* 액체방사성폐기물의 처리방법의 장점 및 단점을 2가지식 열거하시오.

(풀이)

액체폐기물의 처리개념은 먼저 부피를 감용하고 농축된 폐기물을 고화처리한다. 부피를 감용하여 농축시키는 방법 (농축법)은 다음과 같다.

	응집침전법	이온교환법	증발법
개요	상수정화장의 물처리와 같이 폐액중에 적당한 응집침전제를 가하여 공침, 흡착시켜 제거하는 방법	이온교환수지로 용존하는 방사성이온을 포집하여 제거하는 방법	폐액에 함유되어 있는 핵종이 일정하지 않고 비폭발성인 경우에 가장 많이 적용되는 방법으로 이방법은 증류수제조원리에 의한 것으로서 열을 가해서 폐액을 증발농축시키는 방법이다.
제염 계수	10	10 - 103	103 - 106
장점	1. 시설비와 운전경비가 싸다. 2. 대량의 저단위폐액처리에 적합하다.	1. 저준위방사성핵종의 제거가 용이하다. 2. 이온교환체의 성능이 다되엇을 때 재생사용이 가능하다.	1. 제염계수가 높다. 2. 감용효과가 크다.
단점	1. 제염효과가 좋지않다. 2. 슬러지양이 많이 발생한다.	1. 용존이온 또는 잡물이 많은 폐액처리에는 부적합하다. 2. 이온교환체의 재생때 발생하는 폐액은 증발법으로 다시 처리해야 한다.	1. 시설비와 운전경비가 비싸다. 2. I-131과 같은 승화성물질이 함유된 경우 제염효율이 다소 떨어진다.

* P-32의 반감기는 14.3일, □-선의 최대에너지 1.7 MeV의 순수 □-방출핵종이어서 □방출은 없다. 그런데 약 3.7 GBq의 P-32를 두께 0.5 cm의 납용기안에 직접 넣어 두었더니 납용기밖에서 방사선이 검출되었다. 납용기 바같면에 방사성오염이 없음을 확인하였다면 이 현상을 어떻게 설명할 수 있는가 ?

(풀이)

P-32는 순□-방출체이므로 □-선이외의 방사선의 방출은 없다고 생각할 수 잇다. 그러나 □-선의 경우 원자번호가 큰 납물질과 상호작용하여 제동복사를 일으켜 전자파를 방출한다. □-선의 최대에너지를 Emax , 원자번호를  Z 라할때 제동복사를 일으키는 비율(f)은 다음과 같다.

f = 3.5 x 10-4 EmaxZ  =  3.5 x 10-4 x 1.7 x 82 = 0.049

따라서 총에너지의 약 5 %의 비율로 제동복사가 일어난다. 제동복사는 차폐체의 원자번호가 클수록, □-에너지가 클수록 잘 일어나므로 저원자번호물질(프라스틱, 알루미늄-)로 1차차폐한후 2차적으로 발생하는 제동복사선을 차폐하기 위하여 중금속(납, 철-)으로 차폐한다.

* 원자력발전소에서 발생하는 폐기물의 고화처리방법중 시멘트고화와 아스팔트고화의 장단점을 2가지식 비교하시오.

(풀이)

방사성폐액의 전처리에 의해 생성되는 증발, 농축폐액 및 응집침전슬러지, 폐수지등은 수송, 보관에 적합한 고화체로 만들어서 고화체와 더불어 용기에 충전, 고화포장한다. 일반적으로 사용되는 방법으로는 시멘트고화, 아스팔트고화, 폴리머고화, 유리화의 방법이 있다.

	시 멘 트 화	아 스 팔 트 화	유 리 화	폴 리 머 화
요약	시멘트는 각종 저준위 방사성폐기물의 고화매질 및 고화체의 포장용기물질로서 원자력산업에서 최초로 사용한 물질이며 특히 수용성폐기물의 처리에 가장 널리 사용되어지고 있다.	100℃이상의 아스팔트와 방사성폐기물을 혼합시켜 고화시키며 이대 폐기물내에 함유된 수분의 99.5%이상이 증발되고 나머지폐기물과 아스팔트가 저장용기에 담겨져서 냉각된다.	최근 개발된 공정으로 사용하는 고화매체에 따라 적정온도에서 단량제를 중합 도는 혼합하여 고화시키는 방법이다. 이방법에는 UF수지고화법이 있는데 요소를 알카리 도는 중성상태에서 포름알데히드와 반응시켜 만들어 낸 것이다. 이 수지는 매우 희고 끈끈한 것으로 약 60-65%의 고형물이 들어 있으며 온도에 다라 다르겠지만 대개 6-12개월내에서만 사용가능하고 그 이상이 되면 굳어진다. UF수지를 사용할대에는 폐액혼합물의 pH를 1-2정도로 조절하여야 하는 데 이대 촉매제로 산이나 염산을 넣어 조절한다. 실제 원자력발전소에서 농축폐액과 UF수지와의 비율을 1:3으로 쓰고 있으며 촉매제는 그대마다 계산하여 주입한다.	사용후 핵연료의 재처리과정에서 발생된 고준위폐액의 고화처리방법으로서 증발,가소 및 탈질산시킨후 유리물질과 함께 용융시켜 고화하는 방법이다. 침출율이 낮고 높은 온도에서 안전도가 우수하다. 그러나 처리과정이 복잡하고 취급이 까다로우며 가격이 비싸다

	시 멘 트 화	아 스 팔 트 화
장점	1. 자체차폐성이 양호하다. 2. 충격 및 압축강도가 좋다. 3. 증기에 대한 문제점이 없다.	1. 시멘트고화에 비해 감용비가 크다. 2. 침출율이 적다.
단점	1. 일부폐기물은 경화 및 물성에 악영향을 미친다. 2. pH가 민감한 폐기물은 전처리공정이 필요하고 폐기물고화처리시 전체 폐기물 부피가 증가한다.	1. 아스팔트고화체는 융점이 낮고 기계적강도가 약하다. 2. 물과 접촉시 팽윤현상이 나타난다.

* ICRP26에서 권고하고 있는 선량당량, 유효선량당량과 ICRP60에서 권고하고 있는 등가선량, 유효선량의 차이점을 설명하라.

(풀이)

ICRP26에서 권고하고 있는 선량당량, 유효선량당량과 ICRP60에서 권고하고 있는 등가선량, 유효선량은 별다른 개념상의 차이는 없다. 다만 선량한도와 관련하여 주요한 차이점은 최신역학조사정보를 도입하여 조직가중치를 변경하였으며, 선질계수를 방사선가중치로 그 명칭을 변경하고 방사선가중치에는 비치사성암에 대한 손해도 고려하였다. 그 결과 년간선량한도를 20 mSv/년으로 낮추어졌다.

ICRP 26의 선량한도                                                    (단위 : mSv/년)

		작업자	일반인	비 고
실효선량당량 (확율적 영향)		50	1*(5**)	* 주된 선량한도 ** 생애의 년평균선량이 주된 선량한도를 넘지 않을 경우 몇 년동안만 허용되는 보조한도
선량당량 (비확율적 영향)	눈의 수정체	150	15
	단일장기/조직	500	50
	피부	500	50

ICRP 60의 선량한도                                                    (단위 : mSv/년)

		작업자	일반인	비 고
실효선량 (확율적 영향)		20*	1	* 년간 50 mSv 까지 허용되지만 연속된 5 년간의 평균선량이 20 mSv를 넘을 수 없다.
등가선량 (결정적 영향)	눈의 수정체	150	15
	피부	500	50
	손□발	500	-

* 방사성표면오염의 간접측정법에 대하여 다음 물음에 답하여라.

1. Smear의 면적은 얼마 정도가 적당한가?

2. 전이율에 대해 설명하시오.

3. Smear법에 의한 오염측정의 정확도가 다른 측정양에 비해 낮아도 용인되는 이유를 추론하시오.

(풀이)

1. 100 cm2가 적당하며 오염의 발생가능성이 가장 높은 곳을 선택하여 smear한다.

2. Smear법이란 직경 2 - 2.5 cm의 여과지로 물체의 표면중 오염의 가능성이 가장 높다고 생각되는 표면의 약 100 cm2면적을 문질러서 채취하여 여과지에 부착된 오염 방사능을 측정기로 측정하여 그 표면의 오염을 계측하는 방법이다. 이 방법을 간접 표면오염측정법이라고 한다. 이 측정법에서는 문지름 시험시 여과지에 오염이 옮겨 붙는 비율이 문지름의 압력이나 표면의 평활한 정도, 여과지의 표면의 거칠기에 따라 달라지는데 이를 전이율이라 한다. 전이율은 보통 재료에서는 10 %정도이며 표면이 원활한 비침투성재료에서는 약 50 %정도이다. 그러므로 Smear법을 사용하여 표면을 정밀측정하는 경우에는 이 전이율을 고려해 주어야 한다.

3. Smear법은 시료채취방법에서 알수 있듯이 발취시험적인 방법이다. 그러므로 약간의 오염이 발견되면 그 주변을 엄밀히 조사하는 것이 원칙이다. 또한 원자력	발전소와 같이 백그라운드가 높은 지역의 표면오염이나 방사성포장물의 표면오염의 경우에는 Probe 법보다는 더 적당한 방법이라 할 수 있다.

참고로 표면오염에는 오염의 제거가 용이한 유리성표면오염과 오염제거가 어려운 고착성표면오염이 있다.

1) 유리성오염

유리성오염은 오염을 확산시킬 우려가 있으며, 오염원을 신속히 제거(제염)함으로써, 피폭선량을 줄일 수 있다. 유리성오염의 측정은 주로 smear test를 실시하는 데, 고착성오염을 과소평가할 우려가 있으며 오염전이율의 오차가 크다.

2) 고착성오염

고착성오염은 제거하기 어려운 오염이므로 smear test와 같은 간접법으로는 측정이 불가능하다. 따라서 측정기를 직접 오염원에 근접시켜서 측정한다. (probe 법) 그러나 probe 법은 백그라운드가 높은 지역에서는 측정이 불가능하고 측정에 시간이 많이 소요된다.

* ICRP 9, 26, 60의 권고에 있어서 양 및 개념상의 변천에 대하여 간단히 기술하시오.

(풀이)

1. ICRP 9, 26, 60의 비교

	ICRP 9	ICRP 26	ICRP 60
기본원칙	방사선방어의 목적은 급성효과를 방지하고 만발효과의 위험을 용인할 수 있는 수준까지 제한하는 데 있다.	방사선으로 생길 수 있는 유해한 비확율적효과의 발생을 방지하고 확율적효과의 발생확율을 용인된 수준이하로 제한하는 것.	편익을 가져오는 방사선피폭을 수반하는 행위를 부당하게 제한하는 일이 없이 안전을 확보하고 개개인의 결정적영향을 방지하고 확율적 영향의 발생을 감소시킬 것.
선량한도 설정배경	기본원칙을 근거로 한 최대허용선량 제정 (장해의 용인선량)	타 산업의 치사율과 비교를 근거로 하여 선량한도를 설정하였다.	위험의 사회적 용인수준에 근거하여 선량한도를 설정하였다.
CONCEPT	Critical Risk Concept (결정장기개념)	Total Risk Concept (치사성암)	Total Risk Concept (치사성암+비치사성암)
선량한도 명 칭	최대허용선량	선량당량 실효선량당량	등가선량 실효선량

2. 선량한도의 비교

(1) 현행법령의 선량한도                                                (단위 : rem/년)

	종사자	일반인	수시출입자
전신, 결정장기(눈의 수정체, 조혈기, 생식선)	5	0.5	1.5
갑상선, 뼈, 몸통 및 머리의 피부	30	-	3
기타 단일장기	75	-	7.5
손, 발, 팔□다리관절	150	-	15

(2) 개정예정인 선량한도

피 폭 구 분		종 사 자	수시출입자	일 반 인
유효선량한도		□50 mSv/년	□12 mSv/년	1 mSv/년 0.1 mSv/주 7.5 □Sv/시간
등가선량한도	수 정 체	150 mSv/년	15 mSv/년
	피부 및 손발	500 mSv/년	50 mSv/년

□ 5 년간 100 mSv (1998-2002년까지는 200 mSv 로 한다)를 넘지않는 범위에서 년간 50 mSv를 허용한다.

□ 5 년간 평균이 1 mSv 를 넘지않는 범위에서 단일한 1 년에 대해서는 1 mSv를 넘는 값이 인정될 수 있다.

(3) ICRP 26의 선량한도                                                 (단위 : mSv/년)

		작업자	일반인	비 고
실효선량당량 (확율적 영향)		50	1*(5**)	* 주된 선량한도 ** 생애의 년평균선량이 주된 선량한도를 넘지 않을 경우 몇 년동안만 허용되는 보조한도
선량당량 (비확율적 영향)	눈의 수정체	150	15
	단일장기/조직	500	50
	피부	500	50

(4) ICRP 60의 선량한도                                                 (단위 : mSv/년)

		작업자	일반인	비 고
실효선량 (확율적 영향)		20*	1	* 년간 50 mSv 까지 허용되지만 연속된 5 년간의 평균선량이 20 mSv를 넘을 수 없다.
등가선량 (결정적 영향)	눈의 수정체	150	15
	단일장기/조직	500	50
	피부	500	50
	손□발	500	-

* 어떤 비파괴검사를 수행하는 현장에서 50 Ci의 Ir-192이 조사기에서 이탈하여 노출된 상태로 땅에 떨어져 있는 것을 모르고 작업자가 10분간 이를 밟고 서 있었다. 이 사람에게 예상되는 방사선장해를 예측하시오.

(풀이)

먼저 이 사람이 받을 수 있는 선량을 계산에 의해 예측하여 보자.

1. 발바닥의 피부 (거리 : 0.02 m) : 100 Gy/10분

2. 체내주요장기 (1 m) : 0.04 Gy/10분

3. 적색골수 및 생식선 (0.7 m) : 0.08 Gy/10분

방사선피폭을 받은 작업자는 먼저 일시적으로 정자의 감소를 일시불임과 약간의 혈액상의 변화(임파구감소)가 예상되나 약 4주후 회복될 것이다. 이 선량은 결정적 영향을 일으킬 수 있는 선량의 범위는 아니다. 그러나 직접적인 위험은 선원에 가장 근접한 발의 피부가 받은 200 Gy인데 이로 인해 염색체의 변화, 일시적인 탈모, 홍반현상, 수포를 거쳐 궤양으로 발전할 수 있다. 또한 확율적 영향의 발생확율을 약간 증가시킬 수 있다. 그리고 작업자의 심리적 불안이나 동요, 스트레스로 인해 방사선외적 임상증상이 발생할 수 있다. 따라서 상황 및 방사선의 위험을 이해시키고 안정을 도모하는 것이 중요하다.

* 두께계에 사용되는 Co-60소선원에 대하여 다음 물음에 답하여라.

1. 밀봉선원의 밀봉용기로서의 필요조건 2가지

2. 밀봉선원의 누출시험으로 적당한 방법 2가지

3. 누출시험에서 누설이 발생되었을 때 대처하여야 할 원칙 3가지

4. 이 장치 사용중 누설이 발생하였을 때 인체내에 섭취될 가능성이 있는 경로 3가지

(풀이)

1. 밀봉선원이란 기계적 강도가 충분하여 파손될 우려가 없고 부식되기 어려운 용기에 넣은 갸로서 사용할 때 방사선은 외부로 방출되지만 RI는 누출되지 못하도록 되어 있는 것을 말한다. 밀봉용기로서 필요한조건은 다음과 같다.

(1) 방출하고자 하는 방사선이 잘 방출될 것.

(2) 사용조건에 대한 내구성이 있을 것.

(3) 내용물변화에 대한 내구성이 있을 것.

2. 밀봉선원의 안전성시험

(1) 누설시험 : 기포시험, 헬륨시험, 크립톤시험, 라듐시험, 침적시험, 문지름시험

(2) 오염시험 : 침적시험, 문지름시험

(3) 수송을 위한 시험 : 침적시험, 타격시험, 가열시험, 충격시험

(4) 특수시험 : 가열시험, 충격시험, 외압시험, 진동시험

3. 체내오염의 방지, 인체표면오염의 방지, 시설오염의 방지의 3 원칙외에 제염을 실시하여 누출된 오염의 확대를 방지하고 사용을 중단하고 원인을 분석하여 제거하고 안전성이 확보를 하여야 한다.

