III.  방사성동위원소 생산 및 이용 ............................................... 107

제1장  방사성동위원소 생산 .................................................................... 1

07

제1절  방사성핵종 생성 핵반응 .................................................................... 107

1.1 핵반응의 표시 .......................................................................................... 107

1.2 핵반응단면적 ............................................................................................ 107

1.3 핵반응에 의한 RI 제조 .......................................................................... 107

1.4 핵반응의 종류 .......................................................................................... 108

1.5 주요 핵반응별 특징 ................................................................................ 108

1.6 [eqn: 1/v] 법칙 ................................................................................................... 108

1.7 원자단면적과 동위원소단면적 ............................................................. 109

제2절  무담체 RI 제조법 ................................................................................ 109

제3절  주요 핵분열생성물 ............................................................................... 109

제4절  방사성붕괴에 의한 방사성핵종 생성 ............................................ 109

4.1 Cow System 또는 동위원소 발생기 ................................................. 109

4.2 의료용 방사성핵종 .................................................................................. 110

4.3 방사평형 .................................................................................................... 110

제5절  고비방사능 RI 제조 ............................................................................ 110

5.1 뜨거운 원자의 화학 ................................................................................ 110

5.2 반도현상을 이용한 고비방사능 RI 제조 ........................................... 110

(연습문제).......1

11

제2장  방사성동위원소의 분리 ................................................................1

15

제1절  RI 분리법의 특징 ................................................................................ 115

1.1 트레이서양의 RI 특징 ............................................................................ 115

1.2 RI 분리법의 특징 .................................................................................... 115

제2절  공침에 의한 분리법 ............................................................................ 115

2.1 공침현상 .................................................................................................... 115

2.2 공침에 의한 무담체 분리 ...................................................................... 115

2.3 무담체 RI 및 담체 .................................................................................. 115

2.4 RI 분리법 .................................................................................................. 116

(연습문제)......1

17

제3장  방사성동위원소의 이용 ............................................................... 1

20

제1절  방사성동위원소의 제조 ...................................................................... 120

제2절  RI 선택시 고려해야할 사항 9가지 .................................................. 120

제3절  이학적 이용 ........................................................................................... 120

3.1 트레이서 .................................................................................................... 120

3.2 오토라디오그래피 .................................................................................... 121

3.3 화학분석에의 이용 .................................................................................. 121

3.4 연대측정 .................................................................................................... 122

3.5 모핵종과 안정한 딸핵종의 원자비 측정 ........................................... 123

제4절  공업적 이용 ........................................................................................... 123

4.1 비파괴검사 ................................................................................................ 123

4.2 두께계 ......................................................................................................... 123

4.3 밀도계 ......................................................................................................... 124

4.4 기타 RI 기기류 ........................................................................................ 124

4.5 라디오그래피에 사용되는 선원의 필요조건 ..................................... 124

4.6 [eqn: beta]선 두께계용 선원의 필요조건 .......................................................... 125

4.7 밀봉선원의 캡슐로서 필요조건 ........................................................... 125

제5절  의료적 이용 ........................................................................................... 125

5.1 체외검사 .................................................................................................... 125

5.2 체내투여검사 ............................................................................................ 125

5.3 체외측정장치 ............................................................................................ 126

5.4 각 장기별 핵의학적 진단 ...................................................................... 126

5.5 방사선치료 ................................................................................................ 126

제6절  농학적 이용 ........................................................................................... 126

6.1 농작물의 품종개발 .................................................................................. 126

6.2 농산물 및 식품의 방사선조사에 의한 보존 및 위생화 ................ 127

6.3 농산물 영양생리 및 토양비료 연구 ................................................... 127

제7절  기초 의학·약학에의 이용 ................................................................ 127

7.1 미량생체분석 정량 .................................................................................. 127

7.2 수용체 연구에의 이용 ............................................................................ 127

7.3 단백질 화학에의 이용 ............................................................................ 128

7.4 약물대사 연구에의 이용 ........................................................................ 128

(연습문제).......1

29

III.  방사성동위원소 생산 및 이용

제1장  방사성동위원소(RI) 생산

제1절  방사성핵종(RI) 생성 핵반응

1.1 핵반응의 표시

[eqn: X(a,b)Y]

1.2 핵반응단면적(Cross Section, [eqn: sigma])

[eqn: N_t] : 표적원자수

[eqn: phi(n/{cm^2} CDOT s)] : 열중성자속밀도

[eqn: sigma(ba rn)] : 반응단면적,  [eqn: 1b arn={10^-24{cm^2}}]

[eqn: lambda({s^-1})] :생성핵종 붕괴상수

[eqn: t(s)] : 조사시간

미소시간 [eqn: d t] 동안에 일어나는 반응수 [eqn: dN]은

[eqn: dN={N_t}phi sigma dt]

(1) 생성핵종이 안정핵종인 경우

반응수와 생성핵수가 같으므로 [eqn: t] 시간 반응할 경우에

[eqn: N={N_t}phi sigma t]

(2) 생성핵종이 방사성일 경우

핵반응이 일어날 동안에도 붕괴하므로

[eqn: N=int from 0 to t {N_t}phi sigma{e^-lambdat}dt ={N_t}phi sigma{{(1-{e^-lambdat})}over lambda}]

붕괴상수를 반감기로 나타내고, 표적핵의 존재비[eqn: theta]를 고려하면

[eqn: therefore~A=lambda N={N_t}phi theta sigma(1-e^{lambdat}) ={N_t}phi theta sigma(1-e^{-0.693t/T}})]

(3) 포화계수(saturation factor)

① [eqn: t -> INF 일~때,~1-e^{-0.693t overT}=1]

② [eqn: t -> 0일~때,~1-e^{-0.693t overT}approx1-(1-{0.696t over T})={0.693t over T}=lambdat]

[eqn: [cf~:~lim from { x -> 0 } {e^-x}=1-x+{{x^2}over 2!}}-{{x^3}over 3!}+··· APPROX 1-x]]

(4) 포화방사능 : [eqn: {A_s}=N phi theta sigma~(t->inf)]

1.3 핵반응에 의한 RI 제조

[eqn: X~+~a~->~Y~+~b~+~Q,~~또는~X(a,b)Y]

(1) [eqn: Q]값 : [eqn: Q=[({M_X}+{M_a})-({M_Y}+{M_b})]{c^2}]

(2) 발열반응 : [eqn: Q>0]

(3) 흡열반응 : [eqn: Q<0]

(4) 문턱에너지(threshold energy, [eqn: {E_th}])

핵반응을 일으키는데 필요한 최소의 입사입자 운동에너지

[eqn: {E_th}=vert -Q vert {{{M_X}+{M_a}}over{M_X}}]

(5) 입사입자 : 하전입자, 중성자[eqn: (n)], 광자[eqn: (gamma)] 등

(6) 하전입자 : 양성자[eqn: (p)], 중양자[eqn: (d)], [eqn: alpha]입자, [eqn: ~_2^3}He] 등

(7) 중성자원 : 원자로, 중성자 발생장치, RI 중성자원

① 원자로의 특징

ⓐ 가장 강력하고 안정한 중성자원이다.

ⓑ[eqn: {10^12} SIM{10^15}n/{cm^2} CDOT s]의 선속이 얻어진다.

② 중성자 발생장치

[eqn: {~^3}H(d,n)^4}He]에 의해 [eqn: 14MeV]의 중성자를 발생시킨다.

③ RI 중성자원

ⓐ[eqn: {~^241}Am-Be,{~^226}Ra-Be,{~^239}Pu-Be,{~^124}Sb-Be] 선원 등

ⓑ[eqn: {~^252}Cf(T=2.6y)] : 자발핵분열

1.4 핵반응의 종류

질량수 변화 원자번호 변화	１3	１2	１1	0	／1	／2	／3
／2				[eqn: (alpha,4n)]	[eqn: (alpha,3n)]	[eqn: (alpha,2n)]	[eqn: (alpha,n)]
／1		[eqn: (p,3n)]	[eqn: (p,2n)]	[eqn: (p,n)] [eqn: (d,2n)]	[eqn: (p,gamma)] [eqn: (d,n)]	[eqn: (alpha,np)]	[eqn: (alpha,p)]
0			[eqn: (gamma,n)] [eqn: (n,2n)]	표 적
１1	[eqn: (p,alpha)]	[eqn: (d,alpha)]	[eqn: (gamma,p)]	[eqn: (n,p)]
１2	[eqn: (n,alpha)]

1.5 주요 핵반응별 특징

(1)[eqn: {~^59}Co(n,gamma)^60}Co] : 열중성자[eqn: (0.025eV)]에 의해 일어난다.

(2)[eqn: {~^18}O(p,n)^18}F] : 중에너지[eqn: (10MeV~까지)] 양성자에 의해 일어난다.

(3)[eqn: {~^238}U(n,2n)^237}U] : 속도가 빠른(고 에너지) 중성자에 의해 일어난다.

(4)[eqn: {~^14}N(n,p)^14}C,{{~^32}S(n,p)^32}P] : [eqn: 0.1MeV SIM 수MeV]에서 일어난다.

(5)[eqn: {{~^6}Li(n,alpha)^3}H},{{~^10}B(n,alpha)^7}Li}] : 높은 에너지의 중성자에 의해 일어난다.

(예)[eqn: {~^27}Al(n,alpha)^24}Na]

1.6 [eqn: 1/v] 법칙

중성자는 하전되지 않고 중성이어서 원자핵에 의해 반발되지 않아서 핵에 들            어갈 수 있다. 특히 열중성자는 원자핵에 포획되기 쉽기 때문에 [eqn: (n,gamma)] 반응단면적      은 크다. 많은 종류의 RI가 [eqn: (n,gamma)]반응에 의해 제조되는 이유는 이 때문이다.

열중성자의 반응단면적은 중성자의 속도가 클수록 속도 [eqn: v]에 반비례해서 작아 진다.      이는 중성자가 핵근처를 통과하는 시간이 [eqn: 1/v]에 비례하여 짧아져 포획되기 어렵기      때문이다.

○ 핵반응단면적 : [eqn: sigma~ PROPTO~{1 over v}]

1.7 원자단면적과 동위원소단면적

원자단면적Ａ동위원소단면적×동위원소존재비

[eqn: {~^121}Sb에~대한~(n,gamma)~단면적~:~5.7b]

[eqn: {~^123}Sb에~대한~(n,gamma)~단면적 ~:~3.9b]

[eqn: {~^121}Sb~:~^123}Sb=57.25%~:~47.25%] 일 때

(1)[eqn: ~^121}Sb(n,gamma)] 반응단면적 : [eqn: 5.7times{57.25 over100}=3.3b]

(2)[eqn: ~^123}Sb(n,gamma)] 반응단면적 : [eqn: 3.9times{42.75 over100}=1.7b]

(3) [eqn: Sb] 전체에 대한 단면적 : [eqn: 3.3b+1.7b=5.0b]

제2절  무담체 RI 제조법

○ [eqn: (n,alpha),~(d,p),~(n,2n),~(gamma,n)]반응으로 생성되는 RI는 표적원자에 의해 희석됨으      로 무담체 RI가 생성되지 않는다.

