여 보다 적은 용적으로 제거․처리할 수 있는 방법이다. 주로                  불활성 기체가 대량으로 발생되는 재처리공정에 이용되고 있다.

65. [eqn: 30cm times 30cm] 넓이의 gummed acetate paper에 24시간 동안 채집한 방사성낙진 시료     의 전[eqn: beta]방사능을 검출효율 15%인 GM계수관으로 측정하였더니 그 전계수율은 [eqn: 70cpm]     이었다. 이것은 하루 [eqn: 1km^2]당 방사성낙진이 얼마나 침강한 것을 나타내는가?

[풀이] 방사성낙진 시료의 1일 단위면적당 방사능은

[eqn: 방사능={계수율 over {검출효율times 검출기~면적}}]

[eqn: ={{70/60}over{0.15times30times30}}]

[eqn: =8.64times{10^-3}d ps/{cm^2}cdot d=2.34times10^-10}mCi/{cm^2}cdot d]

따라서 [eqn: 1km^2]당 침강한 것으로 환산하면.

[eqn: THEREFORE ~2.34times10^-10}mCi/{cm^2}cdot d=2.33mCi/{km^2}cdot d]

66. [eqn: 30mCi의~Co^60] 용액이 들어 있는 작은 바이알(vial)을 한 후드에서 다른 후드로 옮기     고자 한다. 이것을 옮기는데 최소한 5분이 소요된다고 할 때 이 작업에서 피폭되는      선량이 [eqn: 5rem]을 초과하지 않도록 하려면 tong의 길이는 최소한 얼마나 되어야 하는가?

[풀이] [eqn: 30mCi의~Co^60]의 [eqn: 1m] 거리에서의 조사선량율은

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}}=1.32times{{30times10^-3}over{1^2}}=0.0396R/h]

따라서 5분 동안 작업할 때 피폭받는 선량은

[eqn: 0.0396times5/60={3.3times10^-3}rem]

그러므로 피폭되는 선량이 [eqn: 5rem]을 초과하지 않으려면

[eqn: {I_1}{d_1^2}<={I_2}{d_2^2},~~{3.3times10^-3}times{1^2}<=5times{d_2^2}]

[eqn: THEREFORE ~{d_2}>={2.57times10^-2}m=2.57cm]

67. 방사성 핵종이 불분명한 고체상 [eqn: beta]방출체를 실험실 바닥에 업질렀을 때 다음 물음에     답하시오.

(1) 제염순서

(2) 단창형 GM계수관으로 핵종 판별이 가능한가?

(3) 만약 가능하다면 그 판별방법을 예를 들고, 그 방법에 관하여 기술하시오

[풀이] (1) 제염순서

① 같은 실험실의 직원에게 알린다. 그리고 부근에 있는 사람, 설비담당자                  에게 알린다.

② 오염이 확대되지 않도록 조치한다.

③ 책임자에게 알린다.

④ 오염구역에 울타리를 설치 또는 로프를 설치하고 표지와 주의사항을 게                  시하고, 제염관계자 이외의 출입을 금지시킨다.

⑤ 사고현장에 있었던 직원의 신체오염을 검사한다.

⑥ 제염을 실시한다. 제염중에는 제염작업자 자신에 대한 방사선방어를 고                  려한다.

(예) 방어용마스크, 방호복, 후드, 장갑 및 덧신 등을 착용한다.

⑦ 제염이 완전히 되었는지 서베이한다.

⑧ 사고발생 원인을 규명하고 기록하여 사고재발방지의 자료로 활용한다.

(2) 핵종 판별 가능여부 : 핵종 판별이 가능하다.

(3) 핵종의 판별방법

단창형 GM계수관 전면에 흡수판을 놓고 계수율과 흡수판 두께와의 관계               를 취하면 계수율은 흡수판 두께에 의존하여 거의 지수적으로 감소하고 특               히 흡수판 두께를 면밀도[eqn: (mg/cm^2})]로 표시한 경우에 이 관계는 물질에                따라 그렇게 의존하지 않고 [eqn: beta]선의 에너지만으로 결정된다. 따라서 여러                두께를 갖는 [eqn: Al]흡수판을 GM계수관 전면에 삽입할 때마다 계수율을 구하               고 이것을 semi-log graph 용지에 plot하면 그 그래프 경사에서 질량흡수               계수 [eqn: mu_m]이 구해지고([eqn: I={I_0}{e^-mux},] [eqn: {mu_m}=mu/rho]에서 [eqn: mu_m]을 계산) [eqn: beta]선의 최               대에너지와 [eqn: mu_m]과의 관계([eqn: mu_m}={E_{ma x}^-1.43}]에서 [eqn: E_{m ax}]를 계산)에서 피측정선원               의 최대에너지를 구할 수 있다. 그 외에 GM계수관과 [eqn: Al]흡수판을 이용하               여 구한 [eqn: beta]선의 흡수곡선으로부터 최대에너지를 구하는 방법에는

① Feather법 : 표준시료의 흡수곡선과 미지시료의 흡수곡선과의 비교법

② Harley법  : 표준시료와 미지시료의 투과율에서 흡수체 두께의 계수율                               비를 구한다.

또한 [eqn: beta]선의 최대비정과 최대에너지는 다음의 관계식에서 구한다.

[eqn: R(g/{cm^2})=0.542{E_beta}-0.133,~(0.8<{E_beta}<3MeV)]

[eqn: =0.407{E_beta^1.38},~(0.15<{E_beta}<0.8MeV)]

따라서 [eqn: beta]선의 최대에너지로부터 radiological health handbook에서 핵종을               판별할 수 있다.

68. [eqn: gamma]선용 직독식포켓선량계에 대해서 다음 물음에 답하시오.

(1) 필름배지와 비교할 때 장점은 무엇인가?

(2) 취급상의 주의사항은 무엇인가?

(3) 인체에 대한 피폭선량은 [eqn: RBE]선량(단위 : [eqn: rem])으로 평가하여야 하는데 pocket          선량계로 조사선량(단위 : Roentgen)을 그대로 [eqn: rem] 단위를 적용하여도 큰 오류         가 생기지 않는 이유를 쓰시오.

[풀이] (1) 피폭선량을 즉석에서 직접 읽을 수 있다.

(2) 기계적 충격이 가해지지 않도록 하고, 온도 및 습도의 영향을 적게 받도록               한다.

(3) 포켓선량계로 측정한 X선이나 [eqn: gamma]선의 [eqn: 1R]은 표준상태의 공기 [eqn: 1g]당[eqn: 87.78erg]               의 에너지를 흡수하지만 인체조직 [eqn: 1g당~97erg]의 에너지를 흡수하므로

[eqn: 1R~APPROX~1rad]

로 간주할 수 있다.[즉, 방사선관리 개념상 보수적인 개념이다.]

[eqn: 1rad(100erg/g)~>~1R(97erg/g CDOT 면적)]

따라서 인체에 대한 등가피폭선량은 X선이나 [eqn: gamma]선의 경우에는

[eqn: rem=rad times Q(=1)]

이므로 [eqn: 1R=1rem]으로 읽어도 큰 오류가 없다.

[참고] [eqn: gamma]선용 직독식 포켓선량계

개인피폭선량계로서 작업자가 작업중 수시로 간편하게 선량을 확인할 수 있는            점이 기타 선량계와 다른 점이며, 장기간의 피폭선량 측정에는 부적절한 관계            로 FB 또는 TLD 등과 동시에 착용하여 개인피폭선량 측정에 활용되고 있다.

(1) 장점

① 선질특성이 좋다

② 방향의존성이 적다.

(2) 단점(취급상 주의사항)

① 기계적 충격이 가해지지 않도록 한다.

② 온도 및 습도의 영향을 적게 받도록 관리한다.

69. GM계수관과 [eqn: Al]흡수판을 이용하여 [eqn: beta]입자의 에너지를 추정하고자 한다. 그 방법을     아는데로 설명하라.

[풀이] 단창형 GM계수관 전면에 흡수판을 놓고 계수율과 흡수판 두께와의 관계를 취            하면 계수율은 흡수판 두께에 의존하여 거의 지수적으로 감소하고 특히 흡수            판 두께를 면밀도[eqn: (mg/cm^2})]로 표시한 경우에 이 관계는 물질에 따라 그렇게            의존하지 않고 [eqn: beta]선의 에너지만으로 결정된다. 따라서 여러 두께를 갖는 [eqn: Al]            흡수판을 GM계수관 전면에 삽입할 때마다 계수율을 구하고 이것을 semi-log            graph 용지에 plot하면 그 그래프 경사에서 질량흡수계수 [eqn: mu_m]이 구해지고               ([eqn: I={I_0}{e^-mux},] [eqn: {mu_m}=mu/rho]에서 [eqn: mu_m]을 계산) [eqn: beta]선의 최대에너지와 [eqn: mu_m]과의 관계            ([eqn: mu_m}={E_{ma x}^-1.43}]에서 [eqn: E_{m ax}]를 계산)에서 피측정선원의 최대에너지를 구할 수 있            다. 그 외에 GM계수관과 [eqn: Al]흡수판을 이용하여 구한 [eqn: beta]선의 흡수곡선으로부            터 최대에너지를 구하는 방법에는

(1) Feather법 : 표준시료의 흡수곡선과 미지시료의 흡수곡선과의 비교법

(2) Harley법  : 표준시료와 미지시료의 투과율에서 흡수체 두께의 계수율비                            를 구한다.

또한 [eqn: beta]선의 최대비정과 최대에너지는 다음의 관계식에서 구한다.

[eqn: R(g/{cm^2})=0.542{E_beta}-0.133,~(0.8<{E_beta}<3MeV)]

[eqn: =0.407{E_beta^1.38},~(0.15<{E_beta}<0.8MeV)]

따라서 [eqn: beta]선의 최대에너지로부터 radiological health handbook에서 핵종을 판            별할 수 있다.

70. [eqn: 10mg의~Ra^226] 밀봉선원([eqn: 0.5mm~Pt]로 차폐)을 분실하였다. 검출감도가 자연계수외에     [eqn: 0.05mR/h]인 서베이미터로 이 선원을 찾으려고 할 때 어느 거리부터 이 선원이 검출     되기 시작하는가?

[풀이] [eqn: Ra^226]의 조사선량율상수는 [eqn: GAMMA=0.825R cdot{m^2}/Ci cdot h]이다.

또한, [eqn: Ra^226}~1g이~1Ci]이므로 [eqn: 10mg은~0.01Ci]이다.

따라서

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}},~~{0.05times10^-3}=0.825times{0.01over{r^2}}]

[eqn: THEREFORE ~r=12.85m]

71. 표준상태의 공기중에서 [eqn: W=34eV/i.p]를 이용하여 [eqn: 1R=87.7erg/g] 관계가 성립함을     보여라.

[풀이] [eqn: 1R]은 표준상태[eqn: (0^0}C,~1atm)]의 건조한 공기[eqn: {1cm^3}(0.001293g)]에서 생성된              [eqn: 1esu]의 한쪽 부호 전하량에 해당되는 X선이나 [eqn: gamma]선의 조사선량이다.

[eqn: 1R={1esu over 1cm^3}={1esu over 0.001293g} =2.58times{10^-4}C/kg,~(1C=3times10^9}esu)]

한 개의 전하는 [eqn: 1.6times10^-19}C]이므로 [eqn: 1R]의 조사선량에 대한 공기중 [eqn: kg]당 만           들어진 이온쌍의 수는 다음과 같다.

[eqn: 1R={{2.58times10^-4}C}over kg}times{1 over{{1.6times10^-19}C/i.p}=1.61times{10^15}i.p/kg]

공기중 전자에 대한 [eqn: W] 치는 [eqn: 34eV/i.p]이므로

[eqn: 1R={1.61times10^15}i.p/kg times34eV/i.p times{1.6times10^-12}erg/eV]

[eqn: =8.77times10^4}erg/kg=87.76erg/g]

72. 방사선 시설로부터 약 [eqn: 2m] 거리에서 누설방사선량이 [eqn: 10mR/h]인 것을 확인하였다.      작업조건상 이 지역에서 작업을 안전하게 진행시키고자 한다. 감독자로서 조치를 취     하라.(차폐보강, 방사선장해방어 등)

[풀이] 방사선작업종사자에 대한 연간선량한도는 전신에 대해 [eqn: 50mSv(5rem)]이므로             시간당 [eqn: 0.025mSv(2.5mrem)]을 초과하여 피폭해서는 안된다.

따라서

[eqn: {I_1}{d_1^2}<={I_2}{d_2^2},~~10times{2^2}<={2.5^2}{d_2^2}]

[eqn: THEREFORE ~{d_2}>=4m]

(1) 차폐체가 없을 경우 방사선 시설로부터 [eqn: 4m] 이상 떨어져서 작업을 하도록                조치를 취한다. 다만, 시간당 [eqn: 2.5mrem] 초과 피폭을 방지한다.