4. 호흡기, 소화기, 피부□상처

참고로 밀봉선원에서 특히 주의하여 취급해야 하는 선원의 예는 다음과 같다.

Ra-226선원, H-3선원, 저에너지 □선원, □선원은 방사선방출 창면의 두께가 얇기 때문에 기계적 강도가 약하므로 주의하여야 한다.

* 원자력발전소의 주변환경에 기여하는 주요방사선원의 중성자이다. 다음 물음에 답하라.

1. 대표적인 중성자와 물질과의 상호작용 4가지를 써라.

2. 이들 상호작용에 근거한 중성자의 검출방법을 설명하시오.

(풀이)

(1) 탄성산란 : 중성자가 표적핵과 충돌하여 충돌되기전 보다 작은 에너지의 느린 속도로 반발되는 반응을 말하는 데 반응전후의 운동량과 운동에너지의 합이 보존된다. 주로 원자번호가 낮은 수소와 같은 물질과 작용하며 이를 이용하여 반도양성자에 의한 속중성자의 측정에 이용된다.

(2) 비탄성산란 : 탄성산과 거의 같은 양상으로 충돌하여 원자핵의 여기를 동반하는 경우로 여기한 원자핵이 기저상태로 되돌아 갈 때 □선의 방출을 동반한다. 이 반응은 최저문턱값을 가지기 때문에 속중성자의 에너지식별에 이용할 수 있다.

(3) 포획 : 열중성자가 표적핵에 포획되어 □선을 방출하는 반응이다.

(4) 핵변환 : 원자핵이 중성자와 상호작용하여 복합핵을 만들고 양성자나 알파선을 방출하는 반응이다. B(n,□)Li, O(n,p)N

(5) 핵분열 : 원자핵이 열중성자를 흡수하여 나누어지면서 평균 2-3개의 중성자와 약 200 MeV의 에너지를 방출하는 현상이다.

2. 중성자의 측정

중성자는 하전을 띄고 있지 않기 때문에 x, □선과 마찬가지로 그 자체는 직접전리작용을 일으키지 않으므로 중성자의 측정은 중성자와 물질의 상호작용결과 생성된 하전입자나 중이온을 이용하여 간접적으로 측정한다.

따라서 중성자검출기는 하전입자검출기와 중성자를 하전입자로 변환시키는 Converter를 조합하게 된다. 중성자검출기의 사용시 공통점은 이들 검출기가 중성자외에 □선에도 감응한다는 것이다. 중성자의 측정에 널리 이용되는 계측기는 다음의 것들이 있다.

□ 핵반응을 이용한 방법

□ 퇴틤양성자를 이용한 방법

□ 핵분열을 이용한 방법

□ 핵반응을 이용한 방법

1) BF3 비례계수관

이것은 비례계수관의 충전가스로 삼불화붕소(BF3)를 사용한 것으로 다음의 반응을 이용하고 있다.

10B  +  n  →  7Li  +  □  +  2.78 MeV

2) 3He 비례계수관

이것은 비례계수관의 계수가스로서 3He로 충전한 것으로서 다음의 반응을 이용하고 있다.

3He  +  n  →  3H  +  p  + 0,764 MeV

이 경우 중성자가 계수관에 입사하면 상기반응을 일으키는 것외에 3He와 탄성산란을 한다. 따라서 상기 반응의 발열치와 되튐 3He 의 합에 해당하는 파고치가 얻어진다. 상기반응은 발열반응으로 당연히 열중성자에 대해서도 응답하고 그 감도도 높다.

□ 되튐양성자를 이용한 방법

가장 일반적인 고속중성자의 검출은 가벼운 핵과의 충돌반응인 탄성산란을 이용한 것이다. 중성자가 수소를 함유하고 있는 물질과 탄성산란하여 되튐(recoil)시키며, 이 현상을 니뇬하여 중성자를 검출할 수 있다. 비례계수관의 봉입가스로서 메탄이나 에틸렌과 같이 수소를 많이 함유한 가스를 사용하거나 벽재를 폴리에틸렌을 사용하여 되튐을 기대한다. 또한 프라스틱 섬광체를 이용할 수도 있다.

□ 핵분열을 이용한 방법

235U, 238U, 232Th의 핵분열을 이용하는 물질을 비례계수관의 전극벽에 발라서 중성자와 상호작용하여 그 결과 방출된 핵분열파편을 계측하는 방법이다.

* 원자력발전소에서 발생되는 폐기물의 발생원에 대해 써시오.

(풀이)

방사성폐기물의 관리목적은 방사성물질의 환경방출로 인한 환경오염의 방지 및 주변주민의 방사선피폭을 저감시키고 방사성폐기물을 장기간 안전하고 확실하게 인간환경으로 부터 격리저장하는 데 그 목적이 있다.

우리나라의 방사성폐기물은 고준위방사성폐기물과 중□저준위방사성폐기물로 나누는 데 이의 기준이 되는 비방사능 및 표면방사선량율은 다음과 같다.

기체방사성폐기물	액체방사성폐기물	고체방사성폐기물
10-6 □Ci/cc	10-3 □Ci/cc	2000 mR/hr

원자력발전소에서 발생되는 폐기물의 발생원을 기술하면 아래 표와 같다.

	발 생 원
기체방사성폐기물	1. 냉각재의 탈기 2. VCT(Volume Control Tank)의 Venting 3. Cover gas의 교환 4. Boron Recycle Process
액체방사성폐기물	1. Reactor Coolant Loops (RC Loops) 2. Pressurizer Relief Tank (PRT) 3. Reactor Coolant Pump (RCP Seals) 4. Refuling Canal Drains 5. Equipment Drains & Leaks 6. Accumulater (Safety Injection Tank) 7. Radioactive Chemical Laboratory Drains 8. Radioactive Laundry & Shower Drains 9. Decontamination Area Drains 10. Demineralizer Flushing & Backwashing 11. Sampling System 12. Floor Drains
고체방사성폐기물	1. 액체폐기물 증발시 발생되는 농축폐기물 2. 액체폐기물이온교환시 발생되는 폐이온교환수지 3. 액체폐기물 여과처리시 발생되는 폐필터카트리지 4. 기체폐기물처리시 발생하는 폐필터 5. 잡고체폐기물

* 고체폐기물의 처리방법에 대하여 설명하시오.

(풀이)

고체폐기물 처 리 방 법	내 용
소각처리	소각로는 원자력발전소에서 발생하는 가연성폐기물을 소각할 목적으로 개발되었는 데 폐기물을 소각하므로 감용비가 50-100정도로 크고 폐기물을 반응성이 적은 재의 형태로 전환시켜 추후 수송 및 저장시의 문제발생을 줄여주며 소각로의 원리도 간단하다. 그러나 폐기물의 불완전연소, 고온의 배기처리 등의 문제가 되며 최근 고온기체를 처리할 수 있는 여과기가 개발되어 있으나 비싸다.
압축처리	압축기는 폐기물에 압축을 가해 밀도를 즈가시키고 부피를 감소시키는 것으로 소각처리나 기타처리가 적합하지 않을 경우 효과적이다. 압축시 Springback현상을 해결하기 위해 최근 초고압압축기가 개발, 이용되고 있다. 처리압력은 4.5-2200톤정도로 다양하며 감용비는 5-10이다.
해체처리	시설기기의 교환 및 사용정지로 인해 배출되는 기기, 기계, 장치들은 제염후 재사용이 가능하지만 사용이 불가능하여 폐기시킬 경우 압축, 소각의 방법에 적합하도록 절단, 분해하는 방법이다.
용융유리화처리	최근 개발된 방법으로 금속성분의 비방사성의 폐기물을 프라스마 토치용융로내에서 붕규산유리 조성제와 함께 녹여 유리제속에 가두는 방법으로 물속에 들어가더라도 방사성물질이 누출되지 않으므로 주변을 오염시킬 우려가 극히 적다.
고화처리	시멘트고화, 아스팔트고화, 유리화, 폴리머화

* 보건물리상 중요한 4가지 반응을 쓰고 이들의 중요성에 대하여 설명하시오.

(풀이)

반응중 H와 N의 반응은 인체조직의 주성분이 중성자의 일으킬 수 있는 반응중의 하나라는 점에서 중요하고 세 번째 반응은 주로 중성자 계측기에 많이 활용되는 원리로서 중요하다. 마지막은 중성자 차폐시에 많이 이용되는 반응이다.

반 응 의 종 류	열중성자에 대한 흡수단면적
H1 (n, □) H2	□a = 0.33 b
N14 (n, p) C14	□a = 1.70 b
B10 (n, □) Li7	□a = 4.01 x 103 b
Cd113 (n, □) Cd114	□a = 2.1 x 104 b

* 방사성물질이 체내에 섭취되었다. 내부오염된 핵종의 제거 및 처치방법을 설명하시오.

(풀이)

일단 방사성핵종의 내부피폭이 의심되는 경우 핵종의 종류, 섭취경로, 체내섭취량을 결정하여 내부피폭의 정도와 치료의 필요성 여부를 빨리 결정하여야 한다. 인체로 부터의 방사성핵종의 제거는 얼마나 빨리 치료가 시작되었는가에 따라 그 방법과 효과가 달라진다.

1. 경구섭취로 인한 내부오염핵종의 제거

구토를 유발시키거나 위장펌프를 이용하여 위로 부터의 오염핵종을 제거하고 제산제를 투여하여 불용성 화합물로 만들어서 장관내의 흡수를 억제한다. 위를 떠나거나 흡수되기전에 제거하고 chelating agent를 투여한다면 가장 효과적 일 것이다. 그러나 흡수단계에서 chelating agent의 사용은 오히려 흡수를 촉진시킬 수 있으므로 피하는 것이 좋다. 위를 떠나 장관내에 있는 오염핵종은 장관세척을 하여 제거를 촉진함으로서 복부 각 장기의 방사선피폭량을 줄일 수 있다.

2. 공기흡입에 의한 내부피폭의 제거

생리적 식염수로 코와 입등을 씻어내고 거담제를 투여하여 기간지내 섬모운동을 촉진시켜 제거를 돕는다. 용해성이 높은 물질은 빨리 흡수되므로 전신적인 치료법이 빨리 이루어져야 한다.

3. 피부 혹은 상처를 통한 흡수핵종의 제거

방사성물질에 오염된 피부 혹은 상처는 세척을 하거나 피부에 스며든 오염물질의 외과적 제거술이 요망된다. 방사성핵종이 엎질러 지거나 공기중으로 누출된 경우 피부표면이 오염될 수 있으며 특히 □선 방출핵종의 경우 빨리 제거하지 않으면 노출된 피부주위에 다량의 방사선피폭을 줄 수 있다.  피부오염을 제거하는 방법으로는 먼저 유화제로 가볍게 씻어낸다. 이때 피부를 탈피시키지 않도록 한다. 상처가 없을 경우 피부를 탈피시키면 오히려 체내흡수를 촉진시킬 수 있다. 손, 발, 손톱, 발톱 등을 가벼운 솔질로 오염물질을 제거하고 약한 삼푸를 써서 모발을 완전히 세척한다. 어떤 경우든 깨끗한 물로 깨끗한 물로 충분히 씻어내며 이때 씻겨진 물이 다른 신체부분에 뭍지 않도록 주의하여야 한다.

4. 일단 체내 흡수된 오염핵종의 제거

오염물질이 일단 혈액순환계로 흡수되면 더욱 제거하기 힘들며, 이 경우 오염물질 제거촉진제의 투여를 고려하게 된다. 일부오염물질의 배출을 촉진시킬 수 있는 chelating agent 로는 Ca-DTPA 가 사용되고 최근에는 Zn-DTPA 가 더 적은 부작용으로 동등한 효과를 얻을 수 있어 많이 사용된다. 이뇨제, 다량의 수액제의 투여, 맥주를 마시는 등의 다량의 수분섭취는 3중수소(H)의 배출을 촉진시킬 수 있다. 오염된 방사성핵종의 안정형핵종을 투여하면 대사과정에서 경쟁적으로 작용하여 결정장기에 오염핵종의 집적을 막아 빨리 체외로 배출시킬 수 있다. 예를 들면 안정형의 옥소(I)를 빨리 충분한 양을 투여한다면 방사성옥소(I)의 갑상성섭취를 차단할 수 있고 3중수소(H)가 많은 곳에서의 작업시 충분한 량을 물을 섭취한다면 3중수소(H)의 체내섭취를 차단할 수 있다.

5. 방사성옥소로 부터 갑상선피폭의 차단

휘발성이 있는 I-125, I-131은 불의에 흡수될 수 있으므로 안정형의 옥소를 투여하여 예방할 수 있다. 만일 핵연료가 녹는 대형원전사고의 경우 안정형의 옥소를 투여하면 방사성옥소의 갑상선 섭취를 99% 차단시킬 수 있다. NCRP의 권고에 의하면 10 - 30 rad의 피폭가능성이 있을 때 부작용이 적은 pdtassium iodine (KI) 130 mg ( I  : 100  mg ) 을 하루 1 번씩 투여하면 갑상선섭취율을 1 % 이하로 줄일 수 있다.

* 외부피폭방사선량 평가의 기본적 개념을 설명하시오.

(풀이)

1. 방사성핵종이 붕괴하면서 방출하는 방사선갯수를 측정하는 단위의 설정

1) Radiation fluence (방사선속) : 단위면적당 입사하는 방사선의 갯수  : 방사선피폭량 결정

- 감마선수/cm2 (□/cm2)

- 알파, 베타입자수/cm2 (□, □/cm2)

- 중성자수/cm2 (n/cm2)

2)  Radiation fluence rate (= Radiation flux : 방사선속율) : 단위면적당 단위시간에 입사하는

방사선의 개수 : 방사선피폭율 결정

- 감마선수/cm2□sec (□/cm2□sec)

- 알파, 베타입자수/cm2□sec (□, □/cm2□sec)

- 중성자수/cm2□sec (n/cm2□sec)

2. 방사성핵종이 붕괴하면서 방출하는 방사선에너지에 대한 개념

1) Radiation energy fluence : 단위면적당 입사하는 방사선의 에너지

Radiation energy fluence  =  Radiation fluence  x  energy

2) Radiation energy fluence rate (= Radiation energy flux) : 단위면적당 단위시간에 입사하는

방사선의 에너지

Radiation energy fluence rate  =  Radiation fluence rate  x  energy

3. 방사선-물질 간 상호작용할 확률에 대한 개념 (Interaction coefficient)

1) 질량에너지전달계수 (□tr /□)

2) 질량에너지전달계수 (□en /□)

4. 방사선원으로 부터 선량평가의 개략도

Source	→	Radiation flux Radiation energy flux	상호작용계수 →	조사선량율 흡수선량율 등가선량, 유효선량

* 길이 2 m 인 가느다란 Ir-192 선원의 강도가 1 cm당 0.1 TBq 이라고 한다. 이 선원의 중점

에서 1 m 거리에서의 선량율은 몇 R/hr 이겠는가? 또, 선원으로 부터 거리가 10 m 쯤되면 선선원으로 계산하지 않고 모든 방사능이 선선원의 중점에 집중되어 있는 점선원으로 계산해도 오차가 5 %이내가 되는가? 단, Ir-192의 비감마상수는 12.4 R□m2/TBq□hr 이다.

(풀이)

단위길이당 선원의 강도가 S□ (TBq/cm) 인 선선원의 경우에는 선원을 미소길이 d□로 분할하고 이를 점선원으로 간주하여 dX 를 구하고 이를 전체길이□에 대해 적분하여 X 를 계산한다. (이때 □는 radian 각이다.)