○ [eqn: (d,n),~(d,2n),~(d,alpha),~(n,p),~(n,f)]반응으로 생성되는 RI 핵종은 표적원자와 다      름으로 표적으로부터 화학적으로 분리될 수 있다. 따라서 이들 반응으로 생성된 RI      는 표적원자에 의해 희석되지 않아 무담체(carrier free) RI가 된다.

제3절  주요 핵분열생성물

[eqn: beta^-]         [eqn: beta^-]

○[eqn: {~_28^90}Sr~~~->~~~{~_29^90}Y~~~->~~~{~_30^90}Zr]

[eqn: 28.8y]        [eqn: 64h]

[eqn: beta^-]            [eqn: gamma]

○[eqn: {~_55^137}Cs~~~->~~~{~_56^137m}Ba~~~->~~~{~_56^137}Ba]

[eqn: 30y]          [eqn: 2.55mi n]

[eqn: beta^-]            [eqn: gamma]

○[eqn: {~_42^99}Mo~~~->~~~{~_43^99m}Tc~~~->~~~{~_43^99}Tc]

[eqn: 66h]           [eqn: 6.0h]

[eqn: beta^-]            [eqn: gamma]

○[eqn: {~_53^131}I~~~->~~~{~_54^131m}Xe~~~->~~~{~_54^131}Xe]

[eqn: 8.0d]           [eqn: 11d]

제4절  방사성붕괴에 의한 방사성핵종 생성

4.1 Cow System 또는 동위원소 발생기(RI Generator)

(1) 방사평형에 있는 장반감기 핵종으로부터 그 붕괴생성물인 딸핵종을 마치 우유짜         듯이 반복하는 밀킹법으로 얻을 수 있다. 이와 같은 모핵종과 딸핵종의 조합을          cow system 또는 동위원소발생기(isotope generator)라 한다.

(2) RI 발생기는 RI 제조 장소로부터 멀리 떨어져 있는 곳까지 단반감기 RI를 쓸 수         있게 한다.

모 핵 종	반 감 기	딸 핵 종	반 감 기
[eqn: Mg^28] [eqn: Ar^42] [eqn: G e^68] [eqn: Y^87] [eqn: Sr^90] [eqn: Mo^99] [eqn: Cs^137] [eqn: Ba^140]	[eqn: 20.9h] [eqn: 33y] [eqn: 271d] [eqn: 80.3h] [eqn: 28.8y] [eqn: 66h] [eqn: 30y] [eqn: 13d]	[eqn: Al^28] [eqn: K^42] [eqn: Ga^68] [eqn: Sr^87m] [eqn: Y^90] [eqn: Tc^99m] [eqn: Ba^137m] [eqn: La^140]	[eqn: 2.24mi n] [eqn: 12.4h] [eqn: 1.14h] [eqn: 2.81h] [eqn: 64h] [eqn: 6h] [eqn: 2.5mi n] [eqn: 1.7d]

4.2 의료용 방사성핵종

(1) 인체에 방사선 피폭량을 극소화하기 위하여 단반감기의 것이 사용된다.

(2) 대표적 RI : [eqn: {Tc^99m}~[{Mo^99}(T=66h)~->~{Tc^99m}(T=6h)]]

4.3 방사평형

(1) 영속방사평형

① 조건 : [eqn: {T_1}>>{T_2}~또는~{lambda_1}<<{lambda_2}]

② 딸핵종의 방사능 : [eqn: {N_1}{lambda_1}={N_2}{lambda_2},~{A_1}={A_2}]

즉, 딸핵종의 방사능은 모핵종의 반감기에 따라 붕괴한다.

(2) 일시(과도)방사평형

① 조건 : [eqn: {T_1}>{T_2}~또는~{lambda_1}<{lambda_2}]

② 딸핵종의 방사능

[eqn: {N_1}{lambda_1}={N_2}({lambda_2}-{lambda_1}),~{A_1}={A_2}-{N_2}{lambda_1},~therefore{A_2}={A_1}+{N_2}{lambda_1}]

즉, 딸핵종의 방사능은 모핵종의 방사능보다 [eqn: {N_2}{lambda_1}]만큼 더 크다.

제5절  고비방사능 RI 제조

5.1 뜨거운 원자(Hot Atom)의 화학

[eqn: {C_2}{H_5}I]를 열중성자 조사하고 분액깔대기에 물을 넣어 흔들고 나면 대부분의 방사      성요드는 물층으로 옮아온다.[eqn: {~^127}I(n,gamma)^128}I]에 의해 [eqn: gamma]선이 방출된다. 이때 [eqn: gamma]선은 높      은 에너지를 가져 생성하는 [eqn: I^128]은 반도(recoil)되며, 이때 [eqn: I^128]을 뜨거운 원자 또는       반도원자라 한다.

○ 반도에너지

[eqn: {E_recoil}={{537{E_gamma^2}}over M}~(MeV)]

[eqn: M] : 반도원자의 질량[eqn: (u)]

[eqn: {E_gamma}] : [eqn: gamma]선 에너지[eqn: (MeV)]

5.2 반도현상을 이용한 고 비방사능 RI 제조

(1) 고 비방사능 RI 제조 반응

[eqn: (n,p),~(n,alpha)], 농축표적, 뜨거운 원자를 이용한다.

(2) 단순한 [eqn: (n,gamma)]반응에 의해서는 생성 방사성원자가 표적원자에 의해 희석되기 때          문에 비방사능이 낮은 RI만 얻어진다.

(3) 뜨거운 원자 효과에 의한 고 비방사능 RI 제조 반응

[eqn: (n,gamma),~(gamma,n),~(n,2n),~(d,p)]

(4) 고 비방사능의 RI 제조를 위한 뜨거운 원자 효과의 조건

① 생성핵은 반도되어 화학결합을 완전히 끊어야 한다.

② 반도에 따른 생성핵은 다른 원자와 재결합하지 말아야 한다.

③ 생성핵은 비방사성 표적원자와 교환되지 말아야 한다.

④ 반도 생성핵과 표적원자의 분리가 용이해야 한다.

[ 연 습 문 제 1]

1. 아래 핵반응중 표적핵에 의해 생성핵이 희석되어 그 생성핵의 비방사능을 높이기 곤    란한 것은?

가. [eqn: (n,p)]       나. [eqn: (n,gamma)]       다. [eqn: (n,alpha)]       라. [eqn: (d,n)]

[해답] 나

[참고] 단순한 [eqn: (n,gamma)]반응에 의해서는 생성 RI 핵종이 표적핵종에 의해 희석되기 쉽다.

2. 다음중, 같은 형식의 핵반응으로 제조되는 핵종의 조합으로 맞는 것은?

가. [eqn: Cs^137},~Co^60]      나. [eqn: N i^63},~Kr^85]      다. [eqn: H^3},~C^14]      라. [eqn: Co^60},~Ir^192]

[해답] 라

[참고][eqn: {~^59}Co(n,gamma)^60}Co,{~^191}Ir{(n,gamma)^192}Ir]

3. 다음 기술중, 틀린 것을 골라라.

가. 핵반응로 생성하는 방사성핵종의 반감기를 [eqn: T]라 하면 [eqn: T] 시간의 중성자조사로 생        성되는 방사능은 포화방사능의 약 75%가 된다.

나. 상온에서 열중성자의 에너지는 약 [eqn: 0.025eV]이다.

다. [eqn: C^14]는 우주선에 의한 [eqn: (n,p)]반응으로 인해 자연계에 존재한다.

라. [eqn: C^14]는 가속기에 의해 생산되면 반감기는 약 2분이다.

[해답] 가

[참고] [eqn: A=n sigma phi(1-{e^{-lambdat}})=n sigma phi(1-{e^{-0.693T/T}})=0.5n sigma phi]

[eqn: THEREFORE ~0.5times100=50%]

4. 다음중, [eqn: P^32]를 생성하는 핵반응이 아닌 것은?

가.[eqn: {~_15^31}P(n,gamma)_15^32}P]     나.[eqn: {~_16^32}S(n,p)_15^32}P]   다.[eqn: {~_17^35}Cl(n,alpha)_15^32}P]   라.[eqn: {~_15^32}P(alpha,p)_15^32}P]

[해답] 라

[참고][eqn: {~_15^32}P(alpha,p)_16^32}S]

5. 방사성핵종 [eqn: {C^14},{Kr^85},{Ga^67},{Au^198}] 등에 대한 제법중, 맞는 것은?

		가	나	다	라
A	가속기에 의한 것	[eqn: C^14]	[eqn: C^14]	[eqn: Ga^67]	[eqn: Au^198]
B	[eqn: (n,gamma)]반응에 의한 것	[eqn: Tc^99m]	[eqn: Tc^99m]	[eqn: Au^198]	[eqn: C^14]
C	[eqn: (n,p)]반응에 의한 것	[eqn: Ga^67]	[eqn: Au^198]	[eqn: C^14]	[eqn: Kr^85]
D	[eqn: (n,f)]반응에 의한 것	[eqn: Au^198]	[eqn: Tc^99m]	[eqn: Kr^85]	[eqn: Ga^67]

[해답] 다

6. 방사성동위원소의 생산에 적용되는 기본식에서 포화계수는 [eqn: 1-e^-lambdat]이다. 중성자조사    시간이 [eqn: t APPROX 0와~t -> INF]일 때 포화계수는?

가. [eqn: lambdat,~1]    나. [eqn: 1-lambdat,~lambdat]    다.[eqn: 1,~e^-lambdat]    라. [eqn: lambdat,~e^-lambdat]

[해답] 가

[참고] [eqn: lim from { t -> 0 } {e^-lambdat}~ APPROX~1-lambdat],  [eqn: lim from { t -> INF } {e^-lambdat}~ APPROX~0]

7. 방사선원으로 사용되는 방사성핵종중, 그 제조법과 이용법이 맞게 조합된 것은?

가. [eqn: Cs^137]  [eqn: Cs]의 중성자조사  [eqn: gamma]선원

나. [eqn: Sr^90]   F.P에서 분리     [eqn: beta]선원

다. [eqn: Co^60]  [eqn: Co]의 중성자조사  [eqn: beta]선원

라. [eqn: Ir^192]  [eqn: Ir]의 중성자조사   [eqn: beta]선원

[해답] 나

[참고] [eqn: Sr^90]은 F.P에서 분리되며 [eqn: Sr^90] 및 딸핵종 [eqn: Y^90]은 강한 [eqn: beta]선 에너지를 내므로            자체적으로 [eqn: beta]선원이 된다.

8. 아래중, 표적을 진한 황산으로 산화분해시켜 증발·건고한 다음 [eqn: 8N] 염산산성용액으    로 한 경우 이소프로필에텔을 써서 추출함에 따라 무담체 상태로 생성핵종이 얻어질     수 있는 것은?