(2) 방사선 시설로부터 [eqn: 4m] 이상 떨어져서 작업을 하기가 곤란할 경우 [eqn: 2m]                 거리에서 하루에 [eqn: 20mrem(2.5times8)]을 초과 피폭을 하지 않도록 2시간 이                하로 작업시킨다.

[eqn: BECAUSE ~10mrem~:~60분=2.5mrem~:~x,~~x=15분]

(3) 차폐체가 있다면 차폐체를 보강하여 시간당 최대선량 이하가 되도록 한다.

(4) 방사선구역을 방사선 시설로부터 약 [eqn: 7.3m] 이상 간격을 유지하여 설정한                다음, 방사선구역 표지판, 주의사항 등을 게시하여 외부인의 출입을 통제                한다.

방사선구역 경계의 방사선량율 : [eqn: 30mR/주=0.75mR/h]

[eqn: BECAUSE ~10 times{2^2}<=0.75 times{d_2^2},~~{d_2}>=7.3m]

73. 방사선측정용 서베이미터인 GM계수관, 신틸레이션계수관 및 전리함의 특성, 결함 등     에 대하여 비교, 검토하시오.

[풀이] 방사선측정용 서베이미터의 비교

서베이미터 종 류	GM Tube	Scintillation Detector	전리함
에너지 의존성	②	③	①
불 감 시 간	[eqn: 10^-3}sim{10^-4}s]	[eqn: 10^-6}sim{10^-8}s]	없음
검 출 감 도	②	①	③
측 정 정 도	불량 ○ 에너지 의존 ○ 불감시간	불량 ○ 에너지 의존 ○ 방향의존	양호
취급성 및 보 존 성	조금 양호	양호	불량 ○ 제로점 이동 ○ 습기 및 기계적 강도에도 약함.
측정방사선의 종 류	○ [eqn: alpha,~beta]선 및 X선 : 99% ○ [eqn: gamma]선 : 1% 미만	○ [eqn: ZnS(Ag)] : [eqn: gamma]선 ○ 플라스틱 : [eqn: beta]선 ○ [eqn: NaI(T l)] : [eqn: gamma]선 ○ [eqn: LiI(Eu)] : 중성자	X선, [eqn: gamma]선

74. 표면오염 검사결과 실험실 바닥이 [eqn: 50,000sim100,000cpm] 정도임을 확인하였는데 이     실험실내의 오염을 [eqn: 20sim25cpm] 정도로 제염하려고 할 때 감독자로서 그 작업현황 등     을 기술하고 RI를 사용하는 시설물에 대한 오염방지상 적절한 재료에 대하여 기술하     시오.

[풀이] (1) 작업현황

① 저오염구역에서 고오염구역으로 제염을 실시한다.

② 오염확대를 방지한다.

③ 적절한 제염법을 선택한다.

(2) 시설물에 대한 오염방지상 적절한 재료

방사성오염 대책상 건물의 내부표면은 청결을 유지하는데 도움이 되는 구               조로서 먼지 등이 쌓이기 쉬운 요철형은 피하고, 타일 등의 틈은 적어야                할 뿐아니라 이틈은 왁스 등으로 도장하여 오염이 정체되지 않도록 하여야               한다.

(예) 실험대가 놓여지는 부분, 실험실의 구석

① 표면이 평탄할 것

② 기체 또는 액체가 침투하기 어려울 것

③ 눈금이 있는 재료를 피할 것

④ 교환이 용이할 것

⑤ 표면에 흠이 잘 생기지 않을 것

⑥ 열에 비교적 강할 것

⑦ 필요시 차폐체의 중량에 견딜 수 있을 것

75. 비파괴검사 업무에 종사하는 방사선작업종사자가 포켓도시메터를 패용한 후[eqn: 10mCi]      의 [eqn: Ir^192]를 이용하여 방사선 사진촬영을 하였다. 작업종료후 포켓도시메터를 판독한      결과 [eqn: 100mrem]을 조사받았다. 만약 이 포켓도시미터의 유효 체적이 [eqn: 2cm^3}이고~180V]     에 대한 정전용량이 [eqn: 3pF]라면 이 작업자가 착용한 포켓도시미터의 전압변화는 얼마     인가?

[풀이] 조사선량

[eqn: X(R)={{Q(esu)} over {V({cm^3})}},~~0.1={Q over2}]

[eqn: THEREFORE ~Q=0.2esu=6.67times10^-11}C]

따라서 전압변화 [eqn: DELTAV]는

[eqn: Q=CV,~~{6.67times10^-11}={3times10^-12} times(180+DELTAV)]

[eqn: THEREFORE ~DELTAV= LEFT | -157.77 RIGHT | =157.77V]

76. GM tube내에 넣는 quenching gas의 기능에 대해 설명하시오.

[풀이] 전자눈사태에 의한 방전을 중단시켜 지속방전을 억제시키는 것으로, 소멸목적            으로 계수가스에 혼합하는 가스

(예) 에틸알콜, 개미산메틸, 유기할로겐가스, [eqn: Br_2] 등

77. 방사선작업종사자가 [eqn: 80mCi의~{Ir^192}~gamma]선원을 [eqn: 50cm] 거리에서 차폐없이 1주간 작업가     능한 시간은 몇 분인가? 단, [eqn: 1rem=0.96R]으로 계산하여라.

[풀이] [eqn: Ir^192}]의 조사선량율상수 : [eqn: GAMMA=0.48R cdot{m^2}/Ci cdot h]

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over{r^2}},~~{dotX}=0.48times{{80times10^-3}over{0.5^2}}=0.1536R/h]

[eqn: 1rem=0.96R]이므로

[eqn: 0.1536R/h times{1rem over0.96R}=0.16rem/h]

방사성작업종사사의 연간선량한도는 [eqn: 50mSv(5rem)]이므로 주당 [eqn: 0.1rem]이 된다.

[eqn: 0.16~:~60분=0.1~:~x,~~ THEREFORE ~x=37.5분/주]

즉, 주당 37.7분을 작업할 수 있다.

78. [eqn: Co^60}] 점선원과 [eqn: 1m] 떨어진 곳에서의 방사선량율이 [eqn: 160mR/h]일 때 [eqn: 2m] 지점에서 방     사선작업종사자가 작업을 계속하려면 몇 [eqn: cm] 두께의 납으로 차폐하면 되는가?

단, [eqn: Co^60}의~HVL=12mm]이다.

[풀이] [eqn: {I_1}{d_1^2}={I_2}{d_2^2},~~160times{1^2}={I_2}times{2^2},~~ THEREFORE ~{I_2}=40mR/h]

방사선작업종사자의 연간선량한도는 [eqn: 50mSv(5rem)]이므로

[eqn: 5,000mrem/(1년times50주/년times40시간/주)=2.5mrem/h]

[eqn: {40 over 2.5}=({1over2})^n},~~n=4]

그러므로 납차폐체의 두께는

[eqn: t=n times HVL=4times12=48mm]

79. RI를 취급하는 작업장에서 핵종을 알 수 없는 방사성물질의 오염사고가 발생했다고     할 경우 핵종을 결정하는 절차에 대하여 논하라.

[풀이] (1) 절차 1

① 먼저 화학성의 결정 즉, 원자번호를 결정한다.

② 방사선의 종류를 밝힌다.

③ 방사선의 에너지를 결정한다.

④ 붕괴곡선에서 반감기를 결정한다.

⑤ 방사성핵종의 질량수를 결정한다.

(2) 절차 2

① 오염장소의 오염물질을 시료채취한다.(smear, air sampling 등)

② [eqn: HPGe] 반도체검출기, 액체신틸레이션검출기 등으로 계측한다.

③ 그 결과를 MCA 또는 scaler를 통하여 분석함으로써 핵종을 결정한다.

80. [eqn: 1R/h를~2mR/h]로 줄이는데 필요한 납의 두께는 얼마인가?

[풀이] [eqn: Pb의~밀도~:~11.3d/{cm^3},~질량감쇄계수~:~0.57g/{cm^2}]

선흡수계수 : [eqn: mu={mu_m}times rho=0.57times11.3=6.441cm^-1]

[eqn: I={I_0}{e^-mut},~~2=1,000times{e^-6.441t}]

[eqn: THEREFORE ~t~>=~0.965cm]

81. [eqn: gamma]선원의 방사능을 절반으로 줄이는데 필요한 콘크리트의 두께는? 단, 콘크리트의 질     량에너지감쇄계수 및 밀도는 각각 [eqn: 0.0637cm^2}/g] 및 [eqn: 2.3g/cm^3]이다.

[풀이] 선흡수계수 : [eqn: mu={mu_m}times rho=0.0637times2.3=0.14651cm^-1]

[eqn: I={I_0}{e^-mut},~~{1over2}={e^{-0.14651t}}]

[eqn: THEREFORE ~t~>=~4.73cm]

82. 삼중수소 취급시 주의사항을 기술하시오.

[풀이] (1) [eqn: H^3]에서 방출되는 [eqn: beta]선의 최대에너지는 [eqn: 18keV]로 아주 낮아 일반적인 서               베이미터로는 표면오염의 탐지가 어려우므로 조기에 오염발견이 어렵다.                그러므로 모르는 사이에 오염이 확대될 우려가 있다.

○ 효과적인 오염 탐지 방법

① 수시 및 주기적으로 스미어(smear) 법을 이용한다.

② 저에너지 [eqn: beta]선 검출에 민감한 서베이미터를 이용한다.

(2) [eqn: H^3] 표지실험 등에서는 필요량보다 많은 [eqn: H^3]를 사용하는 경우가 많다. 따                라서 최소의 양을 선택하여 실험을 하여야 한다.

(3) [eqn: H^3]는 가스나 먼지상태로 흡입섭취된다. 가스상태의 [eqn: H^3]는 피부를 통하여                체내에 침투될 수 있으므로 작업시 경우에 따라 산소호흡기를 착용하고                 적절한 방호복을 선택하여 피부가 노출되지 않도록 한다.

(4) [eqn: H^3}와{~^3}{H_2}O,{~^3}{H_2}SO_4]와 같은 화학형태를 가지고 있을 때는 치환하여                 다른 화학적 형태로 변하기 쉽고, 대기중의 [eqn: H_2}O]와 동위원소교환반응이                일어난다. [eqn: H^3]에 의한 표면오염이나 사용한 찌꺼기를 방치해 두면 공기중                오염이 발생되므로 신속히 제염하여야 한다.

(5) 오염물질이 [eqn: C-H] 결합형태일 경우에는 일반적인 유기화합물에 의한 오                염으로 간주할 수 있고, 이 특성에 적합한 제염법을 선택하여야 한다.

83. [eqn: Sr^90]의 처리방법을 설명하시오.

[풀이] [eqn: {Sr^90}[{Sr^90}(28.8y)->{Y^90}(64h)->{Zr^90}]은~Y^90]과 영속평형상태에 있으며, [eqn: beta^-]            방출체로 [eqn: Sr은~0.54MeV,~{Y^90}은~2.27MeV]로 에너지가 높다. [eqn: beta]선은 투과력            이 낮아 신체에 커다란 위험을 주지는 못하나 제동복사선인 X선이 방출되므            로 차폐시 고려해야 한다. 제동복사선은 [eqn: Z^2}E]에 비례하므로 원자번호가 낮은            플라스틱, 알루미늄 등으로 1차 차폐하여 제동복사선을 줄이고 2차로 납 등의            원자번호가 큰 물질로 X선을 차폐한다. [eqn: Sr^90]은 향골성핵종으로 섭취시 위험            도가 높은 물질이므로 취급중 사고 등에 주의하고 특히 체내섭취방지에 노력            해야 한다.

84. 방사능의 절대측정법 4가지와 그 원리를 설명하시오.

[풀이] 직접측정법(절대측정법)

직접측정법은 정확하게 단위시간당 선원에 의해 방출된 원자핵 입자의 수를             다른 측정법의 도움없이 직접 구하는 방법이다.

(1) 동시계수법

동시계수법은 동일한 핵전이과정에서 두 종류의 다른 방사선을 방출할 때                각각의 방출율과 동시계수회로를 이용하여 측정한 방출율의 자료로부터                 방사능을 측정하는 방법이다.

① [eqn: beta-gamma] 동시계수법

[eqn: beta]선은 [eqn: beta]선 검출기, [eqn: gamma]선은 [eqn: gamma]선 검출기에 의해 동시에 측정․계수하                   는 방법이다.

㉮ [eqn: Co^60},~Au^198]과 같이 [eqn: beta선과~gamma]선이 cascade로 동시에 방출하는 핵                      종에 적용한다.