P 에서의 선량율은 다음과 같이 구할 수 있다.

dS         S□ d□         S□ sec□ d□

dX = □ □□  = □ □□□□  = □ □□□□□□□

r2             r2                  r2

S□ sec□ d□         S□ sec□ d□          S□ d□

= □ □□□□□□□  = □ □□□□□□□  = □ □□□□

r                    h sec□               h

S□               S□

∴ X  = [eqn: INT _{-□2 }^{ □1 }] d X  = [eqn: INT _{-□2 }^{ □1 }]  □  □□  d□  =   □ □□  ( □1  +  □2  )

h                h

(풀이1)

S□

X  =  □ □□  (□1  +  □2 )

h

0.1 (TBq/cm) x 100 (cm/m)        □      □

X   =  12.4 (R□m2/TBq□hr)  x  □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□  x  (□□□  +  □□□)

1                   4       4

=  195 (R/hr)

(풀이2)

* 선선원으로 계산하였을때

0.1 (TBq/cm) x 100 (cm/m)               □

X   =  12.4 (R□m2/TBq□hr)  x  □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□  x  (5.71°x  □□□  x  2)

10                         180

=  2.47 (R/hr)

* 모든 방사능이 선선원의 중점에 집중되어 있는 점선원으로 보고 계산하였을때

0.1 (TBq/cm) x 200 (cm)

X   =  12.4 (R□m2/TBq□hr)  x  □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

102

=  2.48 (R/hr)

* 결론

선원으로 부터의 거리가 선원크기의 5 배이상되는 경우에는 점선원으로 보고 계산하

여도 큰 차이가 없음을 알 수 있다.

* Ir-192 선원의 강도가 10 Ci가 노출되어 있는 것을 모르고 어떤 사람이 아래 그림과 같이

1 m/sec 의 속도로 선원 근처를 지나갔는 데 이 사람에게 선량계가 주어지지 않았다. 이 사람에 대한 피폭선량을 추정하시오.  단, Ir-192의 비감마상수는 0.46 R□m2/Ci□hr 이다.

(풀이)

이 사람이 d□ 거리만큼을 d t 시간동안 이동하면서 받는 선량을 dX라 하면 아래의 과정으로 계산식 (4) 가 유도되며 전거리를 이동하면서 이 사람이 받은 선량 X는 계산식 (5)가 유도된다.

(1)	(2)	(3)	(4)	(5)
S d X = □ □□ d t r2	d□ d t = □□□□□□ v	d□ = r d□ sec □ r = h sec □	□ S dX = □□ d □ h v	X = [eqn: INT _{- pi /2 }^ {pi /2 }] d X

따라서 전 거리를 이동하면서 이 사람이 받은 선량 X는 다음과 같다.

□ S

X  = [eqn: INT _{- pi /2 }^ {pi /2 }]  d X  =   □□  □  =  1.45  x  10-2  mSv

h v

* 조사선량을 정의하고 1 R단위를 SI 단위로 환산하는 식을 유도하시오.

(풀이)

1. 조사선량의 정의

1928 년 ICRU는 X선의 조사량과 인체에 미치는 영향간의 상호관계를 정립하기 위하여 조사선량을 정의하고 단위를 설정하였다. 이 정의에 의하면 조사선량X는 공기의 무게 □m이 가지는 체적내에서 X선에 의해 생성된 양이온과 전자가 자신들이 가진 에너지를 모두 전달함으로서 생성되는 양이온 또는 전자의 총합이라고 할 수 있다. □m의 체적내에서 일정한 에너지를 가진 전자들이 체적내를 이탈하지만 다른 하전입자들이 체적내로 유입되어 에너지평형상태가 체적내에서 이루어지는 것을 말한다. 이는 유입되는 전자수와 유출되는 전자수가 같아야 한다는 것이 아니고 유입, 유출되는 전자의 에너지의 총합이 같아야 한다. 즉 전자평형은 전자들의 에너지평형상태를 의미한다. 이 전자평형상태에서 □m내의 전하의 합□Q를 측정하면 조사선량을 측정할 수 있다.

2. 1 R의 SI단위

방사선 조사로 인하여 표준상태 (0 ℃, 1 기압)의 공기 1 cm3당 생성된 전하량이 1 esu 일 때 1 R 이라고 정의한다.

1 esu         1 esu

1 R  =  □□□□□□□  =  □□□□□□□□□□□  =  2.58  x  10-4  C/kg

1 cm3       0.001293 g

즉, 1 R 조사선량은 표준상태 공기 1 kg에 모두 2.58  x  10-4  C/kg의 전하를 발생시킨다.

* 공기등가벽 전리함에 설명하시오.

(풀이)

자유공기 전리함은 실제로 운영하는데 있어서는 상당한 주의를 요하며 불편하므로 일반적으로 조사선량의 절대측정을 위한 기준측정기로 많이 이용된다. 실제 현장에서 조사선량을 측정할때에는 견고하고 손쉽게 휴대할 수 있는 계측기가 편리하다. 이러한 계측기는 측정부분의 공기를 제외한 부분의 공기를 압축해서 그 크기를 최소화함으로서 가능하다. 실제로 공기를 압축해서 휴대용계측기를 만드는 것은 지극히 어려운 일이다. 그러나 압축공기로 계측기를 만드는 대신 압축공기와 물리적 성질이 유사한 물질을 이용하여 계측기를 만든다면 측정에 어려움이 없을 것이다. 다시 말해서 공기와 똑같은 방식으로 X선과 상호작용하고 에너지를 흡수하는 물질을 이용하는 것이다. 이와같은 물질을 공기등가물질 (Air equivalent material) 이라고 한다. 일반적으로 X선에 대한 공기등가물질은 공기의 실효원자번호가 같은 원자번호를 가지는 물질이다.

상기계측기를 사용전에 미리 충전시켜 놓으면 사용중 X선에 의하여 생긴 전하가 수집되면서 계측기에 충전된 전하가 줄어들게 된다. 사용후 줄어든 전하량을 측정하면 이 계측기가 얼마만큼의 조사선량을 받았는 지 알 수 있다. 또한 공기중 흡수선량(율)으로 환산도 가능하며 다음 관계식을 이용하여 인체조직에 X선이 조사되었을 때 흡수선량(율)의 간접평가에도 이용된다.

(□en/□) tissue

D tissue   =   X   x   0.87   x    □□□□□□□□□□□□

(□en/□) a i r

* 흡수선량에 대해 정의하고 흡수선량의 측정에 응용되는 브레그-그래이의 원리를 설명하시오.

(풀이)

1. 흡수선량의 정의

인체가 방사선에 의해 얼마나 많은 피해를 입었는 지를 평가하기 위해서는 인체가 방사선으로 부터 얼마나 많은 에너지를 흡수하였는가에 의해 결정된다. 인체의 방사선에에너지의 흡수정도는 인체를 구성하고 있는 물질의 구성 및 분포상태, 방사선의 종류나 에너지에 따라 크게 좌우된다.

방사선에 의한 에너지흡수량을 계량하기 위하여 1956년 ICRU에서는 어떤 물질에 방사선의 에너지가 얼마나 흡수되었는가를 정량적으로 분석할 수 있는 단위를 설정하였다. 즉, ICRU에서는 □흡수선량□이라는 용어를 제정하여 어던 물질의 단위무게당 방사선으로 부터 흡수한 에너지의 양이라고 정의하였다. 이를 좀 더 구체적으로 표현하면 흡수선량D는 어떤 물질의 무게 dm에 방사선의 에너지 dE가 흡수된 것과 같으며 이는 다음과 같이 표시된다.

d E

D = □□□□□

d m

흡수선량의 단위로는 rad를 사용할 것을 제안하고 1 rad = 100 erg/g 라고 하였다. 또한 흡수선량의 SI단위로는 Gy가 설정되어  1 Gy = 1 J/kg이다. 이 단위들의 관계를 살펴보면 다음과 같다.

1 Gy = 1 J/kg = 100 rad = 104 erg/g

여기서 중요한 사실은 흡수선량은 이미 물질의 구성 및 분포상태분만 아니라 방사선의 종류 및 에너지와 부합적인 상관관계가 있기 때문에 모든 물질(공기를 포함한다) 및 모든 종류의 방사선에 사용할 수 있다는 점이다. 그리고 방사선원이 인체의 내부에 있든지 외부에있든지 항상 사용할 수 있다. 흡수선량의 시간적 변화율인 흡수선량율 D＋는 다음과 같다.

d D

D＋ =   □□□□□

d t

2. 흡수선량의 측정

벽체의 두께가 방사선에 의해 생긴 1차전자의 비정보다 두껍고, 벽체로 둘러쌓인 공간에 채워진 기체로 인하여 벽체내에서 방사선과 상호작용하여 발생한 1차전자의 진행방향이나 1차전자의 비적에 따라 발생되는 2차전자의 밀도가 변하지 않을 만큼의 아주 작은 공동이 있다고 가정한다면 방사선이 벽체내에서 단위질량당 잃어버리는 에너지와 방사선이 공동내에서 잃어버리는 에너지의 비는 벽체물질의 기체에 대한 질량저지능과 같아진다는 것이 Bragg-Gray의 원리이다.

(dE/dm)m

□□□□□□□□□ = S mg

(dE/dm)g

(dE/dm)m = S mg   (dE/dm)g = S mg □Wg□Ng

(dE/dm)m : 벽체의 단위질량당 흡수된 에너지 (eV/g)

(dE/dm)g : 공동내 기체의 단위질량당 흡수된 에너지 (eV/g)

S mg : 벽체의 물질의 기체에 대한 질량저지능

Ng : 공동내 기체의 단위질량당 생성된 이온쌍수 (ion-pair/g)

Wg : 공동내 기체의 1이온쌍 생성에 필요한 평균에너지 (eV/ion-pair)

Bragg-Gray원리를 이용하여 계측기의 벽체물질을 인체등가물질을 사용하면 인체의 흡수선량을 평가할 수 있다.

* Bragg-Gray원리를 이용하여인체조직등가물질로 만든 전리함에 Co-60 감마선을 10분간 조사시켰다. 아래의 DATA를 이용하여 흡수선량율(Gy/hr)을 구하여라.

1) 전리함의 감소된 전위차 : 72 V

2) 전리함 내부의 부피 : STP 1 cm3

3) 콘덴서용량 : 5 pF

4) S mg  : 1.137

5) 공동내 기체의 1이온쌍 생성에 필요한 평균에너지 : 34 eV

(풀이)

(1) 전리함내에 단위질량당 수집된 전자의 수 (N)

1) 전리함내에 생성전하량 (Q) = C□□V = 72 V  x  5  x  10-12 F  =  3.6  x  10-10  C

2) N = (3.6 x 10-10 C) / (1.6 x 10-19 C/ion-pair) / 0.001293  g = 1.74 x 1012 ion-pair/g

(2) W : 공동내 기체의 1이온쌍 생성에 필요한 평균에너지 : 34 eV

(3) S mg  : 1.137

(4) 전리함 벽체의 단위질량당 흡수된 총에너지 (10 분간의 흡수선량)

= 1.137 x 34 eV x (1.74 x 1012 ion-pair/g)  =  6.72 x 1013 eV/g  =  0.0108 J/kg

(5) 1시간당 흡수선량 (흡수선량율)  =  0.0648  (Gy/hr)

* 전자파와 물질과의 상호작용에 대하여 설명하시오.

(풀이)

전자파와 물질과의 상호작용하는 방법은 여러 가지가 있으나, 보건물리분야에 있어서 중요시 되는 과정은 다음의 다섯가지이다.

1) Rayleigh scattering

2) Photoelectric effect

3) Compton scattering

4) Pair production

5) Photonuclear interaction

이중 2), 3), 4) 의 경우 더 더욱 중요한 역할을 하는 데 에너지범위가 10 keV - 50 MeV범위에서는 이 3가지 상호작용에 의해 물질에 흡수된다. 이들의 발생빈도는 광자의 에너지와 광자가 통과하는 매질의 원자번호의 함수이다.

이들의 관계를 표로 살펴보면 아래와 같다.

과 정	에너지(E)의존성	에너지(E)와의 관계	원자번호(Z)의존성
Photoelectric effect (□)	E-3.5	입사광자의 에너지가 증가할 때 감소하며 ∼ 0.5 MeV 영역에서 주로 발생한다.	Z5
Compton scattering(□)	E-1	입사광자의 에너지가 0.5∼5 MeV 영역에서 다발하며 약 1 MeV에서 최대로 발생한다.	Z
Pair production (□)	E - 1.02	입사광자의 에너지1.02 MeV이하에서는 결코 발생하지 않는다.	Z2

1.광전효과

광자가 원자에 충돌하여 전에너지를 원자와 결합된 전자에 주어 전자를 틔어 나오게 하고 자신은 소멸하는 현상이다. 이때 광자는 전자의 결합에너지(Eb)보다 큰 에너지를 가져야 한다. 광전효과는 원자핵 가까이에서 잘 일어나며 실제로 모든 광전효과의 80 %이상이 최내각(K각)전자와 작용한다. 이때 반도핵도 운동에너지를 가지나 광전자의 운동에너지보다 극히 작으므로 무시한다.

- Ee = 1/2□mv2  (전리전자의 운동에너지)

- E□ = h□ (입사광자의 에너지)

- Eb  (속박전자의 결합에너지)

E□ = h□ = 1/2□mv2  +  Eb

2. 컴프턴산란

광자가 매질내의 원자에 미약하게 결합되어 있는 전자(최외각전자 또는 자유전자)를 전리시키고 자신은 산란되어 나가는 현상을 말한다. 이때 광자가 전달하는 에너지의 일부는 속박전자를 떼어내는데 그 에너지를 소모하고 나머지는 전자의 운동에너지로 소모된다. 따라서 컴퓨턴산란은 비탄성산란이라고 할 수 있다. 그러나 컴퓨턴산란은 매질원자의 최외각전자의 에너지가 아주 작을 때 일어나므로 이를 무시하고 탄성산란으로 분류하여 처리된다. 다만 입사광자의 에너지가 아주 작을때나 매질의 원자번호가 아주 클때에는 약간의 보정이 요구된다.

따라서 반응전, 후의 운동량과 에너지의 합이 보존된다.

구 분	에 너 지	운 동 량
초기광자	hc/□	h/□
초기전자	m0c2	0
산란광자	hc/□′	h/□′
반도전자	mc2	mv

에 너 지 보 존 법 칙

hc              hc

□□□  +  m0c2  = □□□  +  mc2

□              □′

운 동 량 보 존 법 칙
수평방향	h h □□□□ + 0 = □□□□ cos□ + mv cos□ □ □′
수직방향	h 0 + 0 = □□□□ sin□ - mv sin□ □′

h □□ = □′- □ = □□ (1 - cos□) m0c	초기광자의 에너지 : E 산란광자의 에너지 : E' 입사광자의 파장 : □ 산란광자의 파장 : □' □ : 산란각 □ : 반도각
E E′= □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ E 1 + □□□□□(1 - cos□) m0c2
1 □ tan□ = □□□□□□□□□□□ cot□□□ E 2 1 + □□□□□ m0c2

전자의 반도각 □는 90°를 넘어서 입사광자의 방향과 역행해서 틔어나갈 수 없다는 사실을 알 수 있다. 다음의 결과에서 알수 있듯이 광자의 산란각□ = 180°일 때 반도전자의 에너지(Ee)가 최대가 되며 산란광자의 에너지(E')가 최소가 된다.

h

□□ = □′- □ = □□ (1 - cos□)  = 0.0243 (1 - cos□) (Å)

m0c

□ = 0°( 0 Å)

□ = 90°(0.0243 Å) - 컴프턴파장

□ = 180°(0.0486 Å) - 반도전자의 에너지가 최대(산란광자의 에너지가 최소)가 된다.

3. 전자쌍생성

일정한 에너지 이상을 거진 광자가 핵의 쿨롱장부근에서 소멸하여 음양의 한쌍의 전자를 생성하는 현상으로 1.02 MeV이하에서는 발생하지 않는다. 드물게 원자의 궤도전자에 의해 발생되기도 하는 데 이때의 쌍생성은 삼중생성이라 한다. 이는 광자가 소멸되면서 생성되는 양전자 및 음전자외에 광자가 소멸전에 궤도전자를 이탈시킴으로 발생되는 데 이것이 두 개의 음전자와 한 개의 양전자를 발생하게 하는 것처럼 보인다. 쌍생성에 의해 생성된 음전자와 양전자는 광자의 진행방향과 유사한 방향으로 진행하면서 매질을 여기, 전리 및 제동복사를 일으켜 에너지를 상실하게 된다. 이때 양전자는 가진 에너지를 모두 소모하게 되면 주변전자와 결합하여 0.51 MeV의 운동에너지를 가진 2개의 소멸복사선을 발생시킨다. 결과적으로 1개의 높은 에너지를 가진 광자로 인하여 적은 에너지를 가진 2개의 광자가 발생된다.