	표 적	핵반응	생성핵종
가	[eqn: Co]	[eqn: (n,alpha)]	[eqn: Co^60]
나	[eqn: Co]	[eqn: (n,2n)]	[eqn: Co^58]
다	[eqn: Fe]	[eqn: (alpha,n)]	[eqn: N i^59]
라	[eqn: S]	[eqn: (n,p)]	[eqn: P^32]

[해답] 다

[참고] 라 : 유황은 유기용매에 추출되기 힘들다.

9. 아래 RI 핵종의 제법에 관한 조합중, 바른 것은?

	[eqn: (n,gamma)]반응	[eqn: (n,f)]반응	하전입자반응
가	[eqn: C^14]	[eqn: I^131]	[eqn: Ga^67]
나	[eqn: I^131]	[eqn: Au^198]	[eqn: Tc^99m]
다	[eqn: I^125]	[eqn: I n^111]	[eqn: Xe^133]
라	[eqn: Au^198]	[eqn: Xe^133]	[eqn: T l^201]

[해답] 라

[참고] (1) [eqn: (n,gamma)~:{~^130}Te(n,gamma)^131}Te,~{Te^131}({beta^-})~->~I^131]

[eqn: {~^98}Mo(n,gamma)^99}Mo,~{Mo^99}({beta^-})~->~Tc^99m]

(2) [eqn: (n,f)~:~{Xe^133}]

(3) 하전입자반응 :[eqn: {~^123}Sb(alpha,2n)~^125}I,~{~^64}Zn(alpha,n)^67}Ga]

(4) [eqn: (n,p)~:{~^14}N(n,p)^14}C]

10. 다음 도표에서 표적핵이 [eqn: (X)]에 생성되는 반응은 어느 것인가?

	[eqn: A-1]	[eqn: A]	[eqn: A+1]
[eqn: Z+1]		[eqn: (p,n)]
[eqn: Z]	[eqn: (gamma,n)]	표적핵	[eqn: (X)]
[eqn: Z-1]

가. [eqn: (n,alpha)]    나. [eqn: (d,p)]    다. [eqn: (gamma,p)]    라. [eqn: (p,n)]

[해답] 나

11. 영속방사평형과 일시방사평형에 대해 간략하게 기술하시오.

[풀이] (1) 영속방사평형

① 조건 : [eqn: {T_1}>>{T_2}~또는~{lambda_1}<<{lambda_2}]

② 딸핵종의 방사능 : [eqn: {N_1}{lambda_1}={N_2}{lambda_2},~{A_1}={A_2}]

즉, 딸핵종의 방사능은 모핵종의 반감기에 따라 붕괴한다.

(2) 일시(과도)방사평형

① 조건 : [eqn: {T_1}>{T_2}~또는~{lambda_1}<{lambda_2}]

② 딸핵종의 방사능

[eqn: {N_1}{lambda_1}={N_2}({lambda_2}-{lambda_1}),~{A_1}={A_2}-{N_2}{lambda_1},~therefore{A_2}={A_1}+{N_2}{lambda_1}]

즉, 딸핵종의 방사능은 모핵종의 방사능보다 [eqn: {N_2}{lambda_1}]만큼 더 크다.

12. [eqn: gamma]선 에너지 [eqn: 4MeV], 원자질량 [eqn: M=100u]인 때의 반도에너지를 계산하여라.

[풀이] [eqn: {E_recoil}={{537{E_gamma^2}}overM}={{537times{4^2}}over100}=85.92MeV]

13. 다음 방사성핵종과 가장 관련이 있는 핵반응을 보기에서 고르시오.

(1) [eqn: C^14]       (2) [eqn: Cf^252]       (3) [eqn: Co^60]       (4) [eqn: U^235]

<보기> A : 열중성자 핵분열, [eqn: (n,f)]반응    B : [eqn: (n,p)]반응

C : 열중성자 포획, [eqn: (n,gamma)]          D : 광핵반응

E : 자발핵분열                     F : [eqn: (d,n)]

[풀이] (1) B    (2) E    (3) C    (4) A

14 방사성핵종중, [eqn: U^235]의 핵분열 반응으로 생성되는 핵종 2가지를 적어라.

[풀이] [eqn: {Sr^92},~{Xe^142}]

[참고] [eqn: {U^235}+n->{Sr^92}+{Xe^142}+2n+Q(200MeV)]

15. 방사화단면적 [eqn: sigma]의 원자 [eqn: n]개를 열중성자속밀도 [eqn: phi(n/{cm^2} CDOT s)]에서 [eqn: t]초간 조사할 때     생성방사능[eqn: (dp s)]를 나타내는 식을 적어라.

[풀이] 미소시간 [eqn: d t] 동안에 일어나는 반응수 [eqn: dN]은

[eqn: dN={N_t}phi sigma dt]

(1) 생성핵종이 안정핵종인 경우

반응수와 생성핵수가 같으므로 [eqn: t] 시간 반응할 경우에

[eqn: N={N_t}phi sigma t]

(2) 생성핵종이 방사성일 경우

핵반응이 일어날 동안에도 붕괴하므로

[eqn: N=int from 0 to t {N_t}phi sigma{e^-lambdat}dt ={N_t}phi sigma{{(1-{e^-lambdat})}over lambda}]

붕괴상수를 반감기로 나타내고, 표적핵의 존재비[eqn: theta]를 고려하면

[eqn: therefore~A=lambda N={N_t}phi theta sigma(1-e^{lambdat}) ={N_t}phi theta sigma(1-e^{-0.693t overT}})]

제2장  방사성동위원소의 분리

제1절  RI 분리법의 특징

1.1 트레이서양의 RI 특징

(1) 트레이서양 : [eqn: 10^-10}mol] 이하의 양

(2) 트레이서양의 RI 특징

① 보통의 원소에 비해 전혀 다른 거동을 나타내는 경우가 많다.

② 물에 녹인 경우 진용액(true solution)의 성질을 보이지 않고 라디오콜로이드             의 성질을 나타낸다.

1.2 RI 분리법의 특징

(1) 극미량을 분리할 수 있다.

(2) 전체 양의 완전분리보다는 시료 일부에 대한 신속·간편한 분리가 더 중요하다.

(3) 방사선 피폭량 감축을 위한 대책이 필요하다.

(4) 라디오콜로이드의 생성으로 인한 흡착현상이 분리정제를 방해한다. 즉, RI의 극          미량 분리에서는 일반적인 분리와는 달리 특별한 거동이 관찰된다. 이를 극복하          기 위한 방안으로는 carrier를 첨가한다.

제2절  공침에 의한 분리법

2.1 공침현상

RI의 화학적인 양은 일반적으로 극히 작아 침전제를 가하더라도 침전되지 않으므로      여기에 담체(carrier)를 가하고 그 담체를 침전시키면 RI는 담체와 함께 침전하게 되      는데 이 현상을 공침이라 한다.

2.2 공침에 의한 무담체 분리

(1) 1단계 : 목적 RI와는 다른 형태의 담체(비동위원소 담체)를 가해서 목적 RI를 공                 침시켜 분리하고 나서 가한 담체를 RI로 부터 분리·제거한다. 담체는                  RI 공침을 높게 할 수 있고 RI와 분리하기 용이한 것으로 선정해야 한다.

(2) 2단계 : RI와 담체를 분리하기 위해서는 용매추출, 이온교환, 공침 등의 방법이                 있다.

2.3 무담체 RI 및 담체(Carrier)

(1) 무담체 RI : 비방사능이 최대인 상태의 RI

(2) 무담체 RI [eqn: 1muCi]의 무게

[eqn: A=1muCi=3.7times{10^4}dps=lambdaN={0.693 over T}times{W over M}times{N_A}]에서

[eqn: therefore~W={{3.7times{10^4}}over{0.693times{N_A}}}times{T times M} =8.854times{10^-20}T timesM~(g)]

(3) 담체(carrier)

무담체 RI가 극미량이어서 취급의 어려움으로 취급하기 쉽게 하기 위해서 가하          는 RI와 비슷하거나(비동위원소담체) 또는 완전히 같은(동위원소담체) 안정동위          원소 또는 유사화합물을 말한다. 담체는 침전목적으로만 가하지 않고 용액쪽에          남기기 위해서도 가할 수있다.

① RI 원소와의 유사성 여부에 따른 분류

ⓐ 동위원소담체 : 담체가 목적 RI의 안정동위원소인 경우이다.

ⓑ 비동위원소담체 : 담체가 목적 RI의 불안정동위원소인 경우이다.

(예)[eqn: {~^140}Ba^2+]에 [eqn: BaCl_2]를 가해서 균일 용액으로 하고 [eqn: SO_4^2-]를 가하면                      [eqn: BaSO_4]가 침전한다. [eqn: Ba^140]은 [eqn: Ba^2+]와 같이 행동하며 [eqn: BaSO_4]의 침                     전에 균일하게 들어가 침전된 [eqn: Ba^140]의 백분율(%)은 침전한 전체                      [eqn: Ba] 담체와 같은 백분율(%)이 된다. 이때 [eqn: Ba]는 [eqn: Ba^140]에 대해서는                     동위원소담체이며 [eqn: La^140]([eqn: Ba^140]의 딸핵종)에 대해서는 비동위원소담                     체가 된다.

② RI 분리조작에 입각한 분류

ⓐ 유지담체(hold１back carrier)

[eqn: Sr^90]과 [eqn: Y^90]은 흔히 방사평형상태로 공존할 수 있는데 이때 [eqn: Sr^90]의 양에                비해 [eqn: Y^90]의 양은 극히 작다. 여기에 [eqn: Fe^3+]를 가하고 [eqn: NaOH]를 가해                    [eqn: Fe(OH)_3] 침전을 만들어 [eqn: Y^90]을 공침시켜 분리할 때 비방사성 [eqn: Sr^2+]를                 담체로 가해두면 [eqn: Sr^90]은 용액에 남는다. 이때 가해준 동위원소담체를 유                지담체(hold-back carrier)라 한다.

ⓑ 스캐벤져(scavenger)

목적 RI를 용액중에 남기고 목적하지 않는 RI를 침전시켜 제거할 목적                 으로 가하는 담체는 청소역할을 한다하여 스캐벤져(scavenger)라 한다.                 [eqn: Fe(OH)_3]를 만들어 불순물 RI를 제거할 때 [eqn: Fe^3+]는 스캐벤져이다.

스캐벤져는 유지담체와 정반대로 작용한다고 할 수 있다.

ⓒ 콜렉타(collector)

2.4 RI 분리법

(1) 공침법

목적으로하는 방사성핵종과는 동위원소 관계가 아닌 적당한 운반체(공침제)를           가하여 목적하는 방사성핵종을 공침시켜 분리하는 제1단계와 가한 운반체를 방          사성핵종으로부터 분리제거하는 제2단계가 있다.