㉯ [eqn: beta]선 검출기 : GM계수관 또는 비례계수관 이용

㉰ [eqn: gamma]선 검출기 : [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이션검출기 이용

② 피크합(sum peak) 동시계수법

③ [eqn: gamma-gamma] 동시계수법

④ [eqn: beta-gamma] 동시계수법에 의한 방사능 측정

[eqn: n_beta}~:~beta]선용 검출기의 계수율　    [eqn: epsilon_beta}~:~beta]선용 검출기의 검출효율

[eqn: n_gamma}~:~gamma]선용 검출기의 계수율     [eqn: epsilon_gamma}~:~gamma]선용 검출기의 검출효율

[eqn: n_c}~:~beta-gamma] 동시계수율           [eqn: D] : 선원의 방사능

[eqn: {n_beta}=D{epsilon_beta},~{n_gamma}=D{epsilon_gamma},~{n_c}=D{epsilon_beta}{epsilon_gamma}]

[eqn: thereforeD={{{n_beta}{n_gamma}}over{n_c}}]

(2) 역동시계수법

역동시계수법은 두 계수관을 역동시계수회로에 연결하여 두 검출기에서                 나오는 펄스를 입력한 후 두 신호가 불감시간 이내에 일치하지 않는 신호                만 선별하여 계수하는 방법이다. 외부로부터 입사되는 background 방사선                은 먼저 역동시계수기를 지난 후 주계수기에 이르게 되므로 검출은 되나                계수는 되지 않는다.

(3) 정입체각법 : 단창형 GM계수관 이용

선원은 시료접시 또는 얇은 비닐막 등의 위에 놓여지고 등방적으로 방출                되는 방사선을 측정하는 방법이다.

○ 정입체각법의 참계수율

[eqn: m prime =alpha A epsilon{f_g}{f_w}{f_s}{f_b}{f_h}]

① [eqn: m prime] : 참계수율

② [eqn: alpha] : 매붕괴당 측정대상이 되는 방사선 방출율

③ [eqn: A] : 선원의 방사능

④ [eqn: epsilon] : 검출기의 본질적 검출효율

[eqn: epsilon=1-e^-mul]

[eqn: mu] : [eqn: NaI(Tl)]의 선형반응계수

[eqn: l] : 입사 [eqn: gamma]선의 궤적이 검출기 내에 형성하는 교차성분의 길                              이 하전입자인 [eqn: beta,~alpha]입자에 대하여 GM계수관 또는 비례                              계수관에 대하여 [eqn: epsilon Image 1]이다.

⑤ [eqn: f_g] : 기하학적 효율

선원으로부터 검출기를 바라보는 입체각 [eqn: 4pi]에 대한 비율

(점등방형선원에 적용)

[eqn: {f_g}={1over2}(1-co s theta)={1over2}(1-{h over{root{{h^2}+{r^2}}}}) APPROX{{r^2}over{4h^2}}~(h>>r)]

㉮ [eqn: 4pi]계수기 : [eqn: f_g}=1]일 때(방사선을 전입체각 방향으로 감지)

㉯ [eqn: 2pi]계수기 : [eqn: f_g}=1/2]일 때(방사선의 1/2만을 감지)

⑥ [eqn: f_w] : 선원과 검출기 중간의 흡수효과 보정인자

[eqn: {f_w}={{n_0}over{n_x}}]

[eqn: n_0] : 표준선원의 계수율

[eqn: n_x] : 미지선원의 계수율

⑦ [eqn: f_s] : 선원의 자기흡수 보정인자

방사능 측정시 방사선시료 자체는 비록 얇더라도 자체의 두께로 인                      한 방사선 입자에 대한 자기흡수도 고려해야 한다. 따라서 이에 대                      한 보정이 필요한데 이는 방사선이 물질내를 투과할 때 지수적으로                      감소하는 법칙, 즉 잘 알려진 감쇄법칙(attenuation law)을 사용하                      여 보정인자를 구할 수 있다.

[eqn: {f_s}={{자기흡수하는~선원에서~방출하는~beta~입자의~수} over{자기흡수가~없이~방출하는~beta~입자의~수}}]

[eqn: ={1over mut}(1-{e^-mut})~(0 <= {f_s}<=1)]

[eqn: mu] : 감쇄계수(attenuation coefficient)

[eqn: t] : 선원의 두께

⑧ [eqn: f_b] : 선원 지지물로부터의 후방산란효과 보정인자

선원은 보통 선원의 지지물에 받쳐 있으며 그 지지물이 아주 얇더                      라도 선원에서 방출한 입자들이 지지물에서 후방산란하여 검출기에                      도달한다.

[eqn: {f_{b_sat}}={{선원의~후방산란을~포함하여~계수한~입자의~수}over{선원의~후방산란~없이~계수한~입자의~수}}]

[eqn: =1+{{{b_1}ex p(-{b_2}Z^{-b_3}})}over{(1+{b_4}+{b_5}Z^{-b_6}){alpha^{({b_7}-{b_8}/Z)}}}]

[eqn: {b_1}=1.15+-0.06,~~{b_2}=8.35+-0.25,~~{b_3}=0.025+-0.02]

[eqn: {b_4}=0.0185+-0.001,~~{b_5}=15.7+-3.1,~~~{b_6}=1.59+-0.07]

[eqn: {b_7}=1.56+-0.02,~~{b_8}=4.42+-0.18,~~alpha={T/{{m_e}c^2}}}]

㉮ [eqn: alpha]입자 : 후방산란 효과가 적다.

㉯ [eqn: beta]입자 : 후방산란 효과가 있으며, 선원지지물의 두께에 비례하                                  여 증가하는 포화상태에 이른다.(포화후방산란율)

㉰ 포화후방산란율 [eqn: PROPTO~beta]선의 에너지, 원자번호, 선원지지물의 두께

⑨ [eqn: f_h] : 검출기 주변물로부터의 산란효과 보정인자

[eqn: gamma]선이나 X선 측정시 때로는 수%에 이른다.

→ 산란효과 감축을 위해 노력하는 것이 바람직하다.

⑩ 검출기 입사창에 대한 산란 및 흡수인자

일반적으로 선원은 검출기 외부에 놓여져 있으며, 방사선 입자가                       검출기 입사창을 투과하여 검출기 내부에 들어오면 계수한다. 입자                      가 얇은 재질의 입사창을 통과할 때 대부분은 입사창을 통과하여                       검출기 내부에 들어가지만 일부는 입사창 내부에 흡수되어 검출기                      내부에 도달하지 못한다. 그러나 만약 입사창에 산란이나 흡수한                       입자의 수를 보정할 필요가 있다면, 그 보정인자를 검출기 효율 계                      산시 포함하여야 한다.

⑪ 검출효율

방사선 입자가 검출기 내부에 들어가도 계수된다는 보장은 없으며                      입자의 종류와 에너지 및 검출기의 재질과 크기에 따라 어떤 충돌                      없이 검출기에 들어올 수 있다. 이때 검출기에 계수된 입자의 비율                      을 검출효율이라고 하며 다음과 같이 정의한다.

[eqn: epsilon={{시간당~검출기에~계수된~입자의~수}over{시간당~검출기에~충돌한~입자의~수}}]

그리고 검출효율은 다음과 같은 사항들에 따라 달라진다.

㉮ 검출기 재질의 밀도와 크기

㉯ 방사선의 종류 및 에너지

㉰ 전자회로기기의 잡음

가장 흔히 사용되는 검출효율의 결정방법은 이미 선원의 강도가                        알려진 교정선원을 사용하는 방법으로 아주 간단하고 정확하다. 여                      기서 선원의 방사능이 [eqn: A], 매붕괴당 방사선 방출율이 [eqn: alpha], 참계수율                      이 [eqn: m prime]인 단일에너지의 선원이라고 할 때, 검출효율[eqn: (epsilon)]은 다음과                      같다.

[eqn: epsilon={{m prime}over{{alpha A{f_g}{f_w}{f_s}{f_b}{f_h}}}}]

(4) [eqn: 4pi]계수법

정입체각에서 기하학적 효율 [eqn: {f_g} Image 1]에 가까운 경우, 전입체각[eqn: (4pi)]으로                 방출하는 모든 방사선들을 측정할 수 있게 되는데 이는 가장 정확한 방사                능 측정방법의 하나이다. 이러한 계측기를 [eqn: 4pi]계수기라 한다.

① [eqn: 4pi]계수기의 특징

㉮ 측정할 방사선을 강력하게 감지할 수 있다.

㉯ 선원의 자체흡수나 선원지지물에 의한 흡수를 작게 만들면 순수 [eqn: beta]                      선원과 같이 비교적 높은 투과력을 가진 핵종을 측정할 수 있다.

② [eqn: alpha]선의 방사능 측정시 [eqn: 2pi]계수법이 사용된다. 그러나 [eqn: beta]선의 방사능 측                   정시에는 [eqn: 2pi]계수법이 잘 사용되지 않는다.

[eqn: BECAUSE] [eqn: beta]선은 후방산란계수가 비교적 크기 때문이다.

(5) 내부가스계수법

내부가스계수법은 가스형태의 낮은 에너지를 가진 [eqn: beta]입자를 비례계수관과                같은 계수기에 넣어 측정하는 방법으로 검출기 내부에 선원을 두는 대신                방사선 가스를 주입하여 측정한다. 이때 [eqn: 4pi]계수법을 이용하므로 높은 효                율을 얻을 수 있다

○ 표준선원의 방사선 측정에 이용

→ [eqn: {H^3},~{C^14},~Kr^85},~{Ar^37},~{Xe^133},~{Xe^133m}] 등

85. GM계수관의 [eqn: beta]선 검출효율에 영향을 미치는 인자를 열거하고 간단히 설명하시오.

[풀이] (1) 기하학적효율

(2) 검출효율

(3) 계수관의 창 및 공기에 대한 흡수의 보정

(4) 시료지지물에서의 후방산란의 보정

(5) 시료자체의 흡수산란에 대한 보정

(6) 계수관의 불감시간에 대한 보정

86. [eqn: 3/4phi times 2 prime prime]의 원통형 [eqn: NaI(Tl)] 검출기로 [eqn: Cs^137] 선원을 계측하여 [eqn: 0.662MeV] 광전피     크계수로 [eqn: 3,600cpm]을 얻었다. 이때 검출기의 전계수 효율이 12%이고 전계수에 대한     광전피크 수율이 40%라면 이 선원은 몇 [eqn: muCi]인가? 단, [eqn: gamma]선 방출확률은 93.5%, IT는     11%이다.

[풀이]  [eqn: Cs^137}~~~~~(30y)]

[eqn: beta^-}~0.514MeV(93.5%)]

[eqn: beta^-}~1.176MeV(6.5%)]             [eqn: Ba^137m]

[eqn: 0.662MeV]

IT

[eqn: 0]

[eqn: Ba^137]

[eqn: 방사능={계수율over{효율timespeak~수율 times방출율 times내부변환~이탈확률}}]

[eqn: ={{3,600/60}over{0.12times0.4times0.935times.89}}=1,502d ps=0.04muCi]

87. [eqn: 500cm^3]의 체적을 갖는 공기등가이온함을 [eqn: 100mR/h]의 방사선장에 놓았을 때, 다음     물음에 답하여라.

(1) 이온함의 수집전구에 흐르는 전류는? 단, 주위온도는 [eqn: 27^0}C], 압력은 [eqn: 740mmHg]이다.

(2) [eqn: 10mV]의 전압강하를 발생시키는데 필요한 이온함에 직렬연결된 저항값은 얼마인가?

[풀이] (1) 수집전구에 흐르는 전류

조사선량율은 기압에 비례하고, 절대온도에 반비례한다.

[eqn: {dotX}(R/h)={{dQ(C/h)} over dm(kg)}}times{760over{p(mmHg)}} times{{273+DELTA T}over273}]

[eqn: {{100times10^-3}times{2.58times10^-4}}={Q over{(0.001293/1,000)times500}}]

[eqn: times{760over740}times{{273+27}}over273}]

따라서 단위시간당 흐르는 전하량은

[eqn: Q={1.48times10^-8}C/h={4.10times10^-12}C/s]

[eqn: THEREFORE ~I={{dQ(C)} over {dt(s)}}=4.10times10^-12}A]

(2) 저항값

[eqn: R={V over I}={{10times10^-3}over{4.1times10^-12}}=2.44times10^9} OMEGA]

88. 공기중의 비정이 [eqn: 10m]인 [eqn: beta]선을 [eqn: Al]판으로 막으려고 한다. [eqn: Al]판의 두께를 얼마로      하면 되는가? 단, [eqn: Al]의 밀도는 [eqn: 2.7g/cm^3]이다.

[풀이] [eqn: {R_Al}times{rho_Al}={R_air}times{rho_air},~~{R_Al}times2.7={10times10^3}times0.001293]

[eqn: THEREFORE ~R_Al}=4.8cm]

89. [eqn: P^32]를 포함하고 있는 폐액의 방사능을 GM계수관으로 측정한 결과 폐액 [eqn: cc]당 Net     [eqn: 4cpm]을 얻었다. 이 계수관의 계수효율이 10%일 때 이 폐액을 그대로 방출해도 되는     가? 단, 배수구에서의 [eqn: P^32]의 수중최대농도는 [eqn: 2times10^-5}muCi/cc]이다.

[풀이] 폐액의 방사능은

[eqn: 방사능농도={순계수율 over 효율}={{4/60}over0.1}=0.67d ps/cc =1.8times10^-5}muCi/cc]

[eqn: THEREFORE ~1.8times10^-5}<2.0times10^-5]이므로 방출할 수 있다.