4. 레일레이 산란 (톰슨 산란 = 코헤런트 산란)

광자가 원자 전체와 상호작용하여 일으키는 산란으로 탄성산란으로 분류된다. 에너지의 변화없이 방향만 변하며, 따라서 커마나 흡수선량에 기여하는 바가 전혀없다.

5. 광핵작용

원자핵이 광자를 흡수하여 광자는 소멸되고 원자핵에서 1개 또는 여러 개의 핵자를 발생시키는 현상이다. 광핵작용을 일으키기 위해서는 일정한 에너지 준위 이상의 에너지를 가져야 한다. 어느 경우든지 광핵작용을 일으키기 위해서는 모든 단면적의 5 %이내이다. 따라서 이 반응은 방사선에너지의 흡수측면에서는 중요하지 않으나 작용결과 방사성을 띄는 원자핵이 생성된다는 점에 유의하여야 한다.

* □선과 □선의 비정에 대하여 설명하시오.

(풀이)

하전입자는 전기를 띄고 있으므로 쿨롱장을 형성하여 매질을 진행하는 동안 주변의 모든 원자핵 또는 전자들과 작용하여 가지고 있던 운동에너지를 서서히 잃게 된다. 하전입자가 매질과 아무 작용도 하지않고 통과할 확율은 □0□이다. 하전입자의 운동은 크게 중하전입자와 □선으로 구분하여 설명할 수 있으며 하전입자가 전 에너지를 잃을때까지 진행한 거리 (mg/cm2, cm) 를 비정이라 한다. 하전 입자의 운동은 이 비정에 의해 규정되어 지기도 한다.

저지능이란 생물학에서 사용하는 LET와 유사한 개념으로 하전입자가 물질속을 진행할때 단위길이당 잃는 에너지 (keV/□m) 를 말하며 방사선의 종류와 에너지에 의해 결정되어진다. 일반적으로 전하(q2)가 크고, 속도(v2) 또는 에너지(E)가 낮을수록 저지능은 크지고 비정은 작아진다.

1. □입자의 운동

중하전입자의 대표적인 것은 □선으로 이는 비전리가 크기 때문에 급속히 에너지를 잃으며 정지한다. 또한 □선은 투과력이 약하여 종이1장 또는 고무장갑으로도 차폐가 가능하며 7 MeV이상의 고에너지가 아니면 인체표피의 보호층조차 투과할 수 없어서 체외방사선피폭대상이나 차폐의 대상에서 제외된다. 그러나 체내에 섭취되었을때에는 심각한 문제로 대두된다. 다시 말하면 □선은 아주 큰 비전리로 인하여 자신의 전 에너지를 선원이 위치하고 있는 가까운 부분에 전달하고, 또 인체 내부조직에는 조직표면에 보호층이 없어서 이 에너지가 바로 전달되기 때문에 심각한 문제가 된다. 그러므로 체내피폭에서 □선을 방출하는 핵종을 가장 중요시하고 있다.

□선은 그 비적이 거의 직선운동을 하며 80 %이상이 비탄성충돌로 인하여 그 에너지를 잃는다. 이때 에너지를 잃는 메카니즘은 □선의 쿨롱장과 매질원자의 궤도전자에 의한 쿨롱장이 서로 반응하여 매질의 원자를 전리, 여기시킴으로서 에너지를 상실하게 된다.

□선의 비적을 살펴보면 동일한 초기에너지를 가졌더라도 통계적, 확율적으로 반응횟수나 1회반응에서 잃는 에너지의 양이 다르기 때문에 비정이 조금씩 차이가 나는데 이것을 스트래글링 (Straggling) 이라고 한다.

상기 곡선에서 보듯이 □선의 수가 1/2로 감소되는 지점까지의 거리를 평균비정(Ra)이라 정의한다. 한편 Rm은 최대비정이며, 외삽비정 (Re) 은 곡선부분을 X축에 외삽하여 구한 비정을 말한다. 일반적으로 □선의 비정으로는 평균비정을 많이 사용된다.

□선이 표준상태에서 공기를 통과할 때 □선의 에너지 E (MeV) 와 관계하여 그 평균비정 Ra (cm) 은 10 % 오차이내에서 다음과 같이 표시할 수 있다.

Ra = 0.56 E (E < 4 일 때)

Ra = 1.24 E - 2.62 (4 < E < 8 일 때)

한편 □선이 공기 이외의 다른 매질을 이동할 때 그 매질에서의 비정 Rmatter(mg/cm2) 은 Ra를 이용하여 매질의 질량수A와 관계하여 다음과 같이 구할 수 있다.

Rmatter = (0.56  A⅓) Ra

또한 공기와 신체의 연조직의 성분에 의해 결정되는 실효원자번호가 서로 크게 다르지 않기 때문에 공기중 □선 평균비정 Ra 을 이용하면 신체 연조직에서의 비정Rtissue를 쉽게 구할 수 있다. 이때 □air 는 공기밀도이고 □tissue는 신체연조직밀도이다.

Rtissue = (□air /□tissue ) Ra

□선이 매질을 통과하면서 생기는 이온쌍수를 □선의 비정과 관련시켜서 생각할 수 있는데 이러한 개념에서 정의된 물리량이 비전리이다. 비전리는 □선의 에너지와 관계있으며 아래 그림에서 보듯이 에너지가 감소함에 따라 서서히 증가하다가 정지하기 직전에 최대가 된다. 비전리가 크다는 말은 □선의 에너지손실이 많다는 의미이다.

2. □선의 운동

□선은 □선과는 달리 아래 그래프에서 보듯이 연속스펙트럼 분포를 가진다.

다시 말해서 □선은 0 ∼ 최대에너지사이의 어떤 에너지라도 가질 수 있다는 것이다. 방사선 피폭선량평가시 가장 중요시하는 것은 □선스펙트럼의 평균에너지이다. 일반적으로 □선의 평균에너지는 최대에너지의 1/3정도로 보면 실무적으로 무난하다. □선의 평균에너지가 중요한 이유는 □선이 인체에 흡수될 때 인체가 흡수한 에너지는 평균적으로 □입자1개로 부터 □선평균에너지에 해당하는 에너지와 같기 때문이다.

일정흡수체내에서 □선의 에너지가 증가함에 따라 최대비정은 증가하게 되고 흡수체의 밀도가 클수록 최대비정이 짧아지게 된다. 엄격히 말하면 □선의 비정에 영향을 미치는 것은 흡수체의 밀도보다는 흡수체의 단위면적당 전자수와 관련이 있다. 다시말하면 □선의 비정은 흡수체의 단위 면적당 전자밀도는 □흡수체밀도 x 두께□인 밀도두께와 관계가 있다.

*□선 비정식 [ R (mg/cm2) , E (MeV) ]

R  =  542 E  -  133    ( 0.8 < E )

=  407 E1.38          ( 0.15 < E < 0.8 )

상기 그래프는 베타선이 매질중에서 흡수되는 과정을 도시하였다. 이때 B는 제동복사에 의해 기여된 양이다.

* 다음 DATA를 이용하여 □선의 최대비정을 구하여라.

(1) □선 흡수체 : 0.111 mmAl

(2) □선원과 측정기사이의 거리 : 1 cm공기

(3) 측정기 표면두께 : 1.7 mg/cm2마이카

(4) Al 밀도 = 2700 mg/cm3

(5) 공기밀도 = 1.293 mg/cm3

(풀이)

(0.011 cm  x  2700 mg/cm3)  +  (1 cm  x  1.293 mg/cm3)  +  1.7 mg/cm2 = 32.99 mg/cm2

* 50 cc 의 Y-90과 평형상태에 있는 Sr-90액체상 방사선원 10 Ci를 실험실에서 사용하는 데 이 선원의 저장장소에서 1 m 떨어진 곳에서의 방사선량율을 10 mrem/hr를 초과하지 않도록 차폐하고자 한다. 차폐두께를 계산하시오.

(풀이)

	Sr - 90	Y - 90
최대에너지	0.54 MeV	2.27 MeV
평균에너지	0.19 MeV	0.93 MeV
□선비정식	R = 542E - 133 (E > 0.8)	E = 407E1.38 (0.15 < E < 0.8)
	R (mg/cm2), E (MeV)이며 □선의 차폐는 Sr-90 및 Y-90의 최대에 너지인 2.27 MeV에 대하여 완전히 차폐할 수 있어야 한다. 따라 서 □선차폐물질을 폴리에틸렌(□ : 0.95 g/cm3)으로 하여 계산하 면 R = 1.1 g/cm2이므로 두께는 (1.1 g/cm2)/(0.95 g/cm3) = 1.06 cm 이다.
물의 실효원자번호	Ze = (2/18 x 1) + (16/18 x8) = 7.22
제동복사비율	fSr-90 = 3.5 x 10-4 x 7.22 x 0.54 = 5.73 x 10-3	fY-90 = 3.5 x 10-4 x 7.22 x 2.27 = 1.37 x 10-3
제동복사에 기여하는 □선 에너지	10 x 3.7 x 1010 (d/s) x 0.19 (MeV/d) x 5.73 x 10-3 = 9.64 x 107 MeV/s	10 x 3.7 x 1010 (d/s) x 0.93 (MeV/d) x 1.37 x 10-3 = 1.97 x 109 MeV/s
가 정	문제를 더 간단히 하기위하여 제동복사선원은 점선원이고 이 점 선원으로 부터 1 m거리에서의 공기의 흡수선량을 구해보자. 문제가 되는 것은 물의 (□en /□) 인데 이는 제동복사선이 가지는 에너지를 알아야 한다. 여기에서는 제동복사선이 가질수 있는 최대에너지는 □선의 최 대에너지보다 작으므로 □선의 최대에너지를 설정하면 보수적으 로 평가된다.
물의 (□en / □)	0.031 m2/kg	0.00232 m2/kg
공기의 흡수선량	1.3 mrem/hr	21 mrem/hr
납의 □	1.5 cm-1	0.15 cm-1
차폐계산식	ISr-90 = 1.3 e-1.5t	IY-90 = 21 e-0.51t
	ISr-90 + IY-90 = 10
결 론	t = 1.75 cmPb
	1.06 cm 폴리에틸렌을 사용하여 Sr-90 및 Y-90에서 방출되는 □ 선을 차폐하고 2차적으로 1.75 cmPb로 차폐하면 Sr-90 및 Y-90에 서 방출되는 □선이 물속에서 생성시킨 제동복사에 의한 피폭선 량율을 1 m 거리에서 10 mrem/hr이하로 줄일 수 있다.

* □선을 방출하는 점선원 1 Ci 로 부터 1 m 거리에 있는 표준상태 공기 1 cc에서의 조사선량을 구하여라.

DATA

1. 이 선원은 1붕괴당 1 MeV의 에너지(E)를 가진 1개의 □선을 방출한다고 가정한다.

2. 점선원과 피조사체사이는 진공 또는 공기이다.

3. 점선원으로 부터 방출되는 □선은 공간적으로 균일하게 방출된다.

4. □선원은 점선원이다.

5. W값은 33.7 eV/ip 이다.

6. 공기의 □ = 8.2 x 10-5 cm-1

7. 공기의 □en = 3.6 x 10-5 cm-1

(풀이)

이 문제는 비감마상수를 구하는 문제이다. 이 문제를 풀이하는 데에는 다음에 관하여 이해가 필요하다. 표준상태 공기중에 1 R 이 조사되었을 때 흡수선량은 0.87 rad정도이다. 이의 유도방법은 아래와 같다.

1 esu           1 esu

1 R = □□□□□□□□□□□□□□ = □□□□□□□□□□□ = 2.58 x 10-4 C/kg

AIR STP 1 cc      0.001293 g

1 ip

= 2.58 x 10-4 C/kg x □□□□□□□□□□□□ x  33.7 eV x 1.6 x 10-12 erg/eV x 10-3 kg/g

1.6 x 10-19 C

= 87 erg/g = 0.87 rad

상기 방법을 응용하여 이 문제를 풀 수가 있다. 먼저 1 MeV의 에너지를 가진 □선이 공기중을 통과할 때 흡수되는 평균에너지(Ea)는 아래의 식에 의해 구할 수 있다.

□             8.2 x 10-5 cm-1

Ea  =  □□□□  x  E  =  □□□□□□□□□□□□□□  x  1 MeV  =  0.439 MeV

□en             3.6 x 10-5 cm-

두 번째 입사□선중 1 m 거리의 공기 1 cm3과 반응한 □선의 수 (Io - I) 는 아래와 같다. (I = Io e-□x 이고 1 m 거리에서의 공기의 체적이 1 cm3 이므로 투과두께(x)는 1 cm이고 □ = 8.2 x 10-5 cm-1이다.)

3.7 x 1010 dps

Io  -  I  =  Io (1 - e-□x)  =  □□□□□□□□□□□□□□ (1 - e-(8.2x10-5x1))  =  24 개/sec

4□(100 cm)2

따라서 표준상태 공기 1 cc 당 흡수되는 에너지 x 반응□선수 = 공기에 흡수된 총에너지가 된다.

0.439 (MeV/개)  x  24 (개/cc□sec)  =  10.536  MeV/cc□sec

1                           1

10.536 MeV/cc□sec x 1.6 x 10-6 erg/MeV x □□□□□□□□□□□□□□ x 3600 sec/hr x □□□□□□□□□□□□□

0.001293 g/cc                  87 (erg/g)/R

= 0.54 R/hr

* ICRU Report 33에서 정의된 ICRU구에 대해 설명하고 인체조직등가물질이 갖추어야 할 조건을 써시오.

(풀이)

ICRU Sphere란 에 의해 정의된 방사선피폭량을 평가하기 위하여 인체 연조직 구성물질 및 성분의 비율은 아래와 같은 직경 30 cm 구형 팬톰을 말한다.

성 분	구 성 비 (%)	밀 도
C	11.1	1 (g/cm3)
H	10.1
O	76.2
N	2.6

* 흡수선량지수와 선량당량지수를 설명하시오.

(풀이)

인체의 장기들이 받을 수 있는 선량의 평가는 상당히 어려으므로 여러 장기중 방사선에너지를 가장 많이 흡수하는 장기를 결정하여 이때 흡수되는 최대에너지를 평가하고 나머지 장기는 이 최대 흡수선량보다 적은 양을 흡수하므로 보수적으로 평가하는 것이다. 이러한 목적으로 흡수선량지수 (Abersorbed Dose Index) 와 선량당량지수 (Dose Equivalent Index)가 정의 되었다.

1. 흡수선량지수 : 어느 일정지점에 ICRU 구가 놓여 있을 때 구 내부에서 받을 수 있는 최

대흡수선량을 말한다. 구형팬톰 내에서의 최대흡수선량이나 인체 내에서

의 최대흡수선량은 같다.

2. 선량당량지수 : 어느 일정지점에 ICRU 구가 놓여 있을 때 구 내부에서 받을 수 있는 최

대선량당량을 말한다. 직경 30 cm의 ICRU Sphere에 대한 피부, 눈, 심부의

선량당량지수를 평가 하는 깊이는 아래와 같다.

피부 선량당량지수(HIS) : 최외각에서 70 □m 는 사멸세포층을 나타낸다.

눈의 수정체 선량당량지수 (HIE) : 최외각에서 0.3 cm 는 눈의 수정체를 나타낸다.

심부 선량당량지수 (HID) : 최외각에서 1 cm 는 인체의 장기를 대표한다.

* 자연방사선원중 방사선방어의 대상으로 하는 예와 인공방사선원중 방사선방어 대상에서 제외시키는 예를 들고 그 이유를 설명하시오.

(풀이)

Technolgically Modified Natural Radiation은 인간의 힘으로 제어가 가능하기 때문에 방사선방어의 대상이 된다. ICRP 60 에서는 다음의 행위에 따르는 자연방사선의 피폭은 직업피폭에 포함하도록 하고 있다.