(2) 용매추출법

몇 가지 방사성핵종을 함유하는 수용액을 분액깔대기에 옮기고 이들의 수용액과          섞이지 않는 유기용매(벤젠, 톨루엔, 사염화탄소, 이소프로필에텔 등)를 가해 흔          들어 혼합한 다음 가만히 세워 물층과 유기용매층으로 갈라지게 된다. 이때 특          정 방사성핵종이 유기상으로 이동하도록 조건을 정하고 추출·분리하는 방법

① 분배비 : 유기상과 수상에서의 방사성핵종의 분배를 나타내는 수치

[eqn: D={{C_0}over{C_w}}]

② 추출율 : 방사성핵종이 어느정도로 유기상에 추출되었는가를 나타내는 수치

[eqn: E={D over{{D+{{V_w}over{V_0}}}}}]

수상과 유기상의 부피 [eqn: V_w]와 [eqn: V_0]를 거의 같게해서 추출하는 것이                       일반적이다.

[eqn: therefore~E={D over{D+1}}]

③ 분리예 :[eqn: ~^131}I^-]의 용매추출

[eqn: {~^131}I^-]을 용매추출하려면 산성용액으로 하여 [eqn: NaNO_2] 용액이나 또는 [eqn: {H_2}O_2]              수용액을 가해[eqn: {~^131}I_2]로 유리시킨다.(이때 만약[eqn: {~^127}I^-]가 담체로 첨가된 경우             라면 황갈색으로 변하여 전분용액을 청자색으로 변하게 할 것이다) [eqn: CCl_4]나             [eqn: CHC l_3]를 가해서 흔들면[eqn: {~^131}I_2]는 유기용매층에 추출된다. 단, 이 경우[eqn: {~^131}I_2]             의 승화에 의한 손실방지 및 안전관리에 유의해야 한다.

(3) 이온교환수지에 의한 분리법

이온교환수지란 이온교환되는 산성기[eqn: (S{O_3}H,~C{O_2}H~등)] 또는 염기성기               [eqn: (-N{H_2},~4가~암모늄염~등)]를 갖는 불용성 합성수지이다.

① 양이온교환수지

용액중의 양이온을 잡아서 자신이 갖고 있는 양이온을 교환·방출하는 성질             이 있다.[eqn: (R-H~:~양이온교환수지)]

[eqn: R-H~+~NaCl~->~RNa~+~HCl~({H^+}와~{Na^+}의~교환)]

ⓐ 강산성 양이온교환수지 : [eqn: R-S{O_3}H]

ⓑ 약산성 양이온교환수지 : [eqn: R-C{O_2}H]

① 음이온교환수지

용액중의 음이온을 잡아서 자신이 갖고 있는 음이온을 교환·방출하는 성질             이 있다.[eqn: (R-OH~:~음이온교환수지)]

[eqn: R-OH~+~NaCl~->~RCl~+~NaOH~({OH^-}와~{Cl^-}의~교환)]

ⓐ 강염기성 음이온교환수지

○ 4급 암모늄기를 가진다.

○ 거의 모든 [eqn: pH] 영역에서 음이온 교환능력을 가진다.

ⓑ 약염기성 음이온교환수지

○ 아미노기를 가진다.

○ 낮은 [eqn: pH] 영역에서 음이온 교환능력을 가진다.

(4) 이온교환 크로마토그래피(chromatography)

이온교환수지를 채운 칼럼을 만들고 시료이온을 수지층 상부에 흡착시킨 다음           음이온 용액을 흘러내려 각 흡착이온과 교환해 흐르는 방향에 따라 각 이온의           흡착성 차이에 의해서 흡착한 시료이온을 분리해 각 성분을 용출·분리하는 방          법이다. 용리결과 얻어지는 유출되는  용출액이라 하며 이온교환수지는 이온교          환크로마토그래피에 사용되는 경우가 많다.

(5) 라디오콜로이드(radiocolloid)

① 콜로이드

지름이 [eqn: {10^-5}∼{10^-7}cm] 정도의 입자가 분산되어 있는 용액을 콜로이드 용             액이라고 하며 그 입자를 콜로이드라 한다.

② 라디오콜로이드(RC)

콜로이드 용액을 membrane filter로 여과하면 membrane에 모두 걸린다. RI             용액에 있어서는 그 용해도보다 훨씬 낮은 농도에서 콜로이드 상태로 존재하             는 경우가 있다. 따라서 매우 낮은 농도에서 생성하는 방사성콜로이드상 물             질을 라디오콜로이드(RC)라 한다.

③ 라디오콜로이드의 특징

ⓐ 흡착현상이 두드러져 정상적으로 취급하기 어려움으로 담체를 가해서 취                급해야 한다.

ⓑ 무담체 RI의 콜로이드는 담체에 의해 공침될 수 있다.

ⓒ EDTA 등 착화제를 가하여 콜로이드 생성을 막을 수 있다.

[ 연 습 문 제 2]

1. 라디오콜로이드(RC)에 관한 다음 서술중, 옳은 조합은 어느 것인가?

A : RC는 거름종이에 흡착되지만 기벽에는 흡착되지 않는다.

B : RC의 생성은 오토라디오그래피에 의해 확실히 알 수 있다.

C : RC에 착화제를 가해도 균일한 용액이 되지 않는다.

B : RC는 이온교환수지에 대해 이온으로서의 거동을 나타내지 않을 수 있다.

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

[해답] 라

2. 아래에서 맞지 않는 것은?

가. 약 [eqn: 0.1mu Ci]의 무담체 [eqn: I^131]에 [eqn: AgNO_3]를 가하면 백색침전이 생긴다.

나. 담체에는 동위원소담체외 비동위원소담체가 있다.

다. [eqn: Sr^90]과 [eqn: Y^90]이 영속방사평형에 있다고 하자. [eqn: Fe^3+]와 [eqn: NaOH]를 가해 [eqn: Y^90]을 공침        시킬 때 [eqn: Sr^2+]를 가해 [eqn: Sr^90]을 용액에 남게 했다면 [eqn: Sr^2+]를 유지담체(hold１back        carrier)라 한다.

라. [eqn: RS{O_3}H,~RC{O_2}H] 등은 양이온교환수지의 일반식을 나타낸다.

[해답] 가

3. 방사콜로이드에 관한 설명중, 맞지 않는 것은?

가. 지름이 대략 [eqn: {10^-5} SIM {10^-7}cm]이다.

나. 지름이 대략 [eqn: {10^-8} SIM {10^-12}cm]이다.

다. 용액에서는 용해도적보다 훨씬 낮은 농도에 있더라도 콜로이드가 될 수 있다.

라. 방사콜로이드는 흡착되기 쉽다.

[해답] 나

4.[eqn: {~^24}NaCl] 수용액을 [eqn: OH]형 음이온교환수지 칼럼에 통과시키면 유출액에는 무엇이 있겠     는가?

[해답][eqn: {~^24}NaOH]

[참고] [eqn: R CDOT OH~+{~^24}NaCl~->~R CDOT Cl~+{~^24}NaOH]

(칼럼)     (용액)

5. 아래 글의 (   ) 속에 적당한 수치, 식 또는 문구를 적어라. 단, [eqn: {Ba^140},~{La^140}]의 반감    기는 12.8일, 40시간이며, 아보가드로수는 [eqn: 6.023times{10^23}n/mol], 분자식에는 결정수를 포    함하지 않은 것으로 한다.

「[eqn: 1Ci]의 [eqn: Ba^140]의 질량은 ( 1 )이며 그것과 과도평형상태에 있는 [eqn: La^140] 질량의 ( 2 )배    이다. 이 양자의 혼합핵종에서 침전법에 의하여 [eqn: La^140]을 무담체 상태로 분리하는 한     가지 방법은 용액에 적당량의 비방사성 염화바륨( 3 )과 염화제2철( 4 )을 가해 암모니    아수로 처리해 수산화제2철을 침전시키고 [eqn: La^140]을 여기에 ( 5 )시키는 방법이다.

이때 가하는 염화제2철은 비동위원소담체 또는 ( 6 )라고 불리며, 염화바륨은 ( 7 )라    불린다.」

[풀이] (1) [eqn: 1.37times10^-5]

[eqn: A=lambdaN={0.693 over T}times{W over M}times{N_A}]

[eqn: THEREFORE ~W={{A times T times M}over{0.693times{N_A}}} ={{{3.7times10^10}times12.8times24times3,600times140} over{0.693times{6.023times10^23}}}]

[eqn: ={1.37times10^-5}g]

(2) 란탄

(3) 6.68

과도평형 : [eqn: {{N_2}over{N_1}}={{lambda_1}over{{lambda_2}-{lambda_1}}}={{T_2}over{{T_1}-{T_2}}}]

[eqn: Ba과~La]의 질량수는 같이 [eqn: 120g]이므로 그 질량비는

[eqn: {{Ba의~질량}over{La의~질량}}={{{T_1}-{T_2}}over{T_2}}={{12.8times24-40}over40}=6.68]

(4) [eqn: BaCl_2]

(5) [eqn: FeCl_3]

(6) 공침

(7) 공침제

(8) 유지담체

제3장  방사성동위원소의 이용

제1절  방사성동위원소(RI)의 제조

○ 원자로의 중성자를 쓰는 핵반응

○ 하전입자를 가속하여 이용하는 핵반응

○ 핵분열생성물(F·P)로부터 유용한 RI의 분리

제2절  RI 선택시 고려해야할 사항 9가지

○ 방사선의 종류 및 에너지

○ 반감기 및 사용기간

○ 방사화학적순도

○ 비방사능

○ 화학형태

○ 라디오콜로이드

○ 방사선효과

○ 동위원소효과

○ 동위원소교환반응

제3절  이학적 이용

3.1 트레이서(Tracer)

트레이서란 주목하는 원소나 물체의 기동을 조사할 목적으로 첨가하는 RI나 표지화      합물을 말한다.

(1) 트레이서 종류

(1) RI 트레이서

(2) 엑티버블트레이서(activable tracer)

(3) 안정동위원소(SI) 트레이서

(2) RI 트레이서

① 물리적 추적자법

RI를 방사선원으로 써서 물질의 이동, 혼합상태, 마모시험 등 물리적 현상을             추적하는 방법

② 화학적 추적자법

이온이나 화합물의 반응을 추적하는 방법. 단, RI가 추적하려는 물질과 완전             히 동일한 화학형태이어야 한다.

③ 기본요건

ⓐ 동위원소교환이 없어야 한다.

ⓑ 표지의 위치를 알 수 있어야 한다.

ⓒ 동위원소효과가 없어야 한다.

ⓓ 방사선효과가 없어야 한다.

④ 종류 : 저에너지 [eqn: beta^-]선 방출체

[eqn: {H^3}(E APPROX 18keV),C^14}(E APPROX 156keV),{P^32}(E APPROX 1.7MeV), {S^35}(E APPROX 1675keV)] 등

대부분의 경우 이들의 표지화합물을 사용하며 저에너지 [eqn: beta^-]선 계측을 위해             액체섬광계측기를 사용한다.

(3) 엑티버블트레이서(후방사화트레이서)

비방사성물질을 트레이서로 사용해 실험하고 그 실험 종료직후 시료를 방사화하          는 방법을 엑티버블트레이서법이라 하고 이때 사용하는 트레이서를 엑티버블트          레이서라 한다.