90. 납용기에 [eqn: 50mg의~Ra^226]이 들어 있을 때 [eqn: 1m] 거리에서 측정된 방사선량율은 [eqn: 20.6mR/h]     이다. 만약 작업실에서 같은 납용기로 [eqn: Ir^192]를 저장하기 위해 사용하려면 납용기내에     몇 [eqn: mCi]까지 저장 가능한가? 단, [eqn: Ra^226}은~0.5mm] 두께의 [eqn: Pt]로 차폐되어 있다.

[풀이] [eqn: Ra^226}~50mg=50mCi]

[eqn: 1m] 거리에서 [eqn: Ra^226]의 방사능은

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}},~~{20.6times10^-3}=0.825times{A over{1^2}}]

[eqn: THEREFORE ~A=2.5times10^-2}Ci=25mCi]

따라서[eqn: 50mCi~->~25mCi]이므로 [eqn: Pt~0.5mm+]납용기는 반가층을 의미한다.

[eqn: 50cm] 거리에서 [eqn: Ir^192]의 방사능은

[eqn: {{20times10^-3} over2}=0.48times{A over {0.5^2}},~~ THEREFORE ~A=5.21times10^-3}C=5.21mCi]

그러므로 [eqn: Ra^226}과~Ir^192]의 반가층이 같다고 가정할 때 같은 용기속에 저장 가            능한 [eqn: Ir^192]의 양은 [eqn: 5.21times2=10.42mCi]니다.

91. [eqn: Al^28}~0.8muCi]를 1분간 측정하여 얻을 수 있는 계수율의 기대값은 얼마인가? 단, 반감     기는 2.31분, 계측효율은 18%이다.

[풀이] [eqn: Al^28}은~beta]선을 방출한다.

[eqn: 0.8muCi=2.96times10^4}c ps]

따라서 계수율은

[eqn: {A_0}={2.96times10^4}times0.18=5.33times10^3}d ps]

[eqn: THEREFORE ~A={A_0} INT _{0 }^{t } {e^-lambdat}dt =-{{A_0}over lambda}[{e^-lambdat}]_0^60]

[eqn: =-{{5.33times10^3}over{0.693/(2.31times60)}}times[e^{-0.693over{{2.31times60}}t}]_0^60]

[eqn: =2.8times10^5}c ps]

92. 두께 [eqn: 4cm]의 납용기에 [eqn: Co^60}~5mCi,~{Mn^56}~10mCi]를 함께 넣었을 때 [eqn: 50cm] 거리에서     의 선량율은 얼마인가? 단, [eqn: 4cm] 두께의 납에서 조사선량율상수는 [eqn: Co^60}~:~0.18mR cdot]    [eqn: {m^2}/mCi cdot h,~{Mn^54}~:~0.11mR cdot {m^2}/mCi cdot h]이다.

[풀이] [eqn: Co^60]의 조사선량율

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}}=0.18times{5 over {0.5^2}}=3.6mR/h]

[eqn: Mn^56]의 조사선량율

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}}=0.11times{10 over {0.5^2}}=4.4mR/h]

[eqn: THEREFORE ~3.6+4.4=8.0mR/h]

93. [eqn: Co^60}(5.3y)~50muCi]과 [eqn: N i^63}(100y)~11muCi]의 방사능이 같아지는 시점은 얼마 후 인가?

[풀이][eqn: {A_Co}=50times{({1over2})^t/5.3},~~{A_{N i}}=11times{({1over2})^t/100}]

[eqn: 50times{({1over2})^t/5.3}=11times{({1over2})^t/100}]

[eqn: THEREFORE ~t=12.23y]

94. 표준시료를 측정하니 [eqn: 10+-0.039muCi]이었다. 표준시료, 시료 A, BKG의 측정시간 및      계수치가 아래와 같을 때 시료 A의 방사능 및 표준편차를 구하라.

시 료 명	계 수 치
표 준 시 료	2분, [eqn: 16,446counts]
시 료 A	5분, [eqn: 20,693counts]
BKG	10분, [eqn: 50counts]

[풀이] 표준시료의 측정값 및 표준편차

[eqn: {16,446 over 2}-{50 over 10}+-root{{16,446over{2^2}}+{50 over{10^2}}}]

[eqn: =8,218+-64cpm]

[eqn: 10+-0.039muCi={2.22times10^7}+-{8.66times10^4}dpm]

따라서 측정값의 효율은

[eqn: 효율={8,218 over{2.22times10^7}}times100%=0.037%]

그리고 표준편차에 대한 효율은

[eqn: 효율={64 over{8.66times10^4}}times100%=0.074%]

그러므로 시료 A의 방사능과 표준편차는

(1) 방사능

[eqn: ({20,694 over 5}-{50 over 10})times{100over0.037}={1.12times10^7}dpm=5.05muCi]

(2) 표준편차

[eqn: root{{20,694over{5^2}}+{50over{10^2}}}times{100over0.074}=38,891dpm=0.018muCi]

95. 반감기가 65일인 RI를 미국에서 우리나라로 수입하는데 30일이 소요될 때, 도착시 요     구되는 방사능은 [eqn: 100Ci]일 때 송부시 필요한 방사능은 몇 [eqn: Ci]인가?

[풀이] [eqn: A={A_0}{e^-lambdat},~~100={A_0}{e^{-0.693times30/65}},~~ THEREFORE ~{A_0}=137.7Ci]

96. [eqn: 1MeV의~gamma]선이 단일방향으로 [eqn: 2times10^5}gamma/{cm^2} CDOT s]의 강도를 가지고 조사되고 있다. 이     방사선의 강도가 방사선작업종사자가 주당 40시간 작업할 수 있도록 [eqn: 2.5mR/h] 이하     로 감쇄시키는데 필요한 납차폐체의 최소 두께(축적인자 고려함)는 얼마인가?

단, [eqn: 1MeV~gamma]선의 선속－선량율 환산인자는 [eqn: 1.9times10^-6}(rem/h)/(gamma/{cm^2}cdot s)]이며         [eqn: mu=0.8{cm^-1},~A=2.984,~{alpha_1}=-0.035,~{alpha_2}=0.134]이다.

[풀이] [eqn: 2times10^5}gamma/{cm^2}cdot s]를 선량율로 환산하면

[eqn: {2.5times10^5}gamma/{cm^2}cdot s times{1.9times10^-9}(rem/h)/(gamma/{cm^2}cdot s)]

[eqn: =0.38R/h=380mR/h]

따라서 축적인자를 고려하지 않을 경우 [eqn: 2.5mR/h]로 감쇠시키는데 필요한 두            께는

[eqn: I={I_0}{e^-mut},~~2.5=380{e^-0.8t},~~ THEREFORE ~t=6.28cm]

축적인자를 고려할 경우 Build-up factor는

[eqn: B(mut)=A{e^{-{alpha_1}mut}}+(1-A){e^{-{alpha_2}mut}}]

[eqn: =2.984{e^{-(-0.035)times0.8times6.28}}+(1-2.984){e^{-0.134times0.8times6.28}}]

[eqn: =2.55]

[eqn: I=B{I_0}{e^-mut},~~2.5=2.55times380times{e^{-0.8t}}]

[eqn: THEREFORE ~t=7.45cm]

97. 오염된 물질을 smear paper로 문질러 측정한 결과 [eqn: 500cpm]이었다. smear 면적을       [eqn: 100cm^2], 오염전이율 20%, 계측효율 30%라 할 때 오염도는 얼마인가? 그리고 이 물     질을 관리구역 외부로 반출이 가능한가?

[풀이] 허용표면오염도

[eqn: alpha]선을 방출하는 핵종 : [eqn: 3.7kBq/m^2]

[eqn: alpha]선을 방출하지 않는 핵종 : [eqn: 37kBq/m^2]

[eqn: 오염도={계수율 over{계측효율 times 오염전이율 times smear~면적}}]

[eqn: ={(500/60-100/60)} over{0.3times0.2times100}}=1.11dps/{cm^2}=11.1kBq/m^2]

물품의 관리구역 내에서 외부로의 반출기준은 허용표면오염도의 1/10 이하이            다. 따라서 [eqn: alpha]선을 방출하지 않는 핵종의 허용표면오염도의 1/10인 [eqn: 3.7kBq/m^2]           을 초과하므로 반출이 불가능하다.

98. BKG 계수율이 [eqn: 50cpm]이고 시료의 계측계수율이 [eqn: 80cpm]일 때 오차가 5% 이내에 들     게 하려면 계측시간을 얼마로 해야 하겠는가?

[풀이] 상대오차계수

[eqn: sigma={{({n_T}/{t_T}+{n_B}/{t_B})^1/2}over{{n_T}-{n_B}}}]

전계수시간을 늘리면, 늘어난 시간만큼 이미 측정된 전계수 [eqn: 80cpm]에 곱해주면           새로운 전계수가 된다.

[eqn: 0.05={{( {n_T}/{t_T}+{n_B}/{t_B})^1/2}over{t CDOT {n_T}-{n_B}}} ={{(80+50)^1/2}over{{t CDOT 80-50}}}]

[eqn: therefore~t=3.475m]

99. 저에너지 [eqn: beta]선원을 측정하려고 할 때 가장 적당한 계측기는?

[풀이] 액체섬광계수기(liquid scintillation counter)

시료를 직접 녹여서 사용하므로 효율이 좋으며, 특히 [eqn: H^3}나~C^14] 등 저에너지            [eqn: beta]선 방출체에 사용한다.

100. GM tube의 원리에 대해 자세히 설명하시오.

[풀이] 인가전압이 충분히 증가하면 1차전리에 의하여 생성된 전자가 다시 새로운              전자를 전리시키는 전자눈사태 현상이 발생하는 도중 전자사태의 증폭도가              극심하게 커져([eqn: 10^6]배 이상) 사실상 양극 주변의 기체 모두가 전리되는 결과             에 이르러 전압의 증가에 따른 증폭율의 증가가 현저히 둔화되는데 이 영역             을 GM영역이라 하며, GM tube는 이 영역에서 작동시키게 된다. GM영역에             서는 양극 주변의 기체 모두가 전리되므로 수집되는 전자수는 더 이상 방사             선에 의한 초기 이온쌍의 수를 반영하지 못한다. 즉, 초기 이온쌍이 10개이든             100개이든 결과는 모든 주변기체의 전리에 따르는 수가 되므로 이는 GM계             수관의 크기와 기체의 밀도에만 종속되게 된다. 다시 말해서 GM계수관의 출             력은 방사선의 종류에 따른 차이를 나타내지 못한다. 또한 GM계수관은 방전             소멸을 위해 첨가된 유기가스가 소모되기 때문에 수명이 존재하게 된다.

101. [eqn: Cd]의 열중성자흡수단면적 [eqn: 2.55times10^-24}cm^2}], 질량이 [eqn: 112amu], 밀도가 [eqn: 2.26g/cm^3]      일 때 이 [eqn: Cd]의 열중성자흡수율이 50%일 때 [eqn: Cd]의 두께는?

[풀이] 단위체적당 원자수

[eqn: N=({6.023times10^23}n/112g)times2.26g/{cm^3}={1.22times10^22}n/cm^3]

[eqn: I={I_0}{e^{-SUMt}}={I_0}{e^{-sigma N t}}]

[eqn: SUM] : 거시적 단면적

[eqn: sigma] : 흡수 단면적

열중성자 흡수율이 50%이므로

[eqn: {1over2}={e^{-{2.55times10^-24}times{1.22times10^22}times t}}}]

[eqn: THEREFORE ~t=22.28cm]

103. 어제 계측한 값(BKG 제외)이 2분 측정에 [eqn: 10,000counts]였다. 24시간이 지난 오늘       같은 조건으로 10분간 계측하니까 [eqn: 10,000counts]였다. 이 시료의 반감기는? 그리고      BKG가 10분간 [eqn: 100counts]일 때 이 시료의 표준편차는 얼마인가?

[풀이] (1) 반감기

[eqn: {N_0}={10,000 over2}=5,000cpm]

[eqn: N={10,000over10}=1,000cpm]

[eqn: N={N_0}{e^-lambdat},~~1,000=5,000{e^{-0.693times24/T}}],  [eqn: THEREFORE~ T=10.3h]

(2) 어제의 표준편차

[eqn: sigma=root{{10,000over{2^2}}+{100over{10^2}}}=50]

(3) 오늘의 표준편차

[eqn: sigma=root{{10,000over{10^2}}+{100over{10^2}}}=10]

103. 방사성고체폐기물의 소각처리법의 장․단점을 간단히 기술하시오.

[풀이] 소각처리

가연성폐기물에 적용하며, 소각처리후 남은 재는 고화처리한다.

(1) 장점

① 감용비가 크다.(약 100 정도)

② 소각결과 생성되는 재는 화학적으로 안전하여 보관 또는 처분에 적합                   하다.

(2) 단점

① 가연성폐기물에 국한되며, 소각으로 인한 연소배기중에 함유되어 있는                   방사성분진을 제거시켜야 한다.