1) 규제기관에 의하여 라돈의 주의가 필요한 작업장소에서의 작업시

2) 규제기관이 인정한 양의 천연방사성물질을 포함한 물질의 사용□저장

3) 제트여객기 운항 승무원이 우주선의 강도가 높은 고공비행을 함으로서 얻는 피폭

4) 우주비행

2. 인공방사선원중 방사선방어의 대상으로 하지 않는 예 (본질적인 제어가 불가능하다)

대기권내의 핵실험에 의한 방사성낙진에 의한 피폭

* 의료상 피폭이 선량한도의 적용대상에서 제외되는 이유를 설명하시오.

(풀이)

의료상 피폭의 관리는 가능하지만 의료상 목적으로 방사선의 사용이 최상이라는 판단이 이 피폭을 정당화하고 있으며, 이로 인한 이득이 환자자신에게 돌아가기 때문에 선량한도의 적용대상에서 제외된다. 그러나 방사선방어 자체는 예외가 아니다.

1) 진료목적선량을 초과하지 않도록 하여 불필요한 피폭을 억제시킨다.

2) 방사선을 사용하지 않고 동일한 진료목적을 달성할 수 있는 가능성에 대하여 검토가 필요하다.

3) 비용-이득 관점에서 피폭이 정당화되어야 한다.

* 내부 방사선피폭의 관리방법을 설명하시오.

(풀이)

1. 전신계측법 (WBC)

2. Bioassay법

3. 공기오염도와 체류시간의 계산에 의한 방법

전 신 계 측 법 (WBC)

1. 체외에서 직접 체내 방사능을 계측할 수 있다.

2. 핵종의 침착부위를 어느 정도 찾을 수 있다.

3. 계측시 작업자가 작업장을 이탈하여야 한다.

4. X, □, 고에너지□방출체의 측정이 가능하다.

5. 장치가 고가이다.

6. 정확한 교정이 요구된다.

Bioassay법

1. 배설물, 기타를 측정하여 간접적으로 체내량을 추정한다.

2. 핵종에 따라 체내의 대사에 관한 지식이 필요하다.

3. 일반적으로 시료의 수집이 용이치 않다.

4. □, □방출체를 비롯한 모든 핵종에 대하여 적용이 가능하다.

5. 일반적인 실험설비로도 충분한다.

6. 체내량 추정의 오차가 크다.

* 원자력관계시설에서 화재예방을 위해 조치해두어야 할 사항을 개조식을 기술하시오.

(풀이)

1) 시설의 설계시에 방사성물질의 저장시설은 내화구조로 하여야 한다.

2) 화재의 발생원이 될 수 있는전기나 가스와 인화성, 발화성물질에 대한 관리를 철저히 하여야 한다.

3) 주기적으로 소방훈련을 실시하며 교육을 실시한다.

4) 평상시 방사성물질의 보관장소, 종류, 수량, 형상을 파악하고 있어야 한다.

5) 화재에 의한 비산의 위험성여부를 파악하고 있어야 하며 소화시 물을 사용해서는 곤란한 지역등 화재시에 대비하여 소방서에 사용 방사성물질의 특성에 관련된 안내서를 배포한다.

6) 을 파악하고 있어야 한다.

7) 방사선관리자 및 소방서 연락체계의 수립하여야 한다.

8) 소화기, 구급함, 대피용장비를 적절한 위치에 비치시킨다.

* 방사선작업중 사고가 발생하였을 때  조치하여야 할 기본원칙과 방사성물질을 엎질렀을 경우 조치사항에 대해 개조식으로 기술하시오.

(풀이)

1. 방사선사고시 기본원칙

① 인체안전보호의 원칙

② 관계자에게 통보의 원칙

③ 오염확대 방지의 원칙

④ 과대평가의 원칙

2. 방사성 핵종이 엎질러졌을 경우 조치사항

① 같은 실의 직원에게 곧 알린다. 그리고 부근에 있는 사람, 설비담당자등 에게 알린다.

② 오염이 확대되지 않도록 조치한다. (비밀봉RI 취급기준인 체내오염방지, 인체표면오염방지, 시설오염방지를 준수한다.)

③ 책임자에게 알린다.

④ 오염구역 주위에 울타리를 세운다든지 줄을 친다든지, 표지와 주의사항을 게시하고 제염관계자 이외의 출입을 금지 시킨다.

⑤ 사고현장에 있는 직원의 오염서베이를 한다. 오염이 발견되면 그 처리를 한다.

⑥ 제염한다. 제염중에는 제염작업자에 대한 방사선방어를 고려한다.

⑦ 제염이 안전하게 되었는지를 확인 서베이를 한다.

⑧ 일어난 사고를 상세히 그 원인을 규명하여 기록하고 사고재발 방지의  자료로 활용 한다.

* 보건물리계획(방사선 방어활동을 위한 제반사항에 대한 프로그램)에 포함되어야 할 사항에 대하여 개조식으로 기술하시오.

(풀이)

방사선안전관리 프로그램의 수립목적은 방사선감시 및 관리를 원활히 수행하고 방사선방어목표를 적절하게 달성하기 위함이며 이를 위하여 방사선관리규정이나 절차서에 의해 수행되어야 한다. 보건물리계획에 포함되어야 할 사항은 다음과 같다.

1) 방사선방어 책임 및 권한

2) 방사선관리조직 및 인력구성

3) 방사선 감시 및 관리계획

4) 방사선 감시장비

5) 방사선 방어장비

6) 방사선 방어 교육□훈련 계획

7) 기타 필요한 각종절차

* □-방사성핵종의 취급상 주의사항과 H-3 취급상의 주의사항에 대해 써시오.

(풀이)

1.□-방사성핵종의 취급상 주의사항

□ 체내섭취를 방지하기 위하여 인체나 주변표면이 오염되지 않도록 한다.

□ 취급은 반드시 후드나 글로브박스(glove box) 내에서 하며 □선을 끄집어 낼때에는 오염이 확산되지 않도록 반드시 용기를 사용한다.

□ □선용 서베이메타로 오염상태의 수시로 점검한다.

□ 철저한 배기 및 배수감시를 한다.

□ □선용액을 얇은 유리용기에 담아두면 □선조사로 유리의 재질이 약화되어 파손될 우려가 있으므로 주의하여야 한다.

□ □선은 핵반응에 의한 중성자 방출하므로 주의하여야 하며 이와 같은 우려가 있을 경우에는 중성자서베이메터도 필요하다.

2. H-3 취급상의 주의사항

□ 에너지(0.018 MeV)가 낮아 일반적인 서베이메터로 초기에 표면오염탐지가 어려우므로 수시 및 주기적으로 스메어방법이나 저에너지□선에 민감함 서베이메터를 이용하여 오염검사를 실시한다.

□ 실험에 이용할 경우에는 최소량을 선택하여 실험한다.

□ 가스나 먼지상태로 흡입, 섭취되거나 피부를 통해서도 침투될 수 있으므로 산소호홉기를 착용하고 적절한 방호복을 선택하여 피부노출을 방지한다.

□ H-3에 의한 표면오염이나 사용한 찌꺼기를 바치해두면 H2O와 동위체교환반응이 일어나기 쉬우므로 신속히 제염하여 화학반응 미연에 방지한다.

□ 오염물질이 C-H결합형태일 때에는 일반적인 유기화합물에 의한 오염으로 간주할 수 있고 이 특성에 적합한 제염법을 선택하여야 한다.

* 동물실험과 의료용으로 방사성물질을 사용하였다. 이때 주의하여야 할 사항은 무엇인가?

(풀이)

□ 동물사육구역은 관리구역으로 설정하고 배설물의 처리에 신중을 기하여야 한다.

□ 동물에 기생하는 기생충도 배설물로 간주하여 처리해야 한다.

□ 동물에 물리거나 할퀴지 않도록 적절한 방호복 및 장갑을 사용한다.

□ 동물의 사체도 폐기물로 간주하여 처리한다.

□ 환자가 사용한 의복, 시트, 환자의 배설물은 오염물로 간주하여 처리한다.

□ 방사성 핵종이 투여된 환자는 방사선원으로 간주하여 이동에 유의를 하여야 한다.

* 방사성 오염이 발생하였을 때 오염제거의 원칙에 대해 설명하시오.

(풀이)

비밀봉선원으로 방사선작업이나 실험을 수행하는 경우 벽, 바닥, 실험대(작업대)에서는 항상 방사성오염이 발생할 가능성이 있으며 실험 도는 작업에 이용된 기기나 기구는 더더욱 방사성물질에 의한 오염의 가능성이 높다. 따라서 작업이나 실험중 방사성오염이 발생되지 않도록 최대한 의 주의를 기울여야 하며 만일 오염이 발생한다면 다음의 방법에 따라 제염을 실시하여야 한다.

1. 조기제염을 실시한다. 제염을 빨리 할수록 제염자체가 쉬울뿐 아니라 오염의 확대도 방지할 수 있다. 따라서 방사성물질에 의한 오염의 여부를 수시로 검사하여 조기에 방사성오염을 발견하도록 하여야 하며 발견시에는 즉시 제염을 실시할 수 잇는 준비태세를 갖추고 있어야 한다.

2. 오염의 확대를 방지한다. 오염제거에 있어서 오염면적이나 인체오염부위가 확대되지 않도록 하는 것이 중요하다.

3. 방사성폐기물의 처리방안을 강구한다.

4. 가능한 한 습식법을 선택한다. 건식법의 경우 공기오염을 유발하여 내부피폭을 야기시킬 수 있으므로 가급적 습식법으로 제염을 실시한다.

5. 불의의 사고에 대비하여 평상시 적절한 제염제 및 장비를 준비해 두어야 한다.

6. 경제성을 고려하여야 한다. 제염대상물의 제염비용이나 폐기비용을 고려하여 제염여부를 판단하여야 한다.

7. 제염후 제염이 완전하게 되었는 지 확인한다.

8. 오염발생원인을 파악하고 재발방지 대책수립한 후 교육을 실시한다.

* ICRP 60 의 방사선방호체계에 대해 설명하고 ICRP 26의 권고와 차이점을 기술하시오.

(풀이)

ICRP는 1928년 수립된 이래 의학분야의 방사선지침을 주로 다루다가 원자력산업의 급속한 팽창에 따라 방사선피폭을 수반하는 모든 활동에 대하여 방사선바어 기본원칙을 수립하고 자 하였다. 그리하여 ICRP는 방사선방어의 전반에 관한 조사연구결과를 종합하여 적절한 지침을 설정하여 1928년부터 권고집을 펴내기 시작하였다.

ICRP의 권고집중 방사선방어활동의 규제지침을 구체적으로 설정한 것은 ICRP 2 (1959 : 내부피폭평가방법) 와 ICRP 9 (1965 : 방사선방어의 일반사항과 방사선피폭제한체제) 이다. 이 두 권고집은 1970년말까지 각 국의 방사선방어활동의 지침 및 법규수립의 중요한 안내자 역할을 하였다. 그러다가 1977년  방사선의 생물학적 효과에 관한 최신자료 및 그 동안 연구결과로 발견된 새로운 정보를 기초로 새로운 권고인 ICRP 26 이 발간되었다. ICRP 26은 종래의 방사선방호의 개념과는 조금 다른 새로운 방사선방호개념을 도입하였고 1980년대 이후 점차 각 국가에 도입되기 시작하였다. ICRP 26 이 세계적으로 완전히 정착되기 전인 1991년 ICRP에서는 또 새로운 권고집인 ICRP 60을 간행하였다.

그럼 최근 ICRP 가 권고한 방사선방어의 목표 및 체계에 대해 알아보고 ICRP 26 및 60의 차이점에 대해서도 고찰해 보자.

1. 최근 권고된 ICRP 60의 방사선방어의 목표

(1) 이득을 가져오는 방사선피폭을 수반하는 행위를 부당하게 제한하지 않으면서 인체의 안전을 확보하고

(2) 전리방사선피폭의 유해한 결정적 영향의 발생을 방지(prevent)하고

(3) 전리방사선피폭에 의한 확율적인 영향의 사회에서 용인가능한 수준으로 제한(limit)한다.

이러한 방사선방어의 기본목표를 달성하기 위해서 ICRP 는 다음과 같은 방사선방호체계를 제안하고 이의 적용을 권고하고 있다.

2. 방사선방호체계

ICRP 26에서는 신규 또는 계속된 행위 (사전대응형) 에 대해서만 선량제한체계를 권고한 반면 ICRP 60에서는 개입 (사후대응형) 에 대하여 추가적으로 방사선방호체계를 권고하였다. 또한 최적화의 조건으로 선량제한치 (Dose Contraint) 를 권고한 것이 특징이다.

ICRP 26 선량제한체계	ICRP 60 방사선방호체계 ICRP26의 선량제한체계 + 선량제약치 + 개입
1) 행위의 정당화 방사선피폭을 수 반하는 행위로 부터 얻는 이득이 방사선피폭행위로 생기는 손해보다 순편익이 발생될 때 이 피폭행위는 정당화된다. 2) 규모의 최적화 방사선피폭량이 경제적, 사회적 인자를 고려하여 합리적으로 달성할 수 있는한 최소가 되도록하여야 한다. 3) 개인의 선량한도 어떠한 개인도 ICRP가 권고하는 선량한도를 초과하여 피폭되어서는 안된다.	* 선량제약치 최적화의 조건으로서, 착안하고 있는 하나의 선원에 대한 가장 적당한 방사선방호대책을 검토하는 경우에 그 선원으로 부터 방사선을 받는 개인의 선량이 부당하게 높지 않게 하기위해서 선원이나 직종에 따라 설정된 개인피폭의 상한치이다. * 선량제약치의 특징 □ 최적화를 판단하는 경우 개인선량의 상한치가 된다. □ 개인선량한도를 넘어서는 안된다. □ 직업피폭의 선량구속치는 직종에 따라 설정된다. □ 공중피폭의 선량구속치는 선원에 따라 설정된다. □ 의료피폭의 선량구속치는 전형적인 진단에 따라 설정된다.
	* 개입 1) 개입의 도입은 손해보다 이익이 클 것. 즉, 선량저감을 위한 손해를 상회하는 순이득을 얻 을 수 있어야 한다. 2) 개입의 규모,종류,기간은 순이득이 최대가 될 수 있 도록 최적화 되어야 한다..

3. ICRP26에 대한 ICRP60 주요한 특성

ICRP 26의 권고에 대비하여 ICRP 60의  주요한 특성은 다음과 같다.

1.  선원제어의 가능성(선원중심)뿐만 아니라 피폭제어의 가능성(개인중심)에도 주목하여 방사선방어체계를 수립하였다.

2.  최적화의 제한조건으로 선량제한치(선량구속치)를 도입하였다.

3.  방사선유발암에 관한 최신 역학조사정보를 도입하여 조직가중치를 변경하였으며 방사선가중치에는 비치사성암의 손해도 고려하였다.

4.  선량한도의 값을 손해의 용인수준에 기초하여 설정하였다.

5.  잠재적 피폭에 대해서도 고려하였다.

6.  방사선방호실무를 위한 참고준위 (작업장소의 구분, 작업조건의 구분, 참고준위)에 대한 수치를 예시하지 않았다.

* ICRP26에 비해 ICRP60에서 피폭제한치를 강화시키게 된 이론적 (근본) 배경 및 확율적 영향의 Risk Factor가 3배정도 증가하게 된 이유를 설명하시오.

(풀이)

ICRP 는 최근 방사선피폭의 인체영향에 관한 연구자료, 일본의 원폭피해생존자들에 대한 방사선역학조사에 근거를 기초로 하여 방사선량 및 위험의 재평가연구, 방사선생물학의 연구성과와 발전에 근거하여 1977년 ICRP 26보다 선량한도를 낮추고 여러원칙과 개념을 재정립하여 1991년 ICRP 60 을 발간하였다.

그 결과 년간선량한도를 20 mSv/년으로 낮추고 확율적 영향의 Risk Factor가 3배정도 증가하였다. 그 근본적인 배경은 다음과 같다.

1) 히로시마, 나가사끼의 원폭피해자의 피폭선량의 재평가에 의하여 원폭피폭자데이타의 암사망율 확율의 수정이 있었다.

2) 원폭피해자에 대한 역학조사 기간이 10 년간 증가함에 따라, 특히 고형암 (백혈병이외의 암)의 초과발생수가 종래보다 증가하였다.

3) 리스크용인성에 대한 사회적인 조사가 진행되고 용인성이나 해의 지표에 대한 분석이 있었다.