① 기본요건

ⓐ 열중성자 방사화단면적이 커야 한다.

ⓑ 반감기가 짧은 [eqn: gamma]방출 핵종이어야 한다.

ⓒ 가격이 저렴하고 무독성이어야 한다.(예 : [eqn: Eu])

ⓓ 추적하려는 계에 자연적으로 존재하지 않아야 한다.

ⓔ 실험중 외부로부터 오염되지 않아야 한다.

② 종류 : [eqn: Sm,~Eu,~Gd,~Dy] 등 희토류 원소

(4) 안정동위원소 트레이서

적당한 RI가 없거나 방사성트레이서를 사용하기 어려운 경우 안정동위원소를 사          용한다.

① 종류 : 농축 SI 화합물[eqn: ({H^2},{C^13},{N^15},O^17},{O^18},{S^33},{S^34}~등)]

② 질량분석, RI 분광분석, NMR 분광분석 등으로 확인한다.

3.2 오토라디오그래피(Autoradiography)

시료중에 적절한 방법으로 RI가 도입되거나 시료를 중성자나 하전입자를 조사해서       방사화시킨 다음 사진건판이나 필름을 밀착시키고 일정기간 방치한다. 방사선이 사      진유제중의 [eqn: AgBr]을 환원시켜 [eqn: Ag] 원자로 하면 이를 현상·정착함으로써 시료중의      방사성물질이 있던 위치에서의 흑화의 정도가 곧 방사선 분포로 되어 나타나게 한       다.(방사선분포 위치 확인)

○ 종류 : 비정이 짧은 [eqn: beta^-]방출체[eqn: ({H^3},~{C^14}~등)]

3.3 화학분석에의 이용

(1) 이용형태 분류

① 시료가 방사성인 경우 : 방사화학분석

② 시료가 비방사성인 경우

ⓐ 방사분석

ⓑ 동위원소희석분석

ⓒ 방사화분석

(2) 방사화학분석(radiochemical analysis)

방사성핵종의 방사능 또는 그 딸핵종의 존재량을 알기 위한 화학분석법

① fall out나 식품중 [eqn: Sr^90]의 분석

② [eqn: Rn] 양으로부터 [eqn: Ra] 양의 분석

(3) 방사분석

시료자체는 비방사성이지만 그것과 정량적으로 결합하는 방사성시약을 가해 침          전의 방사능을 측정함으로써 비방사성 시료양을 측정하는 방법

[eqn: A~+{~^ AST B}~ ->~{A~^ AST} B}~ ( downarrow )~+~B]

[eqn: A,~B]의 결합비율이 일정해야 하며 그 비율을 알아야 한다.

(4) 동위원소희석분석법

① 장점

ⓐ 혼합물중 어느 성분을 정량할 때 그 성분만을 완전히 분리해서 정량해야                하나 화학적성질이 비슷하면 완리가 안되는 것(희토류원소, 아미노산, 항                생물질, 스테로이드 등)이 정량된다.

ⓑ 목적 성분을 완전히 분리해 내지 않고 그 일부만이 순수하게 분리하면 정                량된다.

② 단점

ⓐ 표지화합물을 얻을 수 있어야 한다.

ⓑ 사용하는 표지화합물이 동위원소교환반응에 의해 정량하려는 화합물이 아                닌 것으로 옮겨가면 안된다.

③ 종류

ⓐ 직접희석법 : 가장 기본적인 희석분석법

정량하려는 화합물(또는 원소, 원자단)과 같은 화학형의 표지화합물에서                 정량하는 방법

[eqn: a{S_0}=(a+chi)S~~therefore~chi=a({{S_0}over S}-1)]

[eqn: a] : 방사성표지화합물 첨가량

[eqn: S_0},~S] : 방사성표지화합물의 희석전·후 비방사능

[eqn: chi] : 미지량

ⓑ 역희석법

측정하려는 물질은 방사성물질이며 그 비방사능만을 안다. 이때에는 비방                사성인 같은 물질 일정량 [eqn: a]를 가한다.

[eqn: {S_0}chi=(chi+a)S~~therefore~chi=a({S over{{S_0}-S}})]

ⓒ 2중 역희석법

방사성물질의 양과 비방사능 등을 모를 경우에 쓰인다. 이때에는 시료를                2등분 할 수 있어야 하는 전제가 따른다.

[eqn: {S_0}chi={S_1}(chi+{a_1})]

[eqn: {S_0}chi={S_2}(chi+{a_2})] [eqn: therefore~ chi={{{S_2}{a_2}-{S_1}{a_1}}over{{S_1}-{S_2}}}]

따라서 구하는 양[eqn: =2chi]

ⓓ 동위원소유도체법

어느 물질의 존재량을 결정함에 있어 그 물질과 같은 방사성표지화합물을                구하기가 곤란한데 반해 그 물질의 유도체에 대한 방사성표지화합물은 비                교적 구득하기 용이할 경우에는 그 물질을 모두 해당하는 유도체를 만들                고 그 유도체에 대한 표지화합물을 써서 직접희석법으로 정량함으로써 미                지 물질의 양을 알 수 있다.

(예) 아미노산 [eqn: {H_2}NCHR-COOH]의 정량

ⓔ 중성자방사화분석

시료가 방사능을 띄고 있지 않더라도 중성자조사하여 방사능을 띠게 한                 다음 그 방사능비에서 시료중 특정원소의 양을 얻을 수 있다.

[eqn: A=n sigma phi(1-{e^-lambdat})]

[eqn: {A over{A_st}}={W over{W_st}}]

3.4 연대측정

시료의 연대를 시료 속에 남아 있는 딸핵종의 양이나 방사능으로부터 구한다. 방사      성 딸핵종이 있을 때 딸핵종의 양을 영으로 놓으면 현재 시료중의 딸핵종은 모두 모      핵종의 붕괴로 생긴 것이 된다.

[eqn: N_p] : 현재의 시료중 모핵종의 원자수

[eqn: N_d] : 현재의 시료중 딸핵종의 원자수

[eqn: {N_0}={N_p}+{N_d}] : 생성된 때 모핵종의 원자수

라 하면

[eqn: {N_p}={N_0}{e^-lambdat}]

붕괴상수 [eqn: lambda]는 일정하므로 [eqn: N_p]와 [eqn: N_d]를 측정하면 경과시간 [eqn: t]는

[eqn: t=-{1 over lambda}l n{{N_p}over{N_o}}={1over lambda} l n(1+{{N_d}over{N_p}})]

3.5 모핵종과 안정한 딸핵종의 원자비[eqn: ({N_d}/{N_p})] 측정

(1) [eqn: {U^238}(T=4.468times{10^9}y})~->~{Pb^206}] 계 : 고체질량스펙트로미터

(2) [eqn: {K^40}(T=1.28times{10^9}y,~천연동위원소~존재비~:~1.2times{10^-4})~->~Ar^40]계

① [eqn: K^40] : 염광광도계(frame photometer)

② [eqn: Ar^40] : 질량스펙트로미터

(3) [eqn: {C^14}(T=5.73times{10^3}y)~->~N^14]

우주선이 대기층에 충돌할 때 방출되는 중성자가 공기중의 [eqn: N^14]와[eqn: {~^14}N(n,p)^14}C]          반응으로 [eqn: C^14]가 생성되며 이것이 산소와 결합,[eqn: {~^14}CO_2]가 되어 물에 용해, 탄산          염이 되거나 탄소동화작용으로 식물체에 흡수되기도 한다. 지각이나 생체에 흡          수된 [eqn: C^14]는 생물이 생존중에는 대기중 [eqn: C^14]와 평형을 유지하지만 죽은 후에는          외계와 격리되므로 죽은 생물중의 [eqn: C^14]의 방사능 [eqn: A]는 [eqn: A={A_0}{e^-lambdat}]로 감소해           간다. 시료중의 [eqn: C^14] 방사능비 [eqn: A/A_0]를 구하면 연대가 측정된다.(질량스펙트로          미터 이용)

제4절  공업적 이용

4.1 비파괴검사(Non Destruction Test, NDT)

(1) X선 이용 : [eqn: Tm^170]

(2) [eqn: gamma]선용 : [eqn: {Co^60},~{Cs^137},~{Ir^192}]

(3) X선 CT(computed topography)

세라믹스, 플라스틱, 목재 등 저밀도재료의 내부구조를 탐사한다.

(4) [eqn: gamma]선 CT : [eqn: Co^60]과 [eqn: BGO({Bi_4}{G e_3}{O_12})] 검출기 이용

스테핑모터 등 고밀도재료의 내부결함을 탐사한다.

4.2 두께계(Thickness Gauge)

(1) 흡수형 : [eqn: mu/rho] 과 [eqn: l] 값이 일정할 경우 두께계로 쓸 수 있다.

[eqn: I={I_0}e^{-(mu/rho)rhol}]은 [eqn: I={I_0}{e^-mul}]로 간단히 나타낼 수 있으며 이 경우 두께계라 한다.

이때 [eqn: mu]는 선형감쇄계수라고 하며 시료 두께가 [eqn: TRIANGLE l] 만큼 변하면

[eqn: {{TRIANGLE I}over{TRIANGLE l}}=-mu{I_0}{e^-mul}, ~~ THEREFORE ~TRIANGLE l=-{1over mu}CDOT {{TRIANGLE I} over I}]

즉, 투과방사선 세기로부터 시료 두께의 변화가 구해진다.

① [eqn: alpha]선 두께계 : [eqn: 1mg/{cm^2}]의 두께 측정

② [eqn: beta]선 두께계 : [eqn: 1 SIM 500mg/{cm^2}]의 두께 측정

③ [eqn: gamma]선 두께계 : [eqn: 20g/{cm^2}] 이상의 두께 측정

④ 두께계이 사용되는 RI와 유효측정범위[eqn: 4times10^4}]

RI	[eqn: Pm^147]	[eqn: Kr^85]	[eqn: Sr^90]	[eqn: Am^241]	[eqn: Cs^137]	[eqn: Co^60]
반감기	[eqn: 2.62y]	[eqn: 10.76y]	[eqn: 27.7y]	[eqn: 432y]	[eqn: 30.2y]	[eqn: 5.27y]
에너지 [eqn: (keV)]	[eqn: beta^-] 223	[eqn: beta^-] 150 670	[eqn: beta^-] 54 2270	[eqn: gamma] 60	[eqn: gamma] 662	[eqn: gamma] 1,173 1,332
측정범위 [eqn: (mg/cm^2})]	[eqn: 1sim15]	[eqn: 5sim100]	[eqn: 25sim500]	[eqn: 10^3}sim10^4]	[eqn: 3times10^3}sim] [eqn: 2times10^4}]	[eqn: 1times10^4}sim] [eqn: 4times10^4}]

(2) 산란형

[eqn: {I_S}={I_0}+{I_T}(1-{e^-mul})]

[eqn: {I_S}] : 산란방사선의 세기

[eqn: {I_0}] : 시료가 없을 때의 세기

[eqn: I_T] : 시료가 충분히 두꺼울 때의 세기

4.3 밀도계 : [eqn: Co^60]

[eqn: mu/rho] 과 [eqn: l] 값이 알려져 있거나 일정할 경우에는 밀도계로 쓸 수 있다.