② 소각물중에 혼입되어 있는 염화비닐 등으로부터 발생하는 부식성기체                   때문에 주요부는 내부식성 재료를 사용할 필요가 있다.

③ 기체정화계로부터 노재, 기체 세척폐수 등의 2차폐기물이 발생한다.

④ 운전경비가 많이 든다.

104. 어느 계측기의 [eqn: Tc^99m] 계측효율은 50%이다. 방사성 추적자가 [eqn: 30kg]의 어느 물질과      완전 혼합된 후 그 [eqn: 10g]을 계측시료로 취해 방사능을 계측할 때 계측치가[eqn: 1,000cpm]      이 되려면 몇 [eqn: muCi]의 [eqn: Tc^99m]을 추적자로 가해야 하는가? 단, [eqn: Tc^99m]의 화학적량은       무시한다.

[풀이] [eqn: 방사능={계수율 over 계측효율}={1,000/60over0.5}=33.3d ps=9times10^-4}muCi]

그러므로 추적자 양은

[eqn: {9times10^-4}times{{30times10^3}over10}=2.7muCi]

105. [eqn: beta,~gamma]선 측정기인 단창형 GM계수관과 [eqn: alpha]선 측정기인 [eqn: ZnS(Ag)] 섬광계수관을 보유      하고 있다. 다음에 열거한 방사성동위원소중에는 이들 검출기만을 이용할 때 측정이      곤란한 핵종이 있다. 측정이 곤란한 핵종을 선택하고 그 이유를 간단히 기술하시오.

[eqn: ({H^3},~{Co^60},~{Sr^90},~Pm^147},~{Po^210})]

[풀이] [eqn: H^3}~:~beta방출~0.0186MeV]

[eqn: Co^60}~:~beta방출~0.318MeV(gamma방출~1.173,~1.332MeV)]

[eqn: Sr^90}~:~beta방출~0.546MeV(딸핵종~{Y^90}~:~beta방출~2.28MeV)]

[eqn: Pm^147}~:~beta방출~0.225MeV]

[eqn: Po^210}~:~alpha방출~5.113MeV,~gamma방출~0.803MeV(0.0012%)]

그러므로 단창형 GM계수관은 저에너지 [eqn: beta]선 측정은 불가능하므로 위 핵종중            [eqn: H^3]는 저에너지 [eqn: beta]방출체이므로 측정이 곤란하다.

106. 단창형 GM계수관을 이용한 서베이미터로 미지시료의 강도를 측정하던중 GM계수      관의 단창을 얇은 금속(약 [eqn: 1mm] 정도의 [eqn: Al이나~Fe])으로 막았을 경우에 계수율이      현저하게 증가하였다고 한다. GM계수관의 단창을 얇은 금속으로 막았을 경우에 계      수율이 현저하게 증가할 수 있는지, 있다면 그 이유를 기술하시오.

[풀이] GM계수관은 [eqn: beta]선에 대한 효율이 좋고, [eqn: gamma]선에 대해서는 효율이 낮으므로 [eqn: gamma]            선 측정시 단창앞에 금속판으로 막아 [eqn: gamma]선과 금속판과의 상호작용으로 방출되            는 전자를 측정하여 [eqn: gamma]선을 측정하므로 비교적 높은 에너지의 [eqn: gamma]선 측정에는            GM계수관의 단창앞에 금속판으로 막을 경우 계수율이 현저하게 증가할 수             있다.

107. 비밀봉선원 취급시 시설내부의 바닥, 천정, 벽 등의 표면처리시 고려사항을 기술하      시오.

[풀이] 방사성오염대책상 건물의 내부표면은 청결을 유지하는데 도움이 되는 구조로            서 먼지 등이 쌓이기 쉬운 요철형은 피하고, 타일 등의 틈은 적어야 할 뿐아            니라 이틈은 왁스 등으로 도장하여 오염이 정체되지 않도록 하여야 한다.

(예) 실험대가 놓여지는 부분, 실험실의 구석

(1) 표면이 평탄할 것

(2) 기체 또는 액체가 침투하기 어려울 것

(3) 눈금이 있는 재료를 피할 것

(4) 교환이 용이할 것

(5) 표면에 흠이 잘 생기지 않을 것

(6) 열에 비교적 강할 것

(7) 필요시 차폐체의 중량에 견딜 수 있을 것

108. 어떤 [eqn: gamma]방출체의 핵종을 알기 위하여 MCA에 표준 [eqn: gamma]선원을 놓고 측정하였더니         [eqn: Co^57}의~122keV] 피크는 41채널에 나타났고, [eqn: Co^60}의~1,173keV] 피크는 391 channel      에 나타났다. 이 핵종의 피크가 137 channel에 나타났다면 이 핵종은 어떤 것인가?      그 핵종의 에너지와 이름을 쓰시오.

[풀이]

channel                             [eqn: y=ax+b]

[eqn: a](기울기)

[eqn: b]

energy

이상적인 MCA의 경우 채널과 에너지는 비례한다.

[eqn: 41=122a+b]      ------------------ ①

[eqn: 391=1,173a+b]    ------------------ ②

①과 ②로부터

[eqn: a=0.333,~~b=0.374]

[eqn: 137=0.333timesE+0.374,~~ THEREFORE ~E=410keV]

그러므로 핵종은 [eqn: Co^55}(411keV)]임을 알 수 있다.

109. 반도체검출기나 신틸레이션검출기의 에너지분해능에 영향을 주는 3가지 요인은?

[풀이] (1) 계측기내에서 생성된 전송자수(charge carriers)의 통계적 변동

(2) 증폭기, 전단증폭기 및 검출기자체의 전기적 잡음(electronic noise)

(3) 검출기내에서 생성된 전하의 불완전한 수집(incomplete collection)

[참고] 에너지분해능

[eqn: Resolution={FWHM over {E_p}}]

에너지분해능이 작으면 작을수록 peak의 높이는 높아지고 폭은 좁아져 에너             지가 서로 접근한 두 개의 방사선을 구별하는 능력이 좋아진다. 폭이 좁은              peak를 분해능이 좋다고 하고, 반대로 폭이 넓은 peak를 분해능이 나쁘다고             한다.

110. 대표적인 유기 신틸레이션검출기는 [eqn: beta]입자 또는 [eqn: alpha]입자의 직접검출에 일반적으로 널      리 이용되나 [eqn: gamma]선 검출기는 거의 사용하지 않는다. 그 이유에 대해 설명하시오.

[풀이] 유기 섬광물질은 주 구성원소가 탄소와 수소의 낮은 원자번호의 물질로 구성             되어 있기 때문에 [eqn: gamma]선과 반응에서 광전효과보다 Compton 산란이 주를 이룬             다. 따라서 [eqn: gamma]선 에너지 스펙트럼에서 전에너지흡수피크(total energy peak)는             잘 나타나지 않으며, Compton 연속스펙트럼이 나타난다.

이런 이유로 액체나 플라스틱 섬광검출기를 이용한 측정기는 [eqn: gamma]선 에너지 측             정에 이용되지 않는다.

111. BKG를 포함하여 측정가능 시간이 1시간일 때 측정오차가 최소인 경우에 대하여 측      정치와 오차를 보이시오. 단, BKG  계수율은 [eqn: 600cpm]이고 시료를 놓았을 때는          [eqn: 20cps]였다.

[풀이] BKG 계수율 : [eqn: 600cpm=10c ps]     측정시간 : [eqn: 1h=3,600s]

[eqn: THEREFORE ~{n_0}=({n_s}-{n_b})+-root{{{n_s}over{t_s}}+{n_b}over{t_b}}}]

[eqn: =(20-10)+-root{{20over3,600}+{10over3,600}}=10+-0.09]

112. 실효검출체적이 [eqn: 500cm^3]인 전리함이 있다. 이때 전류가 [eqn: 10^-9}A] 흐를 때 조사선량      율을 구하시오. 단, 기압 : [eqn: 750mmHg], 온도 : [eqn: 27^0}C]이다.

[풀이] 공기의 밀도 : [eqn: rho=0.001293g/cm^3]

따라서 [eqn: 500cm^3]의 체적에 대한 공기의 질량은

[eqn: m=rho times V=0.001293times500=0.6465g=6.46times10^-4}kg]

흐르는 전류가 [eqn: 10^-9}A]이므로

단위시간당 전하량은

[eqn: Q={10^-9}C/s=3.6times10^-6}C/h]

조사선량율은 기압에 비례하고, 절대온도에 반비례하므로

[eqn: {dotX}(R/h)={{dQ(C/h)} over {dm{(kg)}}}times{760over{p(mmHg)}}times{{273+DELTA T}over273}]

[eqn: ={{3.6times10^-6}over{6.46times10^-4}}times{760over750}times{{273+27}over273} =6.2times10^-3}C/kg/h]

[eqn: 1R=2.58times10^-4}C/kg]이므로

[eqn: {dotX}={{6.2times10^-3}over{2.58times10^-4}}=24R/h]

113. 포켓도시미터를 사용할 때 방사선관리 입장에서 중요한 점을 기술하시오.

[풀이] 개인피폭선량계로서 작업자가 작업중 수시로 간편하게 선량을 확인할 수 있             는 점이 기타 선랭계와 다른 점이며, 장기간의 피폭선량 측정에는 부적절한             관계로 필름배지나 열형광선량계 등과 동시에 착용하여 개인피폭선량 측정에             활용되고 있으며, 선질특성이 좋고 방향의존성이 적은 장점이 있으나, 충격              및 습도에 약한 단점이 있다.

114. 어떤 시료를 1분간 측정하여 [eqn: 100counts]를 얻었다. 이때의 참계수율을 구하여라. 그      리고 상대오차가 5% 이내로 들어가는데 필요한 계측시간은?

[풀이] (1) 참계수율과 표준오차

[eqn: {n_s}+-{sigma_s}={N over t}+-{root{N over{t^2}}}={100over1}+-root{100over{1^2}}=100+-10cpm]

(2) [eqn: 상대오차(%)={{sigma_s}over{n_s}}times100%={1over{root{{n_s}t}}}times100%]

[eqn: 5={1over{root{100t}}}times100,~~ THEREFORE ~t=4mi n]

115. [eqn: gamma]선 에너지를 측정하는 검출기인 [eqn: HPG e]와 [eqn: NaI(Tl)] spectromter의 회로도를 구성      하시오.

[풀이] (1) [eqn: HPG e] spectrometer

[eqn: HPG e] detector  Preamp.        Amp.        MCA

H.V

Power               SHA       Scaler

Supply

(2) [eqn: NaI(Tl)] spectrometer

[eqn: NaI(Tl)] scintillator  PMT      Preamp.     Amp.      MCA

H.V

Power               Discriminator      Scaler

Supply

116. [eqn: Cs^137]의 조사선량율상수를 구하시오, 단, 에너지는 [eqn: 0.662MeV]이고 방출비는 85%이다.

[풀이] 조사선량율상수

[eqn: GAMMA= 0.53SUM from i {f_i}{E_i}=0.53times0.85times0.662 =0.3R cdot{m^2}/Ci cdot h]

117. [eqn: 20MeV]의 전자선을 방출하는 전자선 가속기에서 잘못하여 2초 동안 전자선에 피폭      되었다. 전자빔의 세기는 [eqn: 10^8}개/s], 빔의 직경은 [eqn: 1cm], 손에 의한 이 전자선의 에너      지손실은 [eqn: 2MeV cdot g/cm^2]이라면 손피폭 부위에서 흡수선량은?

[풀이] 빔(beam)이 맞는 면적 : [eqn: S=pi{r^2}=3.14times(0.5^2})=0.785cm^2]

[eqn: 20MeV]의 투과 깊이 : [eqn: 20MeV/(2MeV cdot g/ {cm^2})=10g/cm^2]

피폭부분의 평균질량 : [eqn: {0.758cm^2} times{10g/cm^2}=7.85g]

[eqn: THEREFORE ~[(20MeV times{1.6times10^-6}erg/MeV) times({10^8}개/ s) ]/7.85g]

[eqn: =8.15rad=8.15times10^-2}Gy]

118. 방사선계측기 선정시 고려사항을 기술하시오.

[풀이] (1) 측정대상 방사선의 종류와 에너지의 범위

(2) 측정방법에 따른 검출기의 선택

(3) 측정한도 결정과 관련된 측정범위

(4) 계측기의 감도

(5) 방사선량, 방사선량율 측정여부 결정

119. 어떤 구역의 방사선량율 측정시 측정기의 선택 및 유의사항을 기술하시오.

[풀이] (1) 선정시 고려사항

① 방사선의 종류

② 방사선의 세기

③ 방사선의 진행방향

④ 에너지 스펙트럼

⑤ 공간 및 시간적 변화

⑥ 측정범위 및 방법

(2) 점검사항

① 교정 및 교정필증

② 외관상 이상유무

③ 배터리 점검(표준선원에 의한 조사)

④ 측정기의 검출한계 및 시간상수

(3) 고장발견시 조치사항

① 점검후 고장필증 부착

② 수리요구 및 수리

③ 검교정 실시

④ 재사용

120. 필름배지를 사용할 때 필터의 사용목적은?