4) DS 86 (Dosimetric System 86)에 의한 선량의 재평가가 이루어졌다.

5) 생애리스크예측모델을 종전의 리스크예측 가산모델에서 승산모델로 사용하였다.

* 방사선방어상 한도의 종류를 들고 설명하시오.

(풀이)

ICRP는 방사선방어의 한도로서 1차한도(기본한도), 2차한도(보조한도), 유도한도, 인정한도, 운영한도를 정의하고 있다.

한도의 분류	정 의	관련 양
기본한도	가장 기본적인 한도로 개인이나 결정집단에 적용된다.	등가선량 실효선량
보조한도	1차한도를 직접 적용할 수 없을 때 1차한도와 부합하느 것을 입증하기 위해사용되는 한도이다.	개인외부선량한도 년간섭취한도 공기(수)중 최대허용농도
유도한도	보통 모델링에 의해 유도된 한도로서 방사선 실무에의 적용이 용이하도록 유도된 양으로서 이 한도를 만족하면 기본한도를 만족한다.	유도공기중농도 표면오염한도 선량율한도 유도방출한도
인정한도	국가나 규제기관에 의해 상위한도의 범위내에서 자체적으로 재설정하는 한도이다. 우리나라에서는 현행법령에 기본한도, 보조한도, 유도한도의 대부분이 법적 인정한도로 적용되고 있다.	-
운영한도	원자력관계시설의 운영을 원활하게 하기 위하여 인정한도이내에서 재설정되는 실무의 한도이다.	방사선안전관리 관련규정

* 참고준위에 대하여 설명하시오.

(풀이)

한도량은 아니나 방사선방어 활동에서 어떤 양이 일정한 준위로 초과하지 않느냐, 초과하느냐를 감시하며, 초과하는 경우에는 그 준위에 따라 사전에 계획된 일정한 절차를 취하기 위해 설정되는 기준으로 다음의 것들이 있다.

1) 기록준위

설정치를 초과하였을 때에만 기록하여 장부를 유지하고 위해 설정한 준위로서, 한도량의 1/1000∼1/100선이 적당하다.

2) 조사준위

감시결과가 그 값을 초과하였을 경우에는 그 원인의 규명등 필요한 조사를 할 충분한 이유가 있다고 판단되는 정도의 준위에 설정한다.

3) 간섭준위 (개입준위)

일반적으로 도달하지 않을 것으로 판단되는 비교적 높은 준위에 설정하는 준위로서, 기본한도치에 상응하는 값이다. 이 준위를 초과하면 시설의 가동중지, 작업중지를 명하고 보수를 실시한다.

* 방사선방어측면에서 사용되는 양을 정의하고 간략하게 설명하시오.

(풀이)

1. 등가선량 H

동일한 흡수선량일지라도 이로 인한 생물학적 효과는 방사선의 종류와 에너지에 따라 다르다. 방사선의 종류와 에너지에 다라 다르게 나타나는 생물학적 효과를 동일한 선량값으로 보정해주기 위하여 방사선의 종류에 따라 달라지는 무차원의 선질계수Q를 도입하여 보정한 흡수선량을 선량당량이라고 한다. 그러나 이 용어는 사실상 측정이 불가능한 양인데 ICRU가 방사선방어실무분야에서 측정가능한 양으로 정의하고 있어서 ICRP 60권고에서 이의 차이점을 구분하기 위해서 등가선량으로 명칭을 변경하였고 이에 따라 선질계수를 방사선가중인자wR로 변경하였다.

즉, 방사선의 방어를 목적으로 사용하는 양으로서, 피폭으로 인한 위험의 결정론적 영향을 방지하기 위하여 도입되었으며,  흡수선량에 방사선가중치를 곱하여 보정한 양으로 다음과 같이 표시할 수 있다. 단위는 1 Sv = 100 rem을 사용한다.

H = D x □R      (D : 흡수선량, □R : 방사선가중인자)

2. 실효선량 HE

방사선생물학이나 인체위험평가와 같은 연구결과를 보면 같은 등가선량에 피폭되었을 경우에도 피폭된 조직/장기의 방사선감수성에 따라 여러 조직/장기의 확율적 영향의 발생정도와 이로 인한 위험도가 다르게 나타난다. 각 장기의 등가선량에 해당장기의 보건상 차지하는 비중을 고려한 가중인자를 가중한 합을 위험평가의 척도로 도입한 양이 실효선량으로 다음과 같이 표시할 수 있다. 단위는 1 Sv = 100 rem을 사용하며 조직가중인자는 ICRP 60에 제시되어 있다.

3. 집단선량 Sc

방사선원에 의해 피폭받는 집단의 선량은 각 개인이 받은 피폭방사선량의 합으로 간단하게 표현할 수 있다. 이 집단선량은 방사선피폭으로 인해 어떤 인구집단에게 나타날 수 있는 확율적 영향이나 위험을 평가할 때 유용하게 쓰인다. 단위는 manSv를 사용한다.

4. 선량예탁 Hc

방사성물질의 체내피폭과 관련한 피폭이 장기간 계속될 때 특정인구집단에서 개인당 조직/장기의 선량율 H(t) 의 무한시간 적분값으로 주어지는 선량이다. 이 양은 방사선방어 관점에서 자주 사용되지 않으며 단지 참고용으로 이용된다.

5. 예탁선량 H50

RI 가 체내에 흡수되었을 경우에는 그것이 물리적붕괴 또는 신진대사에 의해 배설되어 소

멸될 때 까지 내부피폭을 받는다. 어떤 시간에 섭취된 RI 로 인하여 그 후 50 년간 어떤 조직이나 장기가 피폭 받게될 총 선량을 말한다. (어린이의 경우 70 년을 적용한다.)

6. 예탁실효선량 HE50

방사성물질의 체내섭취로 인한 예탁선량에 조직가중인자를 가중하여 확율적 영향의 발생위험을 평가하기 위해 도입된 양이다.

* 방사성물질 등의 사용,분배,저장,폐기에 관한 시설의 설계시 고려하여야 할 사항을 기술하시오.

(풀이)

일반적으로 방사성물질 등의 시설기준은 크게 위치기준과 구조□설비기준의 2가지로 분류하여 설명할 수 있다. 여기서 사용, 분배, 저장, 폐기실은 □사용시설 등□으로 표시하고 □방사성물질 등□이라 함은 방사성물질 및 그에 의해 오염된 것을 의미한다. 그러나 과학기술처장관이 방사선안전관리상 필요없다고 인정하는 경우에는 이 시설의 기준을 적용하지 아니할 수 있다.

1. 위치기준 : 방사성 동위원소등의 사용시설등은 지반이 견고하고 화재 또는 침수우려가 없는 곳에 설치하여야 하며 부지선정시 지진예방대책을 수립하여야 한다.

2. 구조□설비기준

1) 사용□분배□폐기시설은 내화구조로 하거나 불연재료로 하고 저장실의 주요구조부, 출입문, 저장함은 내화구조로 할 것.

2) 사용시설 등에는 피폭방사선량이 선량한도이하가 되도록 필요한 차폐벽 기타 차폐물을 설치할 것

3) 비밀봉 방사성물질 등의 사용시설 등에는 작업실, 오염검사실, 배기 및 배수설비를 설치할 것

4) 밀봉 방사성물질 3000 Ci 이상을 사용할 때에는 그 사용시설 등의 출입구에 방사성동위원소의 사용중임을 자동적으로 표시하는 장치와 사람의 출입을 제한하는 장치를 할 것

5) 방사선구역의 경계에는 사람의 출입을 제한하는 울타리등의 시설을 할 것

6) 방사성물질 등의 사용시설 등, 방사선구역의 경계에 설치한 울타리, 기타 사람의 출입을 제한하는 시설 (배기설비, 배수설비, 오염검사실, 작업실, 소각로, 보관폐기설비, 고형화처리설비, 용기 등)에는 방사능표지를 부착할 것

7) 사용시설 등에는 일반인이나 관계이외의 자가 접근하는 것을 금지하기 위해 시건장치를 할 것

8) 사용시설 등 비치하는 용기 법적조건을 만족할 것

9) 방사성물질 등을 소각하는 경우에는 방사선장해방지를 위한 소각설비를 설치할 것

10) 방사성물질 등을 고형화재료로 고형화하는 경우에는 고형화처리설비를 설치할 것

11) 방사성물질 등을 보관 폐기하는 경우에는 보관폐기설비를 갖출 것

12) 사용시설 등은 가능한 한 독립적인 형태이며 중앙집중화방식을 채택한다.

13) 사용시설 등의 출입구는 1개소이어야 한다. 다만 사고시 탈출이 용이하다는 것을 보장하여야 한다.

14) 비밀봉 방사성물질 등의 경우 시설간에 상호오염을 방지할 수 있어야 하며 환기계통은 오염구역과 비오염구역을 별도로 설치하고, 공기의 흐름은 비오염구역에서 오염구역으로 흐르도록 하며 역류를 방지한다.

* 방사선작업구역에 일반적으로 지켜야 할 수칙을 써시오.

(풀이)

1. 방사성오염구역에서 화장, 흡연, 식사행위, 음료수섭취 등의 행위를 해서는 안된다.

2. 마스크, 방독면, 방호복, 방사선방호장비 (개인선량계, S/M) 등을 착용한다.

3. 항상 오염여부를 모니터링한다.

4. 방사성오염구역에서 작업하고 있다는 사실을 잊어서는 안되며, 2인이상 짝을 지어서 작

업한다.

5. 작업실안에서는 작업복. 신발. 보호구등을 착용하되, 이를 착용한 채 작업실을 나가지 아니하도록 한다.

6. 작업실을 나갈 때에는 인체 및 작업복. 신발. 보호구등 인체에 착용하고 있는 물건표면에 대하여 방사성동위원소에 의한 오염상태를 검사하고 그 오염을 제거하여야 한다.

7. 방사선작업구역에서 사용되는 장비가 오염되지 않도록 유의하고 오염되었을 경우 오염도가 법적 허용오염도를 초과하는 것은 방사선구역으로부터 가지고 나가지 아니하도록 한다.

8. 방사선장해방지에 필요한 주의사항을 준수한다.

* 방사성 물질의 운반시 주의하여야 할 사항을 개조식으로 기술하시오.

(풀이)

1. 특별한 경우를 제외하고는 방사성물질 등을 운반은 용기에 봉입하여 실시한다.

2. 운반물 표면 및 표면 1 m 거리에서의 방사선량율 및 표면오염도가 법적허용치를 초과해서는 안된다.

3. 운반물을 차량등에 실을 때에는 운반중에 이동, 전도, 전락등에 의하여 운반물의 안전성이 손상되지 않도록 한다.

4. 동일한 차량에 위험물과 운반물을 혼재해서는 안된다.

5. 운반물의 운반경로에는 표지의 설치, 감시인의 배치 등의 방법으로 운반에 종사하지 아니하는 자와 운반에 사용되지 아니하는 차량등의 출입을 제한하여야 한다.

6. 운반물을 운반하는 경우에는 당해 차량은 서행하도록 할 것

7. 방사성동위원소의 취급에 관하여 상당한 지식과 경험을 갖춘자를 동행하게 하거나 방사선취급면허자를 동행하도록 하여 장해방지를 위하여 필요한 감독을 하도록 할 것

8. 운반물 및 그 운반차량에는 눈에 띄기 쉬운 곳에 총리령이 정하는 표지를 부착 할 것

9. 종사자외의 사람이 운반물의 운반에 종사할 경우에는 그의 피폭방사선량이 선량한도를 초과하지 아니하도록 할 것

10. 용기밖의 포장물등을 오염시킬 우려가 있는 방사성동위원소 및 그에 의하여 오염된 물질은 기밀구조의 용기에 넣어 운반 할 것

11. 액체상태의 방사성물질 등은 그 액체의 침투나 부식이 어려운 재료로 하고, 전복되기 어려운 구조로 된 용기에 넣어 운반할 것

* 방사성폐기물 처분과 관련하여 우리나라의 가장 큰 문제점이 무엇인지 기술하시오.

(풀이)

방사성폐기물의 처분과 관련하여 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 것은 우리정부가 정책을 불필요하게 자주 바꿈로서 국민의 신뢰성을 실추시키고 있다는 것이다.

안면도사태이후 정부의 대응, 전문가의 의견을 무시하고 무리하게 굴업도를 처분장부지로 고시□지정하여 추진하다가 활성단층의 징후를 발견하고 맥없이 물러난 웃지 못할 사건, 그리고 처분장 부지선정시 여러 가지 어려운 문제가 발생하자 방사성폐기물사업자체를 사업자에게 되돌려주고 정부의 책임을 회피했던 사건, 곧이어 힘들게 입법화했던 방사성폐기물기금을 폐지한 결정, 이러한 일련의 무책임한 정부의 정책변경은 우리국민을 당혹하게 하고 있다. 방사성폐기물 처분의 최종적인 책임은 정부에 있다. 이를 국가차원에서 책임지는 이유는 방사성폐기물은 오랜 기간에 걸쳐 철저한 안전관리가 필요하기 때문이다. 그리고 방사성폐기물기금은 현세대가 발생시킨 발사성폐기물의 관리비용을 후대에 전가하지 않기 위해 적립하는 것이다. 그러므로 언젠가는 방사성폐기물기금이 또 다시 재적립되어야 할 것이며 최종적 책임도 국가로 되돌아 와야 할 것이다.

* Bohr의 원자구조에 대하여 설명하시오

(풀이)

1. 원자는 띄엄띄엄한 에너지상태를 가지며 그 중간상태는 있을 수 없다. 이상태를 정상상태라 하고 이 상태에서는 원자는 빛을 방출하거나 흡수하지 않으며 Newton 역학이 성립한다.

2. 진동수조건 : 원자가 빛(에너지)를 방출하거나 흡수하는 것은 궤도전자의 천이에 의해 일어난다.

진동수조건  :  h□ =  E' -  E  (E' > E)

3. 양자조건 : 원자구조에 있어서 전자의 각운동량 (mvr)은 h/2□의 정수배가 되는 것을 양자조건이라 하며 궤도전자는 양자조건을 만족시킬때 정상상태가 허용된다.

양자조건 : mvr =  n  x  h/2□  (n : 정수)

* 방사선과 방사능을 비교하시오.

(풀이)

1. 방사선 : 전자파나 입자가 공간(진공을 포함한다)을 진행하는 상태에 있는 것을 말하며 원자력법령상은 공기를 직접 또는 간접적으로 전리시키는 능력(에너지)을 가진 것(전리방사선)을 지칭한다. 이를 세분화하면 전리방사선, 비전리방사선이 있다. 그러나 일반적으로 방사선이라 함은 인체에 유해하다고 밝혀진 전리방사선을 말한다.

전리방사선	직접전리방사선 (하전방사선)	□, □-, □+, e-, e+, p, d, t …
	간접전리방사선 (비하전방사선)	x, □, n …

2. 방사능 : 방사성붕괴를 일으키는 성질을 말하며 방사성핵종의 단위시간당 붕괴수, 즉 decay/sec 또는 disintegration/sec로 나타낸다.

1 Ci  =  3.7 x 1010 dps (dps = Bq = sec-1)

A  = □ N  = 0.693/T x w/M x 6.02 x 1023 (dps)

= A0 e-□t

= A0 e-0.693/T□t

= A (1/2)t/T

방사성붕괴를 일으키는 성질 또는 단위시간당 붕괴하는 방사성원자나 분자의 수로 정의 할 수 있다. 일반적으로 방사능이 크다는 것의 의미는 단위시간당 붕괴하는 원자나 분자의 수가 많다거나 방사성물질의 양이 많다는 것을 의미한다.

방사능의 단위로는 과거에는 마담 큐리에서 유래한 Ci (큐리) 라는 단위로 Ra-226 1g이 가지는 방사능으로 정의하였으나, 1980 년도에 발간된 ICRU보고서 제33권에 방사능의 단위를 Bq (베큐렐) 로 통일하였다.

참고로 붕괴도식에서 나타내야 하는 사항은 다음과 같다.

1. 방사성붕괴의 종류 및 방출방사선

2. 각 방사선의 방출순서

3. 각 방사선의 에너지 및 방출비율

4. 핵종의 종류 및 반감기

* 다음 각 항의 사항을 비교, 설명하시오.