[eqn: rho={1over{(mu/rho)l}}l n{I over{I_0}}]

4.4. 기타 RI 기기류

(1) 중성자수분계 : [eqn: {Am^241}-Be,~{Ra^226}-Be,~Cf^252] 등

속중성자가 수분에 의해 감속되어 열중성자로 감속된 것이 검출되어 지시하는 것

①[eqn: {~^9}Be(alpha,n)^12}C] 반응에 의해 중성자 발생

②[eqn: {~^6}Li(n,alpha)^3}H] 반응에 의해 열중성자 검출

(2) 가스크로마토그래피

① 사용 RI : [eqn: N i^63]

② 원리 : 전자포획성인 [eqn: P,~S,~Cl] 의 유기화합물이 있을 경우 [eqn: N i^63]으로부터                     생성된 전자를 포획함으로 전류감소 → 검출

(3) 형광X선 분석계

① 사용 RI : [eqn: {Fe^55},~{Co^57},~{Cd^109},~{Am^241}]

② 원리 : 시료에 X[eqn: (gamma)]선 조사 → 내각전자 탈출

→ 시료에서 특성X선 발생 → 분석

(4) [eqn: gamma]선 유황분석계 : [eqn: Am^241]

(5) 자발광도료 : [eqn: {Pm^147},~{H^3}]

(6) 연기감지기 : [eqn: {Am^241},~{Ra^226}]

(7) 진공계 : [eqn: Ra^226]

(8) 원자력전지 : [eqn: Pu^238]

4.5 라디오그래피에 사용되는 선원의 필요조건

○ 사용 RI : [eqn: {Co^60},~{Cs^137},~{Ir^192}]

(1) 소형이며 방사능이 강한 [eqn: gamma]선원이어야 한다.

(2) 피사체의 종류나 두께에 따라 적당한 에너지를 갖는 [eqn: gamma]선이어야 한다.

(3) 반감기가 충분히 길어야 한다.

(4) 제조방법이 쉽고 값이 저렴해야 한다.

(5) 선원의 강도는 [eqn: 수Ci sim수십Ci] 정도가 좋다.

4.6 [eqn: beta]선 두께계용 선원의 필요조건

○ 사용 RI : [eqn: {Pm^147},~{Kr^95}]

(1) 측정하려고 하는 물질의 종류와 두께에 따라 적당한 에너지를 갖는 [eqn: beta]선을 갖는          핵종이어야 한다.

(2) 측정시료의 background 및 방사선방어 관점에서 [eqn: gamma]선을 방출하지 않는 핵종이어          야 한다.

(3) 같은 이유로 [eqn: beta^+]선원은 양전자소멸 방사선을 방출하기 때문에 좋지 않다.

(4) 물리적으로나 화학적으로 충분히 안정한 형태를 가져야 한다.

(5) 반감기가 긴 것이 좋다.

(6) 선원의 강도는 약 [eqn: 10mCi sim100mCi] 정도가 좋다.

4.7 밀봉선원의 캡슐(Capsule)로서 필요조건

(1) 정상적으로 사용할 때 개봉 또는 파괴의 우려가 없어야 한다.

(2) 누설·침투 등에 의하여 내용물이 흩어져서 오염될 우려가 없어야 한다.

(3) [eqn: beta]선의 흡수가 가능한 적어야 한다.

(4) 사용에 적합한 구조, 모양, 크기를 가지며 방사선표지, 핵종, 수량, 제조번호 등           필요한 표시가 붙어 있어야 한다.

(5) 기계적, 화학적 및 열적으로 충분한 강도를 가져야 한다.

제5절  의료적 이용

5.1 체외(In１Vitro)검사

(1) 원리

일정량의 항체에 대해 항원과 표지항원의 경쟁적 결합, 비표지항원이 많을 때           표지항원의 항체와의 결합비 감소, 결합항원과 비결합항원의 비율[eqn: (B/F)]을 측          정하여 표준곡선을 작성하여 시료내의 항원양은 표준곡선에서 읽는다.

(2) 항원(항체) 표지

[eqn: {I^125},{I^131},{H^3}] 등으로 표지반응을 시킨다.

○ 대표적 RI : [eqn: I^125]

(3) 방사면역측정(RIA, radioimmuno assay) 방법의 조건

항체를 RI로 표지하여 이것과 불용화한 항원과 반응시켜 항원을 측정하는 기술          을 방사면역측정법이라 한다.

① 특이성이 있는 항체가 얻어질 수 있어야 한다.

② 목적물질을 RI로 표지한 표지화합물이 있어야 한다.

③ 항체와 결합한 부분과 비결합부분의 분리가 가능해야 한다.

④ [eqn: gamma]선용 계측기가 있어야 한다.

[eqn: BECAUSE] 대부분의 RIA용 표지화합물은[eqn: {I^125}(gamma~방출핵종)] 표지화합물이기 때문이다.

5.2 체내투여(In１Vivo) 검사

(1) 원리

단반감기 RI 표지화합물의 체내 각 장기별 친화성에 의한 장기특이집적(속도,           양)후 영상촬영 또는 집적/배출속도 측정으로 장기의 구조 및 기능 등 검사가           가능하다.

(2) 진단용 체내투여 방사성의약품의 필요조건

① 단반감기일 것

② 순수 [eqn: gamma]방출체일 것([eqn: alpha,~beta]방출이 없을 것). 다만, 치료용인 경우에는 [eqn: beta]방출              핵종이 흔히 사용된다.

③ [eqn: gamma]선 에너지가 적당할 것

④ 고 비방사능일 것

⑤ 간편하고 염가로 취득 가능할 것

(3) 대표적 진단용 RI : [eqn: {Tc^99m},~{Ga^67},~`{I^123},~{I^125}] 등

(4) 대표적 치료용 RI : [eqn: {I^131},~{Y^90},~P^32},~{Dy^165}] 등

(5) RI 발생기 : [eqn: {Mo^99}-{Tc^99m},~{Rb^81}-{Kr^81m}] 등

(6) 표지화합물 : [eqn: {Tc^99m},~{I^123},~{I^125},~{I^131}] 등

(7) [eqn: Tc^99m] : 방사성의약품으로서 원자로를 이용하여 생산

① 반감기 : [eqn: 6h]

② [eqn: alpha,~beta] 방출없이 [eqn: gamma]선 방출[eqn: (140keV)]

③ [eqn: Tc] 비방사능 : [eqn: {10^4}sim{10^6}Ci/g]

④ 다가 음이온 또는 양이온형

⑤ 비교적 염가

5.3 체외측정장치

(1) 신티카메라([eqn: gamma] 카메라) : [eqn: {Tc^99m},~{I^131}]

(2) 양전자 방출 컴퓨터 단층촬영장치(PET) : [eqn: {C^11},~{N^13},~{O^15},~{F^18}]

5.4 각 장기별 핵의학적 진단

(1) 뇌 : [eqn: {Xe^133},{I^123},{C^11},{O^15},{F^18},~HMPAO-{Tc^99m}]

(2) 갑상선 : [eqn: {I^131},{I^123}]

(3) 심장 : [eqn: {Tl^201},~테트라포스민-{Tc^99m}]

(4) 폐 : [eqn: Tc^99m] 표지 거대응집알부민[eqn: (MAA-{Tc^99m}),{Xe^133},{Kr^81m}]

(5) 뼈 : 메틸렌디포스포네이트[eqn: -{Tc^99m}][eqn: (MDP-{Tc^99m})]

(6) 종양 :[eqn: {Ga^67}-citrate], 항종양 모노클로날 항체에 [eqn: I^131]나 [eqn: I n^111]을 표지

5.5 방사선 치료

(1) 체외조사치료(teletherapy) 밀봉선원 : [eqn: Co^60},~Cs^137] 등

(2) 체내[강내(腔內)] 조사치료(brachytherapy) : [eqn: Co^60},~{Cs^137},~{Ir^192}] 등

(3) 조직내 조사 : [eqn: Ra^226] 선원침, [eqn: {Ir^192}] 선원침

(4) 영구삽입 : [eqn: {Au^198},{I^125}] 입자

제6절  농학적 이용

6.1 농작물의 품종개량

(1) 돌연변이 육종법

방사선을 조사하여 단기간내에 식물체의 단점 형질을 개선하는 방법

(2) 형질개선 방향 : 형태, 질, 양, 내성 등

6.2 농산물 및 식품의 방사선조사에 의한 보존 및 위생화

(1) 발아억제

(2) 살균살충

(3) 숙도조절

(4) 잔류농약 분해

6.3 농작물 영양생리 및 토양비료 연구

(1) 영양생리 : [eqn: {Ka^42},~{Na^24},~{Br^82}] 등 이용

(2) 토양비료 : [eqn: P^32] 이용시비법

① 토양중 활성뿌리 분포측정 : [eqn: P^32]

② 이온농도[eqn: (M)]와 이온의 흡수속도[eqn: (V)]와의 관계

[eqn: V={{{V_{m ax}}CDOT M}over{{K_m}+M}}]

[eqn: V_{ma x}] : [eqn: V]의 최대값

[eqn: K_m] : 이온과 담체의 친화성을 나타내는 상수

③ 식물에 의한 산의대사 : [eqn: P^32]

(3) [eqn: C^14] 표지식물 및 그 토양중 분해

[eqn: Ba~^14}C{O_3}+2HCl{O_4}~->{~^14}C{O_2}+Ba{(Cl{O_4})_2}+{H_2}O]

광합성

[eqn: 물+식물체+{~^14}C{O_2}+빛~~~->~~{~^14}C~표지식물체]

①[eqn: ~^14}C{O_2}]의 포집 : [eqn: NaOH]나 [eqn: Ba(OH)_2]

②[eqn: ~^14}C] 방사능 측정 : 신티칵테일, 액체섬광계측기 이용

(4) 축산분야에서의 이용

(5) 병충해 구제

(6) 유전공학적 이용

(7) 농업토목 및 수산자원 개발

제7절  기초 의학·약학에의 이용

7.1 미량생체성분 정량 : RIA

7.2 수용체 연구에의 이용 : RIA

방사성 리간드로는 안타고니스트가 쓰인다. 리간드[eqn: (L)]와 receptor[eqn: (R)]와의 결합은      일종의 평형반응이며 양자가 결합한 것을 [eqn: LR]이라 하면 다음 식이 성립한다.

[eqn: k_1]

[eqn: [L]+[R]~~ <->~~ [LR}]],   [eqn: {K_d}={{[L][R]}over{[LR]}}]

[eqn: k_2]

[eqn: k_1] : 결합속도 상수

[eqn: k_2] : 해리속도 상수

7.3 단백질화학에의 이용(단백질의 요드화 반응)

(1) [eqn: {C^14},~{H^3}] 표지단백질, [eqn: {I^125}] 표지반응 및 표지단백질을 이용한다.