[풀이] 적당한 두께의 여러 필터를 사용하여 흑화도의 에너지특성을 평탄화시켜 흑             화도에서 선량을 계산하나 흑화도 비에서 유효에너지를 판단하여 선량을 계             산한다.

(1) [eqn: beta]선 : 필터를 사용하지 않는 개방창과 필터 아래에 있는 필름의 흑화도                       차에서 선량을 측정

(2) 열중성자 : [eqn: Cd의~(n,gamma)]반응을 이용하여 [eqn: Cd와~Sn] 밑에 있는 필름의 농                            도차에서 선량을 계산

121. 밀봉 방사성동위원소의 손상여부에 대한 방법을 쓰시오.

[풀이] 밀봉선원은 이용하는 방사선의 종류와 선원의 용도에 따라 밀봉상태가 다르             다. 따라서 밀봉선원은 그 이용조건에 따라 밀봉성이 확보되어야 하고, 제조             시 및 사용중에 있어서 여러가지 시험이 행해진다.

(1) 누설시험(leak test)

① 기포시험(bubble test)

ethylene glycol과 같은 부식성이 없는 용액에 선원을 침적시킨 후 이                    용액의 외압을 대기압보다 낮게 하여 수초 내지 수분동안 관찰하여                     기포가 연속적으로 분출되면 누설 검출

② 헬륨누설시험(helium leak test)

③ [eqn: Kr^85]시험

④ [eqn: Ra]시험

[eqn: Ra]을 포함하고 있는 선원은 오래전부터 붕괴생성물인 [eqn: R n] 가스를                     활성탄과 polyethylene에 흡착시켜 누설여부를 측정

⑤ 침적시험(immersion test)

비파괴검사용 [eqn: Cs^137] 선원과 같은 염화세슘 및 유산세슘과 같은 수용                    성 화합물을 밀봉한 선원은 [eqn: 50^0}C] 수중에서 [eqn: 4sim8]시간의 침적시험 방                    법이 있다.

⑥ 문지름시험(wipe test)

선원내부에 공기틈이 없거나 불용성 화합물을 밀봉한 선원에 이용하                    는 방법

(2) 오염시험

① 침적시험(immersion test)

② 문지름시험(wipe test)

(3) 수송을 위한 시험

① 충격시험(impact test)

② 타격시험(percussion test)

③ 가열시험(heating test)

④ 침적시험(immersion test)

(4) 특수시험

① 가열시험

② 외압시험

③ 충격시험

④ 진동시험

122. 시료의 계수율이 [eqn: 3,814+-21cpm], 표준선원의 계수율이 [eqn: 3,263+-18cpm]일 때 방사능      의 비는?

[풀이] [eqn: (A+-{sigma_A}) DIV (B+-{sigma_B})=(A DIV B)+-(A DIV B)root{{{{({sigma_A}over A})^2}+({sigma_B}over B})^2}}}]

[eqn: ={3,814 over3,263}+-{3,814 over3,263} root{{{({21over3,814})^2}}+{({18over3,263})^2}}}}]

[eqn: =1.169+-(9.1times10^-3})]

123. TLD와 F.B가 주로 주선량계로 쓰이고, P.D, P.A가 보조선량계로 쓰이는 이유는?

[풀이] 주선량계는 일정기간 총피폭선량을 측정하기 위한 것이며, 보조선량계는 작업             중 수시로 선량을 확인할 수 있으나, 장기간 선량측정에는 부적절한 관계로             F.B, TLD 등과 동시에 착용하여 측정에 활용한다. 보조선량계는 주선량계의             분실, 훼손 및 판독실수 등의 보조수단으로 사용하고, 기준치의 초과피폭을              방지할 수 있다. 보조용으로 사용하는 이유는 기계적인 충격에 약하고, 선질             문제에 있어 대체로 일주기 이상의 기록보존이 힘들고, 보수가 까다로우며              측정범위가 대단히 제한되어 있으며, 얻어지는 기술정보량에 비용이 많이 소             요된다.

124. GM계수관의 불감시간, 분해시간, 회복시간에 대해 설명하여라.

[풀이] GM계수관의 동작특성

[eqn: t_d]       [eqn: tau]               [eqn: t_r]

전압변화

[eqn: (mV)]

파고선별준위

시간[eqn: (mus)]

(1) 불감시간(dead time, [eqn: t_d])

중심부근의 전장이 약화되어 뒤따라 입사한 방사선에 의한 전자눈사태가                일어나지 않는 시간

[eqn: {t_d}=100mus]

(2) 분해시간(resolving time, [eqn: tau])

출력펄스가 회복하여 파고선별준위에 도달할 때까지의 시간

[eqn: tau=100mus]

○ 계수손실 : 분해시간 이후의 방사선은 계수되지 않는다.

(3) 회복시간(recovery time, [eqn: t_r])

출력펄스가 최초의 방전펄스와 같은 크기로 될 때까지의 시간

[eqn: t_r}=1ms]

125. 단색의 광자(선스펙트럼)가 매질을 투과(충돌)하면서 연속이 되는 이유는?

[풀이] 광자가 물질과의 상호작용을 하는데 있어, Compton 산란에서 반도된 Compton             전자는 0에서 EC(Compton 흡수에너지) 사이에 연속분포한다.

○ 연속스펙트럼 : [eqn: beta^+},~beta^-], 제동복사선, 중성자선, 중성미자

126. 섬광계수기로 [eqn: alpha선,~beta선,~gamma선] 및 중성자선을 측정하려고 한다. 각각의 계수기를 선      택하고 그것을 선택한 이유를 써라.

[풀이] (1) [eqn: NaI(Tl)] : 무기결정체

활성제로서 미량의 [eqn: Tl]을 함유한 [eqn: NaI] 단결정이며, 사이즈가 큰 것이 이                 용된다. [eqn: I]를 함유하고 있기 때문에 실효원자번호가 크고 [eqn: gamma]선에 대한 검                 출효율이 좋다. [eqn: NaI]는 조해성이기 때문에 반드시 용기[금속 case[eqn: (Al)]]                 에 밀봉되어 있으며, 뒷면은 유리 또는 석영으로 된 광학창을 가진다. 용                 기내면에는 빛의 반사재인 [eqn: Al_2}{O_3},~MnO]의 가루가 채워져 있다. 따라서                 [eqn: beta]선과 같은 하전입자의 측정에는 사용할 수가 없다.

(2) [eqn: CsI(Tl)] : 무기결정체

[eqn: NaI(Tl)]보다도 실효원자번호와 밀도가 높으므로 [eqn: gamma]선에 대한 효율은 좋                 지만, [eqn: NaI(Tl)]보다 발광 강도가 작고 에너지분해능이 떨어지는 것이 단                 점이다. 이것은 조해성이 아니기 때문에 밀봉하지 않고 그대로 쓸 수 있                 고, 얇은 것은 [eqn: beta]선 등 하전입자의 측정에 사용된다.

(3) [eqn: LiI(Eu)] : 무기결정체

[eqn: Li]을 함유하고 있기 때문에 중성자측정용으로 많이 쓰인다.[eqn: {~^6}Li(n,alpha)^3}H]                반응으로 [eqn: alpha]입자에 의한 발광을 이용한 것으로서 열중성자에 대한 감도가                좋다.

(4) [eqn: ZnS(Ag)] : 무기결정체

큰 결정은 얻을 수 없고, 미세한 분말상의 박막으로 사용된다. 일반적으로                [eqn: alpha]선 검출에 가장 적합하며, 아크릴수지에 [eqn: ZnS]를 혼합시켜 성형한 것이                속중성자의 측정에 적합하다. 이것은 중성자와 수소의 충돌에서 튀어나온                되튐양자에 의한 발광을 이용한 것이다.

(5) 안트라센(anthracene) : 유기결정체

스틸벤과 함께 유기결정 신틸레이터로서 널리 사용되고 있으며, 형광효율                의 비교표준이 된다. 큰 결정은 얻기 어렵고 [eqn: beta]선 측정에 적합하다.

(6) 플라스틱신틸레이터 : 유기결정체

terphenyle 등의 섬광물질을 폴리스틸렌 속에 고용체로서 넣고 성형시킨                것으로, 가공성이 좋고 여러가지 크기와 모양이 이용된다. 얇은 것은 하전                입자용으로, 큰 것은 우주선용이나 [eqn: gamma]선용으로 사용되고 있다. 발광 감쇄                시간이 짧은 장점에 착안하여 시간관계의 측정에 잘 쓰인다. 수소를 많이                함유하고 있기 때문에 되튐양자에 의한 발광을 이용하여 속중성자 검출기                로도 쓰인다.

(7) 액체신틸레이터(liquid scintillator)

terphenyle, PPO 등 많은 형광체가 있으며, PPO를 [eqn: 4g/l] 정도의 농도로                 toluene, xylene 등의 용매에 녹인 것이다. 파장 shifter로 PPO 등을 소량                첨가하면 발광효율이 좋다. 측정시료를 이것에 용해 또는 현탁시켜 사용                하는데 시료에 따라 적당한 방법이 필요하다. 액체신틸레이터는 시료에                 따라 섬광도가 감소하는 현상이 있으며 이것을 소멸(quenching)작용이라                한다. 여러가지 원인이 있지만 결과적으로 출력파고분포가 변하여 계수효                율의 저하를 가져온다. 액체신틸레이터는 시료를 직접 녹여서 사용하므로                효율이 좋으며, 저에너지 [eqn: beta]선에 감도가 높고, [eqn: H^3},~C^14]의 측정에 매우 유                효하다.

127. 계수관이 납차폐체 안에 놓여 있고, 그 속으로 방사선이 입사할 때 방사선과 납차폐      체에 의해서 생기는 세가지 피크에 대하여 설명하여라.

[풀이] (1) photo peak

광전효과에 의한 것으로 이것은 [eqn: gamma]선의 전에너지 흡수에 대응되며, 이 위                치로부터 [eqn: gamma]선 에너지가 결정된다.

(2) sum peak

[eqn: Co^60]과 같이 2개 이상의 [eqn: gamma]선을 동시에 방출하는 경우에는 2개의 [eqn: gamma]선이                동시에 검출기에 입사하여 함께 에너지를 잃을 확률이 있으며, 이때 각각                의 [eqn: gamma]선 에너지 합에 해당하는 위치에 peak가 생긴다. 이것을 sum peak                라 한다.

(3) 후방산란 peak

[eqn: gamma]선이 검출기 이외의 장소에서 Compton 효과를 일으킨 경우에도 [eqn: gamma]선이                검출기에 입사되어 검출될 확률이 있다. 이 스펙트럼은 본래 Compton 스                펙트럼 위에 중첩되며, 특히 [eqn: 150sim250keV] 영역에 특이한 peak를 만든다.                이것을 후방산란 peak라 한다.

(4) X선 escape peak

광전효과가 일어나더라도 두께가 얇은 검출기를 사용할 경우 특성X선이                검출기 밖으로 달아날 확률이 약간 있게 되어 전흡수 peak를 주지 않는                다. 예를 들면 얇은 [eqn: NaI(Tl)] 신틸레이터를 사용하는 경우에는 [eqn: I]원자의                 K－X선이 밖으로 달아나서 [eqn: E_gamma}-28keV]에 해당하는 위치에 부차적인                   peak가 나타난다. 이것을 X선 escape peak라 한다.

128. 다음 계측기중에서 방사선의 종류 등을 측정할 수 있는 것 2개를 고르시오.

[eqn: BF_3]계수관, [eqn: ZnS(Ag),~HPG e,~Si(G e),] 액체신틸레이션계수관

[eqn: NaI(Tl)], gas flow 계수관, GM계수관

(1) [eqn: alpha]선     (2) [eqn: beta]선     (3) [eqn: gamma]선     (4) X선     (5) 중성자선

[풀이] (1) [eqn: alpha]선 : [eqn: ZnS(Ag)], gas flow 계수관

(2) [eqn: beta]선 : 액체신틸레이션계수관, GM계수관

(3) [eqn: gamma]선 : [eqn: HPG e,~NaI(Tl)]

(4) X선 : [eqn: HPG e,~NaI(Tl)]

(5) 중성자선 : [eqn: BF_3] 계수관

129. 길이 [eqn: 20cm]의 미지핵종의 [eqn: 10m]의 방사선량율이 [eqn: 2.5R/h]였다.

(1) 위의 핵종을 판단하기 위한 방법은?

(2) 위의 핵종이 만약 [eqn: Co^60]이라면 최대방사능[eqn: (Bq)]은?

[풀이] (1) 방법

① 미지핵종의 시료를 채취한다.(smear, air sampling 등)

② [eqn: HPGe] 반도체검출기, 액체신틸레이션검출기 등으로 계측한다.

③ 그 결과를 MCA 또는 scaler를 통하여 분석함으로써 핵종을 결정한다.