1. 오제효과와 내부전환

2. 연속 X선과 특성 X선

3. 오제전자와 내부전환전자

4. □선과 X선

5. 전자와 □선

6. EC와 □+붕괴

(풀이)

1. 오제효과와 내부전환

1) 오제효과 : 특성 X선이 방사를 수반하지 않고 궤도전자를 전리시키는 현상을 말하며 이때 방출되는 전자를 오제전자라고 한다.

2) 내부전환 : □선이 방사를 수반하지 않고 궤도전자를 전리시키는 현상을 말하며 이때 방출되는 전자를 내부전환전자라 한다. 내부전환은 무거운 원자핵일수록 잘 일어난다.

2. 특성 X선과 연속 X선

X 선의 발생은 2가지과정에 의해 일어나며 제동복사에 의한 연속 X선과 충돌손실 (여기, 전리)에 의한 특성 X선이 있다.

1) 연속 X선 : 가속되어진 전자가 원자핵부근에서 쿨롱력에 의해 감속되면서 그 감속된 차만큼 전자파를 방출하는 데 이 현상을 제동복사라 하고 방출되는 방사선을 제동복사선 또는 연속 X선이라 한다. 연속 X선의 발생율은 다음에 의해 결정된다.

2) 특성 X선 : 가속되어진 하전입자가 궤도전자와 상호작용하여 여기, 전리를 일으키고 이에 수반되어 궤도전자의 천이가 발생되고 그 에너지 차만큼 전자파를 방출하게 된다. 이때 방출되는 전자파를 특성 X선이라 하고 target 물질에 따라 고유하다. 이때 방출되는 전자파의 진동수의 제곱근은 원자번호에 비례 ([eqn: SQRT { □}] ∝ Z) 하는 데 이것을 Moseley's law라고 한다.

3. 오제전자와 내부전환전자

발생원 : 오제전자는 특성 X 선에 의해 발생되고 내부전환전자는 □선에 의해 발생된다.

4. □선과 X 선

발생원 : □선은 원자핵에서 발생되며, X은 원자에서 발생된다.

5. 전자와 □선

발생원 : 베타선은 원자핵에서 발생되며, 전자는 원자에서 발생된다. 이때 베타선은 연속스펙트럼의 분포를 가지며 전자는 선스펙트럼분포를 가진다.

* EC와 □+붕괴

붕 괴 종 류	□+ 붕 괴	전 자 포 획
스 펙 트 럼	연 속 스 펙 트 럼	선 스 펙 트 럼
붕 괴 형 식	p→ n + □+ + □	p + e+ → n + □
붕괴에너지(Q)	Q□+ = (MX - MY - 2me) c2 (J)	QEC = (MX - MY) c2 - BK (J)
발 생 기 전	원자핵내부의 변화	원자핵과 궤도전자와의 상호작용
기 타	1. Q > 0 일때에만 붕괴가 일어난다. 2. QEC가 1.02 MeV보다 크면 □+붕괴가 가능하게 되고 EC와 경합을 하게된다. 이때 원자번호(Z)가 큰 핵종일수록 □+붕괴보다 EC가 증가한다.

* Cs-137과 Sr-90은 순 □-방출체인데 방사선방어상 전자파 방출체로 간주하는 이유를 설명하시오.

(풀이)

137Cs은 방사평형상태에 있는 낭핵 137mBa이 전자파를 방출하며, 90Sr은 방사평형상태에 있는 90Y에서 방출되는 □선 2.27 MeV가 주변물질과의 상호작용으로 제동방사선을 방출하기 때문이다.

* 전자와 물질과의 상호작용에 대해 설명하시오.

(풀이)

1) 비탄성산란 (충돌손실) : 하전입자의 물질내에서의 에너지손실과정은 비탄성충돌이 대부분을 차지한다. 이때 전리를 일으키는 확율은 여기를 일으키는 확율보다 작다.

2) 제동복사(방사손실) - 원자핵의 coulomb력에 의해 입사하전입자가 제동되면서 그 속도의 감소량만큼을 전자파로 방출하는 현상을 말하는 데 이때 방출되는 전자파를 제동복사선이라 하며 연속스펙트럼분포를 나타낸다. 전자의 경우 제동복사는 가장 문제시 된다.

3) Cerenkov effect - 매질내에서 광속도보다 빠른 속도로 하전입자가 진행할때 전자파를 방출하는 현상을 말하는 데 이때 방출되는 복사선을 체렌코프방사선이라 한다.

4) 양전자 (e+) - 양전자의 경우 에너지 손실과정은 전자와 동일하다. 다만 양전자가 그 에너지를 잃고 정지했을 때 반물질인 음전자와 결합하여 소멸복사를 일으킨다. 이것을 양전자(e+)소멸이라 하고, 이때 발생되는 0.51 MeV의 에너지를 가진 2개의 □선을 소멸복사선이라 한다.

* 방사선의 직접작용과 간접작용을 설명하고 방사선의 간접작용에 영향을 미치는 4가지 효과를 설명하시오.

(풀이)

1. 직접작용 : 수용액에 방사선을 조사할 경우 용질분자가 직접 방사선을 흡수하여 분해하는 현상으로 설명 할 수 있으며 용액이 진할 경우에 다발한다.

2. 간접작용 : 수용액에 방사선을 조사할 경우 용매에 방사선이 흡수되어 그에 의해 생성된 활성종에 의해 간접적으로 작용하는 현상을 말하며 용액이 묽은 경우에 다발한다.

방사선의 간접작용에 영향을 미치는 4가지 효과는 다음과 같다.

1. 희석효과 - 일정한 방사선을 조사시켰을때 표적입자의 농도가 작아지면 치사효과가 작아진다.

2. 화학적 보호효과 - 수용액에 목표로 하는 용질이외에 화학물질을 넣으면 조사에 의한 용질의 변화가 작아진다. 방사선 조사전에 투입하며 방어제의 생물에 대한 방사선방어 능력을 나타내는 지표로서 도입된 양으로 DRF (선량감소효율)를 사용하며 다음과 같이 표시할 수 있다.

방어제를 가했을 때의 어떤 효과를 얻는 데 필요한 선량

DRF  =  □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

방어제를 가하지 않았을때 같은 효과를 얻는 데 필요한 선량

3. 동결효과(온도효과) - 조사된 수용액에 생긴 유리기가 확산되어 장해가 생긴다면 동결시키므로서 확산속도를 작게하여 장해를 줄일 수 있다.

4. 산소효과 - 방사선조사시 계내에 산소분압이 높아지면 방사성감수성이 증가한다. 산소에 의한 방사선 감수성의 증대를 양적으로 표현하기 위해 산소증감율 (OER)을 사용하는 데 다음과 같이 표시할 수 있다. (거의 모든 생물의 OER은 2 ∼ 3 사이에 있다고 할 수 있다.)

산소로 포화했을 때의 방사선효과

OER  =  □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

무산소 상태에서의 방사선효과

* 원자로에 의한 RI생산과 cyclotron에 의한 RI생산을 비교하시오.

(풀이)

원 자 로	c y c l o t r o n
- 수개표적동시조사가 가능하다. - 생산경비가 싸다. - 일상생산이 용이한 편이다. - 핵자는 중성자과잉핵종이다. - 붕괴방식은 n → p + e- + □ 이다. - 원자로내에서 중성자를 안정핵종에 조사하여 RI를 생산한다.	- 수개표적동시조사가 불가능하다. - 생산경비가 비싸다. - 일상생산이 용이치 않은 편이다. - 핵자는 양성자과잉핵종이다. - 붕괴방식은 p → n + e+ + □ 이다. - 하전입자를 가속시켜 안정핵종을 표적으로 충격하여 RI를 생산한다.
* 원자로에서 RI생성시 필요한 조건 1. 원자로의 중성자속밀도가 커야 한다. 2. 표적물질의 반응단면적이 크고 구입이 용이하고 경제적이어야 한다. 3. 생성RI의 반감기, 에너지, 이용장소까지의 거리, 수송시간이 적합해야 한다. 4. 방사선차폐장치, 방사선계측장치, 분리조작에 소 요되는 제반정비를 갖추어야 한다. 5. 경험과 훈련된 인력이 필요하다.	* 가속기 사용할 때 주의사항 1. 표적, 가속기에서 발생하는 방사선 2. 시설에서 발생하는 공기오염 3. 잔류방사선 4. 조사시료

* U-235의 열중성자에 의한 핵분열을 설명하시오.

(풀이)

핵분열에는 중성자의 조사없이 일어나는 자발핵분열과 무거운 원자핵에 중성자를 조사시켜 인공적으로 핵분열을 유발하는 유발핵분열이 있다. U-235에 열중성자를 조사시키면 U-235는 둘로 쪼개어진다. 이 쪼개진 원자핵을 핵분열생성물이라 하고 그 양상은 일반적으로 3 : 2의 비율로 쪼개어지면서 200 MeV의 에너지와 2 - 3 개의 중성자를 방출하는 데 이것을 핵분열중성자라 한다.

* U-235의 1회 핵분열

- 2-3개의 핵분열중성자

- 질량수72-162인 200여핵종

- 200MeV의 에너지

이를 표시하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

U-235  +  n  →  X  +  Y  +  (2∼3) n  +  200 MeV

1회핵분열로 각 질량수의 핵종이 생성되는 비율을 %로 나타낸 곡선을 질량수율곡선이라 하는 데 95 및 140에서 최대질량수율을 나타내며 118부근에서 최소질량수율을 나타낸다.

* 원자핵의 각모델(shell model)을 설명하고 무거운 안정핵에 중성자가 많은 이유를 설명하시오.

(풀이)

각모델은 원자핵은 특별한 양성자수 또는 중성자수 (magic number : 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 ---)를 가질때 안정하다는 이론이다. 이는 마치 궤도전자수가 각 궤도마다 2n2개일때 안정한 것과 유사하고, 원자에서 궤도전자 천이시 특성X선을 방출하는 것과 유사하게 □선을 방출하는 것을 설명할수 있다. 또 우.기효과에서 우가 안정하다는 것을 설명할 수 있으며 핵의 에너지준위 규명에 가장 유력한 이론이다.

원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어진 복합입자이며 원자핵의 안정성을 정하는 것은 N/P의 비이다. 따라서 어떤 범위내에서는 안정하고 그것을 벗어나면 불안정해지게 된다. 다음은 자연방사성원소의 예이다. 일반적으로 가벼운 원자핵에서는 1 정도이며, 무거운 원자핵에서는 1.5 정도로 중성자수가 많다. 이때 중성자수가 많아지는 이유는 다음과 같다.

핵내에 작용하는 힘은 p-p, p-n, n-n 의 3가지로 볼수있는 데 이 중 p-p는 서로 +전기를 띄고 있으므로 p가 증가할수록 coulomb척력이 급격히 증가하게되고 이 coulomb척력을 이겨내지 않으면 핵이 분열하게 되므로 n-n, p-n의 힘을 가하므로서 핵의 분열을 막을 수 있게 된다. 이러한 이유로서 무거운 안정핵일수록 중성자수가 많은 이유를 규명할 수 있다.

* 핵의 결합에너지와 핵력에 대해 설명하시오.

(풀이)

1. 핵의 결합에너지

원자핵의 질량은 그것을 구성하고 있는 핵자 (양성자,중성자)를 떼어 놓았을때의 합보다작다.그 차이를 질량결손(□M)이라 하는데, 이 질량결손은 양성자와 중성자를 따로 따로 독립하고 있는 상태에서 핵력이 미치는 상태까지 접근시키는 데 소요되는 퍼텐셜에너지의 감소에 해당한다. 이것을 결합에너지라 한다.

M  = ( Z Mp  +  N Mn ) - □M

Eb = □Mc2 (J)

Eb

비결합에너지 : 핵자1개당 결합에너지 =  □□□□

A

2. 핵력 : 핵자를 응집시켜 핵이라는 입자를 형성시키는 힘

(특징)

1. 쿨롱력보다 강한 인력이다.

2. 단거리력이다. (2.4 fm)

3. 하전독립성이다. (핵자의 전하에 무관하다)

4. 포화성을 가진다. (핵의 밀도, 비결합에너지가 일정하다)

5. 교환력을 가진다. (□meson을 매개로 힘을 주고 받는다)

* 핵반응의 원칙에 대해 설명하고 중성자가 핵반응을 잘 일으키는 이유를 쓰시오.

(풀이)

1. 핵반응의 원칙

1) 반응전후의 전체핵자수의 합이 보존된다.

2) 반응전후의 전하가 보존된다.

3) 반응전후의 질량-에너지의 합이 보존된다.

2. 중성자가 핵반응을 잘 일으키는 이유

중성자는 전하를 가지고 있지 않기 때문에 원자핵의 쿨롱반발력을 받지 않으므로 표적핵에 접근하기가 용이하기 때문이다. 또 저속중성자일수록 핵반응이 잘일어나는 데 이는 속도가 늦을수록 원자핵에 머무르는 시간이 길어져서 핵반응의 기회가 많아지기 때문이다.

* 질라드-챌머 반응 (뜨거운 원자화학) 에 대하여 설명하시오.

(풀이)

.X + a → Y + b 의 반응에서 Y와 b는 함께 방출되고 운동량이 보존되어야 하므로 생성핵종Y는 반조된다. (n , □)반응에서 반조에너지 E' 는 다음과 같다. (Er : MeV 단위의 □선에너지, M : u 단위의 표적핵종의 질량)

537Er2

E' = □□□□□□  (eV)

M

(n , □) 반응으로 캐리어프리인 RI를 만드는 데 이용되는 질라드-챌머 반응이 그 좋은 예이다. 요오드화에틸에 열중성자를 조사하면 127I (n , □) 128I반응을 일으키는 데 이때 생긴 128I 은 반조되어 그 화학결합을 끊고 유리상태로 된다. 이 128I을 물로 추출하면 carrier free인 128I을 제조할 수 있다. (n , □) 반응으로는 반응전후의 물질의 원자번호가 같아서 캐리어프리인 핵종을 만들 수가 없는데 질라드챌머법은 (n , □) 반응임에도 불구하고 캐리어프리인 핵종을 만들 수 있는 예이다. Szilard - Charmer법 적용을 위한 조건은 다음과 같다.

1) 핵반응후 동위원소의 화학결합이 깨져야 한다.

2) 재결합이나 교환반응이 없어야 한다.

3) 적당한 분리방법이 있어야 한다.

* 방사성 표지화합물의 불안정성의 요인에 대해 설명하고 표지된 추적자가 갖추어야 할 요건을 쓰시오.

(풀이)

1. 방사성 표지화합물의 불안정성의 요인

1) 1차내부효과 : 방사성붕괴에 따라 화학결합상태가 달라져 분해하는 현상이며 외적조건에 무관하다.

2) 1차외부효과 : 표지에 사용된 RI가 방출하는 방사선에 의해 표지화합물자신이 분해되는 현상이다.

3) 2차방사선효과 : 1차내□외부효과에 의해 생성된 활성종에 의해 일어나는 2차적 분해현상이다.

4) 화학적분해효과 : 일반화학반응에 의해 분해가 일어나는 현상이다.

2. 추적자의 요건

1) 라디오콜로이드가 생성되지 않을것.

2) 추적자의 화학형태가 일정해야하고 이용중 동위원소교환이 일어나지 않을 것.

3) 동위원소효과가 없을 것.

4) 방사선효과가 없을 것.

5) 표지위치를 알수 있을 것.

* 방사성표지화합물의 필요요건과 일반적인 보관방법에 대해 써라.

1. 필요요건

- 표지후에도 원래의 화학적 성질이 보존되어야 한다.

- 표지위치를 알수있어야 하며 추적자로 이용하는 동안 안정되어야 한다.

- 도입한 RI의 반감기와 에너지가 적당하여야 한다.

- 불완전표지화합물을 생체에 사용하는 경우 독성을 나타내거나 전혀 다른 생물학적 거동을 해서는 아니된다.

2. 일반적인 보관방법

- carrier를 가하여 비방사능을 낮추어 보관한다.

- -40 ℃이하의 저온으로 보관한다.

- 활성종의 포착제를 가하여 희석, 보관한다.