(2) 단백질의 방사성요드화 반응

① 표지반응은 타이로신 ring의 [eqn: OH]기의 ortho 위치에 일어난다.

② 일반적으로 [eqn: C^14]표지보다 높은 비방사능의 표지단백질을 얻게 된다.

③ 같은 비방사능의 표지단백질을 얻으려면 [eqn: I^125]를 [eqn: I^131]보다 더 많이 도입해야              한다.

7.4 약물대사 연구에의 이용

(1) RI 핵종 : [eqn: H^3},~C^14]

(2) RI를 약물대사 연구에 이용하는 이유

① RI는 미량이어서 체내의 대사를 흐트리지 않고 알아볼 수 있게 한다.

② RI는 미량이지만 그 방사능은 비교적 알아볼 수 있을 만큼 강하다.

③ 생체에 대량 투입되면 안되는 물질에 대해서는 RI를 쓰면 유리하다.

④ HPLC에는 RI 검출기가 장착되어 있다.

(3) RI 표지위치

① 대사과정으로 인해 RI핵종이 쉽게 이탈되지 않는 위치에 표지되어야 한다.

② 입수가 용이한 원료를 써서 간단히 표지되어야 한다.

③ [eqn: H^3]는 안정한 위치에 표지되어야 한다.

[ 연 습 문 제 3]

1. 동위원소 희석법중, 직접희석법을 나타낸 식은?

가. [eqn: chi=a({{S_0}overS}-1)]  나. [eqn: chi=a({{S_0}overS}+1)]  다. [eqn: chi=a({{{S_0}-1}overS})]  라. [eqn: chi=a({{S_0}+1}overS})]

[해답] 가

[참고] [eqn: {aS_0}=(a+chi)S]

2. RI 트레이서 요건이 아닌 것은?

가. 이용중 동위원소교환이 되지 않을 것

나. 표지위치를 알 수 있는 것일 것

다. 동위원소효과가 있을 것

라. 방사선효과가 없을 것

[해답] 다

[참고] 동위원소효과는 질량차이에서 오는 효과임으로 가능한 없어야 한다.

3. 중성자방사화분석에서 방사화를 나타내는 식은?

가. [eqn: A=n sigma phi(1-{e^-lambdat})]       나. [eqn: A=n sigma phi(1+{e^-lambdat})]

다. [eqn: A=n sigma phi(1-{e^lambdat})]        라. [eqn: A=n sigma phi(1+{e^lambdat})]

[해답] 가

4. 열중성자라디오그래피 원소의 분포상태를 알아내려 한다. 아래 원소중, 열중성자 흡수    단면적이 가장 큰 것은 어느 것이냐?

가. [eqn: B]          나. [eqn: Cd]          다. [eqn: Sm]          라. [eqn: Hg]

[해답] 다

[참고] [eqn: B(sigma=759b),~Cd(sigma=2,450b),~Sm(sigma=5,600b),~Hg(sigma=380b)]

5. 투과형 두께계에 사용하는 핵종과 측정가능 두께범위가 맞게 조합된 것을 골라라. 단,    [eqn: Pm^147}]과 [eqn: Sr^90]의 [eqn: beta^-]방출 에너지는 각각 [eqn: 223keV,~672keV]이다.

가. [eqn: {Co^60}~~~~~1sim500mg/cm^2]

나. [eqn: {Co^60}~~~~~>20g/cm^2]

다. [eqn: {Pm^147}~~~{10^3}sim{10^4}mg/cm^2]

라. [eqn: {Sr^90}~~~~~1sim15mg/cm^2]

[해답] 나

[참고] [eqn: {Co^60}의~gamma]선 에너지는 평균 [eqn: 1.25MeV]이다. 따라서 [eqn: 1sim500mg/cm^2]보다 두터운           [eqn: >20g/cm^2]의 두께 측정이 가능하다.

6. 투과방사선으로 어떤 물질의 밀도 측정시 조건으로 맞는 것을 골라라.

가. [eqn: {mu_m}과~l]이 일정할 때 측정가능

나. [eqn: mu와~rho]이 일정할 때 측정가능

다. [eqn: rho와~l]이 일정할 때 측정가능

라. [eqn: I와~I_0]가 일정할 때 측정가능

[해답] 가

[참고] [eqn: rho={1 over{(mu/rho)l}}l n{I over{I_0}}={1 over{{mu_m}l}} l n{I over{I_0}}] 임으로 [eqn: rho]를 측정하려면 [eqn: {mu_m}과~rho]가 일정해          야 [eqn: I와~{I_0}]의 차이로부터 구할 수 있다. 그런데 사실상 [eqn: {Co^60}~gamma]선 등 [eqn: gamma]선 에너          지가 [eqn: 1sim2MeV]의 범위에서는 물질의 종류가 다르더라도 [eqn: (mu/rho)]가 일정하므로,         [eqn: l]을 일정하게 해서 [eqn: (mu/rho)cdot l]을 일정하게, 즉 [eqn: {mu_m}과~l]을 일정하게 할 수 있어서          방사선 밀도계의 제조이용이 가능하다.

7. 투과방사선 세기를 이용하는 RI 장비기기가 아닌 것은?

가. 밀도계       나. 두께계       다. 준위계       라. 수분계

[해답] 라

[참고] 수분계는 속중성자가 수분에 의해 감속되어 열중성자[eqn: (<0.025eV)]로 감속된 것          이 검출되어 지시하는 것이다.

8. 방사면역측정(RIA) 방법이 가능하기 위한 보편적이고 필수적인 조건이 아닌 것은?

가. 특이성이 있는 항체가 얻어질 수 있을 것

나. 목적물질을 RI로 표지한 표지화합물이 있을 것

다. 항체와 결합한 부분과 비결합 부분의 분리가 가능할 것

라. 액체섬광계수기가 있을 것

[해답] 라

[참고] 대부분의 RIA용 표지화합물은 [eqn: {I^125}(gamma~방출핵종)]이다.

9. RIA에서 precision profile에 관해 맞는 것은?

가. [eqn: [Ag]에~대한~CV%]의 변동곡선을 말한다.

나. [eqn: [Ag]가~크면~CV%]는 크다.

다. [eqn: [Ag]가~크면~CV%]는 작다.

라. [eqn: [Ag]가~작으면~CV%]는 크다.

[해답] 다

[참고] [eqn: [Ag]]가 크면 error 폭이 커질 수 있어서 [eqn: CV%]가 커진다.

[eqn: [Ag]]가 작을 때도 [eqn: CV%]는 커지며 [eqn: [Ag]]가 중간정도에서 [eqn: CV%]는 일반적으           로 작다.

10. 체내투여진단용 방사성의약품과 체외시험진단용 방사성의약품을 각각 표지하는 방사     성동위원소가 맞게 조합된 것은?

가. [eqn: {Tc^99m}-I^131]            나. [eqn: {P^32}-I^125]

다. [eqn: {Ga^67}-Tl^201]            라. [eqn: {Tc^99m}-I^125]

[해답] 라

[참고] [eqn: Tc^99m]은 반감기 6시간, [eqn: alpha,~beta]방출이 없으며 [eqn: 140keV]의 적당한 거의 단일에너            지의 [eqn: gamma]방출체이므로 체내투여진단에 유리하다. RIA가 체외시험진단의 대부분            을 차지하는 기술이며, 그 표지화합물은 대부분 [eqn: I^125](반감기 60일, [eqn: gamma]방출체)로            되어 있다.

11. 다음 조합중, 맞지 않는 것은?

가. 신티카메라[eqn: -Tc^99m},~I^131]

나. PET[eqn: -{C^11},~{N^13},~{O^16},~{F^18}]

다. 원자로이용 생산 RI[eqn: -{C^11},~{N^13},~{O^15},~{F^18}]

라. 양전자 방출 핵종１소멸방사선(annihilation radiation)

[해답] 다

[참고] [eqn: {C^11},~{N^13},~{O^15},~{F^18}] 등은 일반적으로 원자로에서 생산되지 않고 가속기를            이용하여 생산되는 RI이다.

12. 방사성핵종 [eqn: {Mo^99}(~반감기~{T_1}),~{Tc^99m}(반감기~{T_2})]에 대한 다음 설명중, 맞는 것은?

가. 어미핵종 : [eqn: Mo^99], 딸핵종 : [eqn: Tc^99m], [eqn: {T_1}>{T_2}]

나. 어미핵종 : [eqn: Mo^99], 딸핵종 : [eqn: Tc^99m], [eqn: {T_1}<{T_2}]

다. 어미핵종 : [eqn: Mo^99], 딸핵종 : [eqn: Tc^99m], [eqn: {T_1}={T_2}]

라. 어미핵종 : [eqn: Mo^99], 딸핵종 : [eqn: Tc^99m], [eqn: {T_1}>>{T_2}]

[해답] 가

[참고] [eqn: {Mo^99}({T_1}=66h),~{Tc^99m}({T_2}=6h)]는 일시방사평형을 이룬다.

13. 무담체 [eqn: {P^32}(T=14d)]의 비방사능[eqn: (Ci/g)]의 시간경과에 따른 설명중, 맞는 것은?

가. 14일 경과후는 1/2로 된다.

나. 급속히 감소한다.

다. 시간경과와는 무관하며 일정하다.

라. 급속히 감소하지는 않으나 약간 감소한다.

[해답] 다

[참고] 방사능은 감소하나, 비방사능은 일정하다.

14. 다음중, milking으로 얻지 못하는 딸핵종은?

가.[eqn: {Te^131}({beta^-},~T=25mi n)~->~{I^131}({beta^-},~T=8d)]

나.[eqn: {Sr^90}({beta^-},~T=28y)~->~{Y^90}({beta^-},~T=64h)]

다.[eqn: {Sr^68}(EC,~T=275d)~->~{Ga^68}(EC,~T=68mi n)]

라.[eqn: {Y^87}(EC,~T=80h)~->~{Sr^87m}(EC,~T=2.8h)]

[해답] 가

[참고] milking : 영속방사평형[eqn: {T_1}>>{T_2}}]

15. 농학분야 이용 RI중 특히 토양비료 분야에 흔히 이용되는 RI는?

가. [eqn: P^32]     나. [eqn: S^35]     다. [eqn: C^14]     라. [eqn: H^3]

[해답] 가

16. 어느 시험을 하려는 계에 대한 방사성물질의 분포상태를 알 수 있는 방법중, 필름을     현상하는 과정을 필요로 하는 것은?

가. HPLC   나. 박측크로마토그래피   다. 침전분리   라. 오토라디오그래피

[해답] 라

17. 이온의 흡수속도 : [eqn: V], 이온농도 : [eqn: M], [eqn: V]의 최대값 : [eqn: V_{m ax}], 이온과 담체의 친화성      상수 : [eqn: K_m] 이라고 할 때 [eqn: V]를 나타내는 식으로 맞는 것은?