(2) 조사선량율과 방사능과의 관계

[eqn: {Co^60}의~GAMMA~:~1.32R cdot {m^2}/Ci cdot h]

[eqn: 조사선량율(R/h)=GAMMA{A over{r^2}},~~2.5=1.32times{A over{10^2}}]

[eqn: THEREFORE ~A=189.4Ci=7times10^12}Bq]

130. [eqn: gamma]선과 물질과의 상호작용에 관한 다음 표를 완성하시오.

상호작용	원자번호 의존성	에너지 의존성	스펙트럼 특징
(1)	(4)	(6)	(8)
(2)	(5)	[eqn: E_gamma^-1]	(9)
(3)	[eqn: Z^2]	(7)	(10)

[풀이]

상호작용	작용인자	원자번호 의 존 성	에너지의존성	스펙트럼의 특성
광전효과	원자에 구속된 전자	[eqn: simZ^5]	[eqn: simE_gamma^-3.5]	[eqn: E_gamma]에 비례하는 peak
Compton 효 과	자유전자 (외곽전자)	[eqn: simZ]	[eqn: simE_gamma^-1]	[eqn: E_gamma'] 이하에 분포하는 연속스펙트럼
전 자 쌍 생 성	원자핵의 Coulomb 장	[eqn: simZ^2]	[eqn: sim(E_gamma^-1}-1.022MeV)]	[eqn: {E_gamma},~E_gamma}-0.511MeV] [eqn: E_gamma}-1.022MeV]의 peak

131. 계수효율이 25%이고, 백그라운드 계수율이 [eqn: 2.45cpm]인 저준위 [eqn: beta]계수기로 시료를       측정하였더니 10분에 [eqn: 430counts]였다.

(1) 이 시료의 방사능[eqn: (Bq)]을 표준오차와 함께 구하여라.

(2) [eqn: 100cm^2]의 스메어법의 오염밀도[eqn: (Bq/m^2})]를 구하여라. 단, 전이율은 [eqn: 15+-3%]이다.

[풀이] (1) 시료의 계수율 : [eqn: 43cpm]

백그라운드 계수율 : [eqn: 2.45cpm]

시료의 참계수율 : [eqn: 43-2.45=40.55cpm]

따라서 계수율 및 표준오차는

[eqn: 40.55+-{root40.55}=40.55+-6.4cpm=0.68+-0.11c ps]

계수효율 25%를 고려하면

[eqn: 방사능={계수율 over 계측효율}={{0.68+-0.11}over0.25}]

[eqn: =2.72+-0.44Bq]

(2) 오염밀도

[eqn: 오염밀도={방사능 over {스메어~면적 times 오염전이율}}]

[eqn: ={2.72over{100times0.15}}=0.18{cm^2}={1.8TIMES10^3}Bq/m^2]

132. [eqn: H^3]를 측정하기 위한 계측기의 종류와 그 방법에 대하여 기술하시오.

[풀이] 시료를 보통 PPO(2.5－diphenyl oxazole), [eqn: T_p](P－terphenyl) 등의 형광용액              이나 POPOP[1.4－bis－2－(5－phenyle oxaoryl)－benzen] 등에 용해하여 방              사선과 물질과 상호작용에 의하여 방출되는 가시광선을 광전증배관(PMT)              으로 포착․계수하는 방법이다. 액체섬광계수기의 장점은 선원에 의한 자체              흡수, 후방산란이 문제되지 않으며, [eqn: 4pi]에 가까운 기하학적효율을 얻을 수               있으므로 검출효율이 높다는 것이다. 무엇보다도 선원의 자체흡수 또는 선              원으로부터 검출부에 이르는 과정에서 흡수손실이 없으므로 에너지가 낮은              [eqn: beta]선을 방출하는 핵종(특히 [eqn: H^3}나~C^14])의 방사능 측정에 널리 사용된다.

133. 검출기의 에너지분해능에 영향을 주는 3가지 중요한 원인은?

[풀이] (1) drift(계측기 동작특성 변화)

(2) random noise(검출기와 계측계통)

(3) statistical fluctuation(상호작용결과 생성된 charge carrier)와 불완전한 수집

134. 다음 용어를 설명하시오

(1) 조사선량율상수

(2) Build-up factor

[풀이] (1) 조사선량율상수

특정 핵종(특정 에너지)에서 나오는 [eqn: gamma]선원으로부터 나오는 일정 거리의                지점에 대한 조사선량단위

(2) Build－up factor

[eqn: gamma]선의 에너지, 형상, 차폐물질 및 두께 등에 의해서 변하는 차폐효과를                 나타내는 보정계수

135. [eqn: 20mCi~Co^60}이~3 cm]의 납으로 차폐되었다. [eqn: 2m] 떨어진 위치에서 작업하고 있는 사      람이 2시간 작업시 예상피폭선량은 몇 [eqn: mSv]인가? 단, 납의 반가층은 [eqn: 1.5cm]이고,        [eqn: Co^60]의 조사선량율상수는 [eqn: 2R cdot{m^2}/Ci cdot h]이다.

[풀이] 조사선량율

[eqn: {dotX}(R/h)=GAMMA{A over{r^2}}{e^-mut}]

[eqn: {dotX}=2times{{20times10^-3}over{2^2}times{e^{-0.693times3/1.5}}}=2.5times10^-3}R/h]

2시간 작업을 할 경우 예상피폭선량은

[eqn: {2.5times10^-3}times2={5times10^-3}rem=5times10^-2}mSv]

136. [eqn: 100mCi]의 수용액 [eqn: 1ml]가 들어 있는 그릇으로부터 [eqn: 1m] 떨어진 곳에서 조사선량율      을 구하시오. 단, [eqn: 1.173MeV~및~1.332MeV]의 공기질량흡수계수는 [eqn: 0.025cm^2}/g]이다.

[풀이] [eqn: dotX}(R/h)=6.6times{10^-5} phi times E times({mu_en}/rho)]

[eqn: ={6.6times10^-5}times{{100times3.7times10^7}over{4pi times{100^2}}}times(1.173+1.332) times0.025]

[eqn: =0.122R/h=122mR/h]

[참고] 선속－선량율 환산인자

선속－선량율 환산인자는 광자의 선속에서 선량율을 계산할 때 사용되는 인             자로 [eqn: GAMMA]상수의 개념과 비슷하다. 즉, 공간중에서 선속이 [eqn: phi]이고 에너지가 [eqn: E]             인 광자가 조사되고 있을 때 공기 단위질량당 흡수되는 에너지는

[eqn: {E_air}=phi(photons/{cm^2} CDOT s) times E(MeV) times 1.6times{10^-6}erg/MeV]

[eqn: times{({mu_en}over rho})_air}({cm^2}/g)]

[eqn: =1.6times{10^-6}phiE{{mu_en}over rho}~(erg/g CDOT s)]

이며, 이것을 조사선량율로 환산하면

[eqn: {dotX}={{1.6times{10^-6}phiE{({mu_en}over rho})_air}(erg/g CDOT s )times3.6times{10^3}(s/h)}over {87.7erg/g /R}}]

[eqn: =6.6times{10^-5}phi E times{({mu_en}over rho})_air}~(R/h)]

이다.

이때 [eqn: 6.6times{10^-5}E times{({mu_en}over rho})_air]를 선속－선량율 환산인자라고 한다.

137. [eqn: 1Ci~Co^60] 점선원으로부터 [eqn: 1m] 거리에서 연간선량한도 내에서 작업을 하려면 최소      한 몇 [eqn: mm]의 납으로 차폐를 해야하는가? 단, 납의 반가층은 [eqn: 10mm]이다.

[풀이] 방사선작업종사자의 연간선량한도

[eqn: 50mSv/y=5rem/y=2.5times10^-3}rem/h]

조사선량율[eqn: <=] 연간선량한도

[eqn: 1.32times{1over{1^2}}times{e^{-0.693t/10}}<=2.5times10^-3]

[eqn: THEREFORE ~t~>=~90.5mm]

138. 밀봉선원의 캡슐(capsule)로서 필요한 조건을 기술하시오.

[풀이] (1) 정상적인 사용시에 개봉 또는 파괴의 우려가 없을 것

(2) 누설, 침투 등에 의하여 내용물이 흩어져서 오염될 우려가 없을 것

(3) [eqn: beta]선의 흡수가 될 수 있는 한 적을 것

(4) 사용에 적합한 구조, 모양, 크기를 가지며, 방사능 표지, 핵종, 수량, 제조                번호 등 필요한 표시가 붙어 있을 것

(5) 기계적, 화학적 및 열적으로 충분한 강도를 가질 것

139. 서베이미터의 특성중 시간상수(time constant)에 대하여 설명하시오.

[풀이] 일정한 방사선량에 측정기기를 바르게 위치시켰을 때 일정한 판독치를 기기             가 유지하는데 필요한 시간의 측정값. 시간상수는 일반적으로 최종 판독의             [eqn: 1-e^-1]에 이르는데 필요한 시간으로 주어진다. 선량율 측정기의 시간상수는             판독을 수행하는 작업자의 피폭을 제한하고 어떤 경우에는 필요한 피폭시간             을 감소시키기 위해 작아야 한다.

140. [eqn: NaI(T l)] 섬광검출기를 [eqn: beta]선 측정에 사용할 수 없는 이유를 기술하시오.

[풀이] [eqn: NaI(T l)]은 조해성이 있기 때문에 공기에 노출시키지 못하고, 금속 case에 의             한 큰 [eqn: beta]선 측정에는 부적합하다. 또 [eqn: NaI(Tl)]은 원자번호가 높으므로 입사             한 [eqn: beta]선의 후방산란으로 결정체에서 다시 튀어나오는 경우가 많아서 에너지             에 비례한 출력펄스 파고를 얻을 수 없다.

141. [eqn: 1.332MeV~Co^60}~gamma]선을 [eqn: HPGe] 검출기로 측정하여 [eqn: FWHM=1.8keV]를 얻었다. 이       검출기의 분해능은 몇 %인가?

[풀이] 분해능(resolution)

[eqn: 분해능={FWHM over{E_p}}times100%={1.8over{1.332times10^3}}times100=0.135%]

142. TLD[eqn: (Ca{SO^4}~:~Mn,~Ca{F_2}~:~Mn,~LiF~:~Mg)중~0.1sim1MeV]의 [eqn: gamma]선에 유효선량      을 정확히 나타낼 수 있는 것과 그 이유를 기술하시오.

[풀이] 모든 형광체에서 [eqn: LiF]가 실온에서 퇴행성이 가장 낮으며 또 평균 원자번호가             낮아서 공기 또는 인체조직과 그다지 많은 차이가 나지 않기 때문에 가장 널             리 사용되고 있다. 원자번호가 높은 TLD 물질에서는 광전효과의 상호작용              확률이 커지므로 저에너지 X선이나 [eqn: gamma]선에 대한 응답이 실제보다 높게 나타             난다

143. 화학선량계의 구비조건을 기술하시오.

[풀이] (1) 비례성[eqn: (선량~ PROPTO ~화학적~변화)]이 있을 것 : [eqn: 10sim10^8}rad]

(2) 선량율에 무관할 것

(3) 방사선, 에너지, [eqn: LET]에 무관할 것

(4) 온도에 무관할 것

(5) 재현성이 있을 것

(6) 조사전․후 빛, 열, 산소 등에 대해 안정성이 있을 것

(7) 사용이 간편(크기가 소형, 제작이 용이 및 측정방법이 간단)할 것

(8) 가격이 저렴할 것

144. [eqn: 1MeV,~3MeV~gamma]선을 에너지 스펙트로미터로 분석할 때 나타나는 스펙트럼의 그림      을 그리고, 에너지 표시를 하여 설명하시오.

[풀이]

[eqn: 1MeV~gamma]선                           [eqn: 3MeV~gamma]선

K－X선 escape peak                K－X선 escape peak

photo peak                                photo peak

후방산란 peak                     후방산란 peak

double escape peak

single escape peak

[eqn: 0.5]       [eqn: 1MeV]                [eqn: 1]          [eqn: 2]  [eqn: 2.5]  [eqn: 3MeV]

145. 밀봉선원 [eqn: 100mCi~Cs^137]선원을 분실하였다. 만일 이 선원을 원거리로부터 탐색한다      면 전리함과 GM survey meter 중 어느 것을 먼저 선택하는 것이 좋고, 그 이유는      무엇인가? 이 결과 탐색중에 나타난 지시치가 [eqn: 10mR/h]이었다. 이 선원이 지표면에      노출되어 있다면 선원까지의 거리는 몇 [eqn: m]나 될까?  단, 지면에 의한 산란효과는 무      시된다. 그리고 [eqn: Cs^137]의 조사선량율상수는 [eqn: 0.33R cdot{m^2}/Ci cdot h]로 주어진다. 만일 그      림에서 보는 바와 같이 선원이 지하 [eqn: 20cm] 깊이에 묻혀 있고, 지표면에 수직한 방향      과 [eqn: 60^0] 각을 이룬 표면으로부터 [eqn: 60cm] 거리에서 측정한다면 이 측정기는 몇 [eqn: mR/h]      로 지시될까? 단, 지중에서의 반가층은 [eqn: 10cm]이라 하고, [eqn: e^-0.693}=0.5]로 한다.