가. [eqn: V={{V_{ma x}cdotM}over{K_m}}]          나. [eqn: V={{{K_m}cdot{V_{ma x}}}overM}]

다. [eqn: V={{V_{ma x}cdotM}over{{K_m}+M}}]          라. [eqn: V={{{K_m}cdotM}over{V_{ma x}}}]

[해답] 다

18. [eqn: C^14] 표지식물의 토양중 분해량을 측정할 때 필요치 않은 기구나 시약은?

가. [eqn: Ba(OH)_2]    나. [eqn: NaCl]    다. 액체섬광계측기    라. 신티칵테일

[해답] 나

19. 미량 생체성분정량 방법중, 가장 보편적인 방법과 그에 사용되는 RI가 맞게 조합된      것은?

가. RIA[eqn: -I^123]    나. RIA[eqn: -I^125]    다. EIA[eqn: -Ca^45]    라. EIA[eqn: -C^14]

[해답] 나.

20. 리간드농도 [eqn: [L]], 리셉타농도 [eqn: [R]], [eqn: LR]의 해리상수 : [eqn: K_d]라 할 때 [eqn: K_d]는 어떻게 표     시되는가?

가. [eqn: {K_d}={[LR] over{[L][R]}}]  나. [eqn: {K_d}={[L][R] over [LR]}]  다. [eqn: {K_d}={[LR] over [R]}]   라. [eqn: {K_d}={[L][R] over [L]}]

[해답] 나

21. 단백질의 방사성요드화 반응에 관한 설명중, 틀린 것은?

가. 표지반응은 타이로신 ring의 [eqn: OH]기의 para 위치에 일어난다.

나. 표지반응은 타이로신 ring의 [eqn: OH]기의 ortho 위치에 일어난다.

다. 일반적으로 [eqn: C^14] 표지보다 높은 비방사능의 표지물을 얻게 된다.

라. 같은 비방사능의 표지단백질을 얻으려면 [eqn: {I^125}를~{I^131}]보다 더 많이 도입해야 한다.

[해답] 가

22. RI를 약물대사 연구에 이용하는 이유로 맞지 않는 것은?

가. RI는 미량이어서 체내의 대사를 흐트리지 않고 알아볼 수 있게 한다.

나. RI는 미량이지만 그 방사능은 비교적 알아볼 수 있을 만큼 강하다.

다. 생체에 대량 투입하면 안되는 물질에 대해서는 RI를 쓰면 유리하다.

라. HPLC에는 RI 검출기가 장착될 수 없다.

[해답] 라

23. 어느 방사성화합물 [eqn: A]의 양[eqn: (m_chi})]을 구하기 위해 그것을 [eqn: a,b]로 2등분하였다. 그 각     각에다 [eqn: A]의 비방사성화합물[eqn: {m_a},~{m_b}]를 첨가하고 혼합한 다음 [eqn: a,b]의 용액에서 [eqn: A]     의 일부를 순수하게 분리해 그 비방사능을 측정하였더니 각각 [eqn: {S_a},~{S_b}]였다고 한다.     다음중 [eqn: m_chi]를 나타내는 올바른 식은?

가. [eqn: {m_chi}=2({S_b}{m_b}-{S_a}{m_a})/({S_a}-{S_b})]

나. [eqn: {m_chi}=2({S_a}{m_b}-{S_b}{m_a})/({S_b}-{S_a})]

다. [eqn: {m_chi}=2({S_b}/{S_a})times({S_a}{m_b}-{S_b}{m_a})]

라. [eqn: {m_chi}=2({S_a}/{S_b})times({S_a}{m_a}-{S_b}{m_b})]

[해답] 가

[참고] 용액중에 남아 있는 방사성화합물 [eqn: A]의 전체방사능을 [eqn: Q]라 하면 비방사능은

[eqn: {S_a}=(Q/2)/[({m_b}/2)+{m_a}],~{S_b}=(Q/2)/[({m_a}/2)+{m_b}]] 이다.

24. 방사면역측정에 관한 다음 서술중, 옳은 것은?

가. 항원/항체사이의 면역반응을 이용한 반응이다.

나. 주로 [eqn: I^123]을 표지하여 사용한다.

다. 단백질의 양을 측정하는 방법이다.

라. RI 표지한 항원이 항체에 비특이적 결합하는 것이 많아야 한다.

[해답] 가

[참고] 주로 [eqn: I^125]를 표지해서 사용하며 단백질만을 측정하는 것은 아니다. 그리고 비           특이적결합(non specific binding)은 적을수록 정확한 측정이 가능하다.

25. 아래 원소들의 조합중, 중성자방사화분석의 감도가 높은 것끼리 짝진 것은 어느 것인가?

가. [eqn: Mn-Zn]    나. [eqn: Mn-Mo]    다. [eqn: Dy-Mn]    라. [eqn: Dy-Sr]

[해답] 다

[참고] [eqn: Dy,~Mn~:~1sim9times{10^-12}g]

26. 중성자수분계로 사용되지 않는 RI 핵종은?

가. [eqn: {Am^241}-Be]     나. [eqn: {Ra^226}-Be]     다. [eqn: Cf^252]     라. [eqn: Cs^137]

[해답] 라

[참고] 중성자 수분계 : [eqn: alpha] 방출체

[eqn: Cs^137]은 중성자를 발생시킬 수 있는 [eqn: alpha]선이나 중성자를 발생시키지 않는다.

27. RI 핵종, 용도, 이용되는 방사선 등에 관해 틀린 것은?

가. [eqn: {Co^60}-준위계-gamma선]

나. [eqn: {N i^63}-가스크로마토검출기-{beta^-}선]

다. [eqn: {Sr^90}-연기감지기-{beta^-}선]

라. [eqn: {Pm^147}-두께계-{beta^-}선]

[해답] 다

[참고] 연기감지기 : [eqn: Am^241] 등 [eqn: alpha]선 방출핵종이 이용된다.

28. RI 장비기기와 방사선과 물질과의 상호작용 원리의 조합중, 틀린 것은?

가. 두께계１[eqn: gamma선,~beta선], X선 등의 감쇠나 산란의 차이 이용

나. 수분계１산소에 의한 속중성자의 흡수 이용

다. 유황계１유황에 의한 저에너지 X[eqn: (gamma)]선의 흡수나 형광X선 발생 이용

라. 정전제거장치１[eqn: alpha선이나~beta선의] 전리로 생긴 이온화의 마찰로 생긴 정전기를 중화         하는 사실을 이용

[해답] 나

[참고] 수분계는 수소에 의한 속중성자의 감속/흡수를 이용한다.

29. 다음중, 틀린 것은?

가. [eqn: Ir^192]에 의한 NDT[eqn: -gamma]선의 투과현상 이용

나. [eqn: Sr^90]에 의한 궐연밀도계[eqn: -beta^-]선의 투과작용 이용

다. [eqn: N i^63]에 의한 ECD 가스크로마토검출기[eqn: -beta^-]선에 의한 전리작용 이용

라. [eqn: Am^241}에] 의한 석유중 유황분석[eqn: -alpha]선의 유황에 의한 흡수 이용

[해답] 라

[참고] 석유중 유황분석 : 저에너지 X([eqn: gamma])선 유황에 의한 흡수를 이용한다.

30. 방사선조사 효과에 관한 다음 서술중, 틀린 것은?

가. [eqn: 1MeV]의 양성자의 수중 [eqn: LET]는 [eqn: 10MeV] 양성자보다 크다.

나. 벤젠이나 싸이클로헥산은 고리구조이어서 [eqn: gamma]선에 대해 안정하다.

다. 프리케선량계의 [eqn: G값은~{Co^60}~gamma선에] 대해 15.6이다.

라. 어느 기체의 [eqn: W] 값이 [eqn: 33eV]이면 기체이온생성의 [eqn: G]값은 약 3이다.

[해답] 나

[참고] 나 : 벤젠 : [eqn: gamma]선에 안정, 싸이클로헥산 : [eqn: gamma]선에 불안정

라 : [eqn: G(molecules/100eV)={M over{U/100}}={M over U}times100= {M over N}times{100 over W}(eV)]

31.[eqn: {Na^24}(T=15.1h)와~{Zn^72}(T=46.5h)]가 각각 [eqn: 1muCi]씩 무담체로 존재하는 경우 그      질량비[eqn: ({Na^24}/{Zn^72})]는 얼마인가?

[풀이] [eqn: A=lambdaN={0.693 over T}times{W over M}times{6.023times10^23}]

[eqn: THEREFORE ~W={{A timesT times M}over{0.693times{6.023times10^23}}}]

[eqn: {{W_{Na^24}}over{W_{Zn^72}}}={{24times15.1}over{72times46.5}}=0.108]

32. [eqn: 12.7mg의~Cu^63]을 열중성자다발밀도 [eqn: 1times{10^11}n/{cm^2}cdot s]로 12.7시간 조사해서 12.7시     간 냉각한 다음 방사능을 측정하였다. 이때 [eqn: (n,gamma)] 반응으로 생성한 [eqn: Cu^64]의 방사능     은 몇 [eqn: Bq]인가? 단, [eqn: Cu^64]의 존재비는 69%,[eqn: {~^63}Cu(n,gamma)^64}Cu] 반응의 방사화단면적은     [eqn: 4.5b arn]이다.

[풀이] [eqn: Cu^64]의 반감기 : 12.7시간

[eqn: A=n sigma phi theta(1-{e^-lambdat})cdot{e^-lambdad}]

[eqn: ={{12.7times10^-3}over64}times{6.023times10^23}times{4.5times10^-24}times{1times10^11}]

[eqn: times0.69times(1-{e^{-0.693times12.7/12.7}})times{e^{-0.693times12.7/12.7}}]

[eqn: ={9.28times10^6}Bq]

33. 다음 글의 (   )에 적당한 낱말, 기호, 수치 등을 채워 넣어라.

「방사성탄소는 대기중의 질소와 2차 우주선의 ( 1 )와 반응해서 ( 2 )의 핵반응에 의     해서 생성된다. 그리하여 대기중에서[eqn: ~^14}CO_2] 형태로 확산되어 있다가 ( 3 )에 의해      생물체에 흡수된다. ( 4 )가 죽어서 땅속에 묻히면 그 속에 있는 [eqn: C^14]는 더이상 증가     하지 않고 계속 감소하게 됨으로 [eqn: {C^14}/({C^12}+{C^13})]의 비를 측정해서 죽은 후의 ( 5 )     을 알 수 있다.」

[풀이] (1) 중성자    (2)[eqn: {~^14}N(n,p)^14}C]    (3) 탄소동화작용

(4) 생물체    (5) 경과시간

34. 다음 (   )에 적당한 어구, 수치, 기호 등을 넣어라.

「기체에 방사선을 쬐면 ( 1 )작용에 의해 ( 2 )이 생긴다. 1개의 ( 2 )이 생기게 하는     데 필요한 에너지의 평균값은 ( 3 )값이라고 알려져 있으며 그 값은 기체의 종류에      따라 다르나 방사선의 종류와 에너지에 따라서는 크게 달라지지 않는다.」

[풀이] (1) 전리    (2) 이온쌍    (3) [eqn: W]