지 상

지 하

[eqn: 20cm]

[eqn: 60^0]       [eqn: x] (지하에 묻힌 거리)

[풀이] (1) GM survey meter를 먼저 선택하여 원거리부터 탐색하는 것이 좋다. 그                이유는 GM계수관은 일반적으로 불감시간이 길기 때문에 근접하여 고선                량율의 [eqn: gamma]선을 측정하면 GM계수관내의 소멸기체가 충분히 제기능(즉, 연                속방전 방지)의 기능을 발휘하지 못하기 때문이다.

(2)[eqn: {dotX}(R/h)=GAMMA{A over {d^2}}]에서

[eqn: {10times10^-3}=0.33times{{100times10^-3}over {d^2}},~~ THEREFORE ~d=1.82m]

(3) [eqn: x times co s 60^0}=20,~~ THEREFORE ~x=40cm]

[eqn: {dotX}(R/h)=GAMMA{A over {d^2}e^-mux}][eqn: =0.33times{{100times10^-3}over{(0.4+0.6)^2}}times{e^{-0.693times40/10}}]

[eqn: =2.06times10^-3}R/h=2.06mR/h]

146. 분해시간 [eqn: 400mus]의 GM계수관으로 액체방사성폐기물을 측정할 때 계수손실 5% 이      하로 줄이기 위해서는 측정값이 몇 [eqn: cpm] 이상일 때 계수손실을 보정go야 하는가?

[풀이] 방사선이 한 번 계수될 때마다 분해시간 만큼 계수가 정지한다.

따라서

[eqn: n tau<=0.05,~~n times 400times10^-6}<=0.05]

[eqn: THEREFORE ~n={0.05over{400times10^-6}}=125c ps=7,500cpm]

147. 납과 콘크리트를 사용하여 [eqn: 10R/h]의 방사선세기를 [eqn: 2.5mR/h]로 줄일려고 한다면 각      각 몇 [eqn: cm] 두께가 필요한가? 단, 납과 콘크리트의 반가층은 [eqn: 1cm~및 ~5cm]이고 차폐      공간은 [eqn: 40cm]이며 가급적 콘크리트를 사용하고 부족할 때 납을 사용한다.

[풀이] [eqn: t_1] : 납차폐체의 두께     [eqn: t_2] : 콘크리트 차폐체의 두께

[eqn: {t_1}+{t_2}=40cm,~~{t_2}=40-{t_1}]

[eqn: I={I_0}{e^{-({mu_1}{t_1}+{mu_2}{t_2})}}]  [eqn: 2.5={10times10^3}e^{-0.693[{t_1}+{(40-{t_1}})/5]}}}]

양변에 자연대수를 취하면

[eqn: 8.294=0.693[{t_1}+{(40-{t_1}})/5]}}}]

[eqn: THEREFORE ~{t_1}=4.96cm,~~{t_2}=35.04cm]

148. 원자로냉각재펌프에서 방출되는 [eqn: 1MeV]의 [eqn: gamma]선을 차폐후 보수하고자 한다. 임시 납      차폐체를 사용하여 방사선세기를 1/10로 줄일려고 할 경우 다음 물음에 답하시오.       단, [eqn: 1MeV~gamma]선의 질량흡수계수 [eqn: {mu_m}=0.038cm^2}/g], 납의 밀도는 [eqn: 11.34g/cm^3]이다.

(1) 반가층을 정의하시오.

(2) 이때 필요한 납의 두께는 몇 [eqn: cm]인가?

(3) 몇 반가층 이상으로 차폐하는 것이 바람직한가?

[풀이] (1) 반가층

초기 방사선의 세기를 1/2로 감쇠시키는데 필요한 차폐체의 두께

(2) 납차폐체의 두께

[eqn: mu={mu_m}times rho=0.038times11.34=0.43cm^-1]

[eqn: I={I_0}{e^-mut},~~{1over10}={e^-0.43t},~~ THEREFORE ~t=5.36cm]

(3) 차폐

[eqn: I={I_0}{({1over2})^n},~~{1over10}={({1over2})^n},~~ THEREFORE ~n=3.32]

[eqn: HVL={0.693over mu}={0.693over0.43}=1.6cm^-1]이므로

4반가층 이상으로 차폐하여야 한다.

149. [eqn: alpha,~beta,~gamma]선에 대한 다음 물음에 답하시오.

(1) 전리능력(ionizing capability)이 큰 순서대로 나열하시오.

(2) 투과능력이 강한 것부터 순서대로 나열하시오.

(3) 동일한 방사능일 경우 내부섭취시 위험이 큰 순서대로 나열하시오.

[풀이] (1) 전리능력 : [eqn: alpha>beta>gamma]

(2) 투과능력 : [eqn: gamma>beta>alpha]

(3) 내부섭취시 위험도 : [eqn: alpha>beta>gamma]

150. X선으로 조사된 물질의 흡수선량을 측정하기 위하여 공동전리함(공기체적 [eqn: V(cm^3})]      을 측정점에 놓았더니 [eqn: Q(esu)]가 측정되었다. 측정점에 있어서의 물질의 흡수선량은      얼마인가? 단, 대기의 조건은 표준상태이며 전리함의 벽두께는 평형두께 이상이고,       매질속에서 생긴 2차전자는 공동내에는 도달하고 있지 않다고 가정한다. 또한 [eqn: W_air]      치는 [eqn: 33.7eV], 질량에너지흡수계수는 [eqn: {({mu_en}/rho)_m},~{({mu_en}/rho)_w}({m^2} cdot{kg^-1})]이다.

[풀이] [eqn: {D_m}~:~{D_w}=({mu_en}/rho)_m}~:~({mu_en}/rho)_w]

[eqn: {D_w}={J_air} cdot{W_air} cdot{S_air^w}=0.869times(Q/V)times{S_air^w}(rad)]

[eqn: THEREFORE ~{D_m}={D_w}times{{({mu_en}/rho)_m}over{({mu_en}/rho)_w}}]

[eqn: =0.869times{Q over V}times{S_air^w} times{{({mu_en}/rho)_m}over{({mu_en}/rho)_w}}~(rad)]

151. Bragge－Gray 조건을 만족하는 전리함의 충전기체 내에서 입사 방사선에 의하여       만들어진 이온상들의 전류량을 [eqn: 10^-12}A]까지 측정할 수 있는 전류계로 측정하고자       한다. 이 전리함의 벽물질에서의 흡수선량율이 [eqn: 0.1mGy/Bq]이었을 때 이 전류계로       전류량을 측정할 수 있는 지를 계산에 의하여 설명하시오. 전리함내의 충전기체의       질량은 [eqn: 0.15g], 한 개의 이온쌍을 만드는데 소비되는 평균에너지는 [eqn: 34eV] 그리고 전      리함의 벽물질과의 충전기체의 질량저지능 비는 1.03이다.

[풀이] [eqn: {D_w}=0.1mGy/Bq=0.01rad/s=1erg/g cdot s]

[eqn: W=34eV/i.p=5.44times10^-11}erg/i.p]

[eqn: {D_w}={D_g}={{i cdot W cdot{S_m}}over m}]

[eqn: 1erg/g cdot s={{i times{5.44times10^-11}erg/i.p times1.03}over0.15g}]

[eqn: THEREFORE ~i={2.67times10^9}i.p/g={4.3times10^-10}C/s=4.3times10^-10}A]

따라서 이 전류계로 전류량을 측정할 수 있다.

152. [eqn: Cs^137]로부터 방출되는 [eqn: gamma]선의 에너지는 [eqn: 0.662MeV]이다. 이 [eqn: gamma]선에 대한 공기 및 인      체 연조직의 질량에너지흡수계수는 각각 [eqn: 0.029~및~0.032cm^2}/g]이라 한다. [eqn: gamma]선의 선      속밀도가 [eqn: {10^6}gamma/cm^2}cdot s]일 때 이에 해당하는 조사선량율 및 흡수선량율을 구하시오.

[풀이] (1) 조사선량율

[eqn: {dotX}={{{phi(gamma/{cm^2}cdot s)}times E(MeV/gamma)times{1.6times10^-6}erg/MeV times ({{mu_en}/rho)_air}({cm^2}/g)}}over {87.7erg/g/R}}]

[eqn: ={1.82times10^-8}phi E {({{mu_en}over rho})_air}~(R/s)]

[eqn: ={1.82times10^-8}times{10^6}times0.662times0.029~R/s]

[eqn: ={3.5times10^-4}~R/s={9.0times10^-8}~C/kg/s]

(2) 흡수선량율

[eqn: {dotD}={{{phi(gamma/{cm^2}cdot s)}times E(MeV/gamma)times{1.6times10^-6}erg/MeV times ({{mu_en}/rho)_tissue}({cm^2}/g)}}over {100erg/g/rad}}]

[eqn: ={1.6times10^-8}phi E {({{mu_en}over rho})_tissue}~(rad/s)]

[eqn: ={1.6times10^-8}times{10^6}times0.662times0.032~rad/s]

[eqn: ={3.4times10^-4}~rad/s={3.4times10^-6}~Gy/s]

153. 플라스틱과 납이 [eqn: beta]선 차폐용으로 준비되어 있다. 이 두 물질을 이용하여 차폐체를      설계하려고 할 때 어떤 순서로 배열해야 하는가? 또한 그 이유를 설명하여라.

[풀이] (1) 먼저 플라스틱을 놓고 그 후방에 납을 배열하여 방사선을 차폐한다.

(2) [eqn: beta]선은 어떤 물질에 차단되었을 때 투과력이 강한 제동복사선을 방출하는                데, 이것은 어떤 물질의 원자번호에 비례하기 때문에 제동복사선의 발생                을 최소화하기 위해서는 가벼운 물질로 차폐하는 것이 좋다. 따라서 [eqn: beta]선                을 차단하기 위해서는 제동복사선 발생을 최소화하기 위해 먼저 가벼운                 원소로 구성된 플라스틱으로 차폐하고, 그 후방에 제동복사선을 차폐하기                위한 무거운 납을 설치하여 차폐한다.

154. [eqn: 100mCi의~Co^60] 선원을 두께 [eqn: 4.8cm]인 종이 포장지내 중심위치에 넣었다. [eqn: Co^60] 선      원이 들어있는 이 용기를 차량으로 운송할 경우, 원자력법에 따른 방사성물질의 운      반 및 포장기준에 적합여부를 계산식에 의해 확인 설명하시오. 단, [eqn: Co^60}~gamma]선에 대한      납의 반가층은 [eqn: 12mm,~100mCi~Co^60] 선원에서 [eqn: 1m] 떨어진 지점의 조사선량율상수      는 [eqn: 0.132mR cdot {m^2}/mCi cdot h]이다.

[풀이] 방사성물질의 운반제한 조건

○ 표면의 방사선량율 : [eqn: 2mSv/h] 이하

○ 표면에서 [eqn: 1m] 떨어진 위치에서의 방사선량율 : [eqn: 0.1mSv/h] 이하

(1) 선원의 표면방사선량율

「표면방사선량율 : 방사성물질의 표면으로부터 [eqn: 10cm] 떨어진 거리에서의                                   방사선량율」

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}}{({1over2})^t/T}} ={0.132times{100over{0.1^2}}times{({1over2})^4.8/1.2}]

[eqn: =82.5mrem/h=0.825mSv/h]

[eqn: THEREFORE ~0.825mSv/h~<=~2mSv/h]

이므로 운반기준에 적합하다.

(2) 선원에서 [eqn: 1m] 떨어진 곳에서의 방사선량율

[eqn: {dotX}=GAMMA{A over {r^2}}{({1over2})^t/T}} ={0.132times{100over{1^2}}times{({1over2})^4.8/1.2}]

[eqn: =0.825mrem/h={8.25times10^-3}mSv/h]

[eqn: THEREFORE ~{8.25times10^-3}mSv/h~<=~0.1mSv/h]

이므로 운반기준에 적합하다.

155. glow 곡선을 설명하시오.

[풀이] TLD의 발광량은 형광측정장치로 측정한다. 이 장치는 TLD 소자를 가열시켜             주는 부분과, 형광을 PMT로 수광․계량하는 부분으로 구성되어 있다. TLD             소자를 일정한 온도로 천천히 가열시키면, 포획중심의 에너지준위 깊이                [eqn: (0.5sim0.7eV)]에 대응한 온도로 형광을 낸다. 온도와 발광강도와의 관계를 나             타내는 그래프를 glow 곡선이라 한다.

156. 물의 온도를 [eqn: 1^0}C] 올리기 위한 흡수선량은 얼마인가?

[풀이] [eqn: D={1cal over 1g}times{4.2J over 1cal}times{1Gy over{1J/kg}}times{{{10^3}g} over1kg}=4.2times10^3}Gy]

[참고] [eqn: 1cal]란 물 [eqn: 1g]의 온도를 [eqn: 1^0}C] 올리는데 필요한 에너지이다.