- 진공으로하거나 불활성기체를 충전하여 보관한다.

- 수분, 산소를 제거하여 보관한다.

* 천연방사성핵종에 대하여 설명하시오.

(풀이)

지구상에 있는 천연방사성핵종은 크게 3가지로 대별할 수 있다.

1. 반감기가 긴 친핵종으로 부터 계열붕괴하는 핵종

지구의 나이가 수십억년이나 된다고 하는 데 지구가 생기기 이전 또는 생길 때 함께 생겨서 반감기가 긴 관계로 아직껏 지구상에 남아 있는 핵종을 1차천연방사성핵종이라 하는데 이들이 바로 Th-232, U-235, U-238이며 각 계열별로 생겨나는 딸핵들을 2차천연방사성핵종이라고 한다.

계 열	최초핵종 → 최종핵종
토륨계열 (4n)	232Th → 208Pb
악티늄계열 (4n+3)	235U → 207Pb
우라늄계열 (4n+2)	238U → 206Pb

상기 3계열의 공통점은 아래와 같다.

1) 자연계에 존재하며 비교적 긴 반감기(109 년이상)를 가지고 있다.

2) 계열붕괴도중 Rn 기체가 있다.

3) 최종핵종이 82Pb 이다.

2. 반감기는 길지만 계열붕괴하지 않는 핵종

1차천연방사성핵종중에서 반감기가 매우 길더라도 1회붕괴로 안정핵종이 될 수 있어서 붕괴계열을 만들지 않는 것들이 있다. (9종) 이들은 일반적으로 에너지가 매우 낮아서 그 방사능을 측정하려면 고도의 측정기술이 필요하다.

3. 우주선에 의해 계속적으로 존재하는 핵종 및 핵분열생성물로 존재하는 핵종

우주 공간으로 부터 1010 - 1020 eV의 높은 에너지를 가진 우주선이 1개/cm2□sec의 비율로 지구상에 내려쬔다. 이 우주선은 지상 수십km의 고층대기권에 있는 기체들의 원자핵과 충돌하여 파쇄반응이라는 일종의 핵반응을 일으킨다. 이때 방출되는 중성자, 양성자, 중간자들이 재차 대기성분의 원자와 2차적으로 핵반응을 일으켜 방사성핵종을 생성한다. 이렇게 생성된 천연방사성핵종을 유도방사성핵종이라고 한다. 아래표는 우주선에 의해 계속적으로 존재하는 유도방사성핵종과 핵분열에 의해 생성되어 존재하는 핵종을 나타내었다.

주요핵종	주 생 성 반 응	비 고
C-14	14N (p , n) 14C	고고학 및 인류학의 연대측정에 이용한다.
H-3	14N (n , t) 12C 및 우주선에 의한 파쇄반응	천연수의 이행, 희석, 체류 및 해수의 이동과 확산속도연구에 이용한다.
F.P	핵분열에 의해 핵분열생성물로 존재하는 핵종 233U, 237Np, 239Pu

* 방사평형에 대해 설명하시오.

(풀이)

방사성핵종이 연속적으로 붕괴하고 있을때 친핵종의 반감기가 딸핵종의 반감기보다 길때에는 어떤 일정시간 경과후 방사능과 원자수의 비가 일정해진다. 이 현상을 방사평형이라 한다.

□A         □B

친핵종A → 딸핵종B → 손자핵종C(안정)인 방사평형을 생각하자.

t = 0 에서 핵종 A, B의 전체원자수 NA0  , NB0 라하고 시간 t 만큼 경과한때의 핵종 A, B의 원자수를 NA, NB 라 하면 아래의 식이 성립한다.

dNB

□□□□□  =  □A NA  -  □B NB

dt

dNA

□□□□□  =  □A NA

dt

상기식을 적분하면 아래의 식들이 얻어진다.

NA  =  NA0   e-□At

□A

NB = □□□□□□□□□□ □  NA0   ( e-□At - e-□Bt) + NB0  e-□Bt

□B - □A

상기식에서 NB0  e-□Bt는 t = 0에서 NB0  개있던 딸핵의 감쇠를 나타내므로 의미가 없어서 일반적으로 생략하며하며 □A와 □B 의 크기에 따라 일시평형과 영속평형이 나타난다.

1. 일시(과도)평형 (TA > TB , □A < □B)

친핵의 반감기가 낭핵의 반감기보다 약 100 배 정도 클 때 일어나는 방사평형이다. 처음 시간이 작을 경우 딸핵종의 성장율은 거의 직선적이며 tmax까지 증가하다가 tmax이후부터 감소하기 시작한다.이 감소율은 친핵의 감쇠율을 따른다.

tmax이후에는 딸핵종의 방사능이 친핵종의 방사능보다 조금 크며 다음의 식으로 나타낼수 있다. 여기서 시간이 충분히 경과하면 e-□Bt는  e-□At에 비해 매우 작아 무시할 수 있게 된다. (NB0  e-□Bt=0)

NA  =  NA0   e-□At

□A

NB = □□□□□□□□□□ □  NA0   ( e-□At - e-□Bt) + NB0  e-□Bt

□B - □A

따라서 아래의 식이 유도된다.

□A

NB = □□□□□□□□□□ □  NA0    e-□At

□B - □A

□A

NB = □□□□□□□□□□ □  NA

□B - □A

또한 과도평형상태에서 tmax에 도달하는 시간은 다음과 같이 구할 수 있다.

l n (□B /□A)

tmax = □□□□□□□□□□□□□□

□B - □A

tmax시간에 도달하기전까지는 달핵종의 성장은 빨리 진행되나 tmax시간에 이후에는 자핵종의 생성율보다 붕괴율이 더 빨라지게 된다.

(예)

□-           □

99Mo (66 hr) → 99mTc (6 hr) → 99Tc  (일시평형)

2. 영속(영년)평형  (TA >> TB , □A << □B)

친핵의 반감기가 낭핵의 반감기보다 약 1000 배 정도 클 때 일어나는 방사평형이다.□B - □A = □B 가 되므로 방사평형에 도달하게 되면 딸핵종의 방사능과 친핵종의 방사능이 같아진다.

□A

NB  = □□□□□ □  NA

□B

(예)

□-           □-

90Sr (28 yr) → 90Y (64 hr) → 90Zr  (영속평형)

□-               □

137Cs (30 yr) → 137mBa (2.6 min) → 137Ba  (영속평형)

* 방사선에 의한 결정적 영향과 확율적 영향을 비교, 설명하시오.

(풀이)

현재까지 밝혀진 바로는 방사선의 인체영향은 크게 결정적 영향과 확율적 영향으로 나누어 설명할 수 있으며 방사선피폭과 이로 인한 영향간에는 아래 그래프와 같은 피폭선량과 반응의 수학적 상관관계가 존재한다.

결 정 적 영 향	확 률 적 영 향
* 급성 고선량 피폭으로 인한 세포사 또는 급성반응에서 기인하는 영향	* 세포의 돌연변이나 세포유전의 결과로 발생가능한 영향
* 일정선량이하에서는 영향의 정도가 임상적으로 중요하지 않는 발단선량이 존재함	* 발단선량에 무관하게 선량에 비례하는 위험이 있을 것으로 추정됨
* 피폭과 영향발현의 인과관계가 필연적임	* 영향의 발현은 우연적(확률적)임
* 급성이며 증상의 특이성이 있음	* 지발성이며 다른 원인에 의한 발병과 구분이 불가능함
* 선량을 발단치이하로 유지하면 방지가능함	* 합리적으로 달성할 수 있는 한 낮게 유지하 므로서 최소화함
* 사고피폭이나 방사선치료시 주의하여야 함	* 일상적 저선량, 장기간 피폭으로 인하여 발병 할 수 있음
예) 홍반, 백내장, 탈모, 혈액상변화, 불임	예) 암, 백혈병, 유전결함

* 방사선에 의한 급성효과와 만성효과를 비교, 설명하시오.

(풀이)

1. 급성효과

급성효과란 전신 또는 이에 필적하는 넓은 신체부위에 비교적 대량의 선량을 단기간에 받았을 때 일어나는 증상으로 일반적으로 조혈기장해, 위장장해, 중추신경마비가 발생하며 선량에 따른증상은 아래 표와 같다.

피폭선량(rem)	신 체 적 증 상
0 ∼ 25	별다른 증상이 나타나지 않는다. (무증상)
25 ∼ 100	약간의 혈액변화후 곧 회복이 일어난다.
100 ∼ 200	피로, 권태, 탈모, 홍반, 설사, 구토, 구기, 식욕부진
200 ∼ 400	상기 현상이 심화되고 내출혈이 발생하며 2 - 6주후에 회복되지 않으면 죽을 확율이 있다.
400 ∼ 600	조혈기장해로 인하여 사망할 확율이 높아진다. (반치사선량 (LD50(30)) : 400 rem : 조혈기장해를 일으키는 선량 )
600 ∼ 1000	심한 내출혈이 발생하고 장벽이 헐게된다. (전치사선량 (LD100) : 700 rem)
1000 ∼ 5000	위장관장해로 1주일정도후 사망한다.
10000 정 도	혼수상태에 도달하고 중추신경마비로 인해 1 - 2일이내에 사망한다.
100000 이 상	조사중 또는 조사직후 사망하게 되는 현상을 말하는데 이는 세포나 조직 구성성분의 변성으로 인해 기본대사가 중지된다. 이를 분자사라고 한다.

2. 만성효과

저선량의 방사선을 장기간동안 피폭하여 오랜기간 (수년∼수십년) 동안 잠복기를 거쳐 발생되는 피폭으로 피폭이 축적되어 일어나는 장해이다. 이 장해의 특징은 방사선에 의해서도 발생되지만 다른 요인에 의해서도 발생되므로 발생된 장해가 방사선에 의한 것인지 다른 요인에 의한 것인지 구분이 되지 않는다는 것이다. 장해의 범주는 아래 표와 같다.

악성종양의 발생	백혈병 및 각 조직이나 장기에 종양이 발생한다.
조직에 대한 국소적 영향	백내장, 폐선유증, 불임
수명단축 및 가령촉진	비특이적으로 노화를 촉진하고 수명을 단축시킨다.
성장과 발생에 대한 영향	배조직 및 태아에 미치는 영향으로서 착상전기, 기관형성기, 태아기의 3가지로 고찰할 수 있다.
유전적 영향	생식세포의 손상 : 유전자돌연변이, 기형

* 방사선이 인체에 흡수되었을 때 일어나는 인체내 세포의 변화과정을 3가지로 나누어 설명하시오.

(풀이)

1. 물리적 과정

방사선이 인체에 조사되면 가장 많이 일어나는 변화가 각종 분자나 원자가여기 되거나 전리되는 현상이다. 와 같은 과정을 방사선이생체에 일으키는 물리적 과정이라고 하며 조사된 후 10-11초이내에 발생한다.

2. 화학적 과정

전리 또는 여기된 결과 자유전자, 이온 도는 유리기가 발생하게 되고 이들은 신속하게 주위의 물, 아미노산, 핵산, 단백질, 탄수화물, 지방을 이루고 있는 분자들과 반응하여 생물분자의 불활성화를 초래하게 되는데 이러한 과정을 화학적 과정이라고 하며 물리적 과정이 끝나고 난 후 10-3초이내에 일어난다.

3. 생물학적 과정

생물분자에 이상이 생기면 생체를 이루고 있는 세포의 기능이 변화하거나 세포사를 초래하여 돌연변이, 암발생, 개체사를 유발하게 된다. 이러한 과정을 생물학적 과정이라고 하는 데 이 현상은 방사선피폭을 받은 지 수초∼수년에 걸쳐서 발생한다.

* ICRP 60의 세포차원 장해의 종류를 분류하고 설명하시오.

(풀이)

세포차원의 변화에 대해 회복되는 경우도 있지만 회복되지 않을 경우 개체의 임상적 장해가 나타난다. 방사선에 의한 인체의 영향을 □ 변화 (Change) □ 손상 (Damage) □ 해 (harm) □ 손해 (Detriment) 가 있다.

용 어	임 상 적 장 해	비 고
□ 변화 (Change)	세포의 구성성분이 구조적으로나 화학적으로 변화하는 것으로 반드시 유해하다고는 할 수 없다.	DNA 변화
□ 손상 (Damage)	세포 그 자체가 변화하는 것으로서 복구되지 않은 손상이 원인이 되어 세포의 증식과 생존에 위협을 받으며 다른 특성의 세포를 형성하기도 한다. 개개의 세포에 다소의 유해한 작용은 있으며 개체에 따라서 반드시 유해하다고 판단되지는 않는다.	DNA 손상
□ 해 (harm)	방사선에 피폭된 본인이나 자손에 나타나는 영향으로 임상적 관찰이 가능한 영향을 말한다.	임상적 관찰

* 물의 방사선화학에 대해 설명하시오.

(풀이)

□ 물분자가 이온화되면 하나의 전자가 방출되며 방출된 전자는 다른 물분자에 의해 흡수되어 양이온 물분자 (H2O+) 와 음이온 물분자 (H2O-) 가 생성된다.

H2O  →  H2O+  +   e-aq

e-aq  +  H2O  →  H2O-

□ 양이온 물분자 (H2O+) 와 음이온 물분자 (H2O-) 가 다른 물분자의 존재하에서 분해되어 이온과 유리기를 생성한다.

H2O

H2O+   →   H+   +   OH□

H2O

H2O-   →   OH-   +    H□

□ H+나 OH-가 가지고 있는 에너지는 크지 않으나 물분자의 방사분해로 생성된 1차유리기인 e-aq , H□, OH□는 반응력이 강하기 때문에 생성된 부위에서 대부분 2차반응을 일으킨다. 2차적으로 생성되는 유리기로는 HO2-, O2-가 있으며 비교적 반응력이 약하기 때문에 먼 곳까지 이동하여 생체구성물질과 상호작용을 일으킬 수 있다.

□ 순수한 물에서는 유리기들이 서로 작용하여 H2, H2O, H2O2 를 형성한다.

H□ +  OH□ →  H2O

H□ +  H□ →  H2

OH□ +  OH□ →  H2O2

* 방사선장해에 영향을 미치는 수식인자에 대해 설명하시오.

(풀이)

방사선에 의한 인체장해는 투과성방사선에 의한 체외피폭과 방사성물질의 인체침투로 인한 체내피폭이 있으며 이러한 방사선피폭에 의해 장해가 발생된다. 그럼 방사선장해에 영향을 미치는 인자를 알아보자.

1. 흡수선량 : 방사선장해의 지배인자로 인체의 흡수선량에 직접적으로 비례한다.

2. 흡수선량율 : 세포는 회복 또는 재생능력이 있어서 단시간에 받아서 치명적일 수 있는 선량준위도 장기간나누어 피폭되면 중대한 장해를 받지 않을 수 있다.

3. 선량분포 : 동일선량이 특정장기에 균등하게 피폭되었을 때보다는 그 장기의 일부에 집중하여 피폭되면 방사선장해발생 가능성이 더 커진다.

4. 피폭범위 : 피폭되는 부위가 전신인지 또는 일부 장기/조직인지에 따라 장해의 영향은 다르다.

5. 선질 : 방사선의 종류와 에너지에 따라 흡수선량에 다른 등가선량이 달라지므로 장해발생의 위험도 다르다.

6. 생물학적 요인

1) 방사선감수성

2) 연령

3) 유전적 계통

4) 생리적 요인

체내피폭의 경우에는 상기 인자외에 다음의 영향을 받는다.

7. 방사성핵종의 장기/조직내 침착부위 : 방사성핵종은 친하도에 따라 장기/조직에 침착하는 정도가 달라지므로 핵종에 따라 방사선장해도 다르게 나타난다.

8. 유효반감기 : 인체에 들어온 방사성물질은 인체대사나 물리적인 붕괴에 의해 그 양이 줄어들게 되는데 이에 따라 유효반감기가 짧을수록 장해의 정도도 변한다.

9. 방사성핵종의 물리화학적특성 : 체내에 들어오는 방사성핵종들은 입자크기, 수용성이나 화학형에 따라 체내친화 도는 침투부위가 달라질 수 있어 장해에 영향을 미친다.

* 반감기(Half Life)와 평균수명(Average Life)에 대해 설명하시오.

(풀이)

방사성동위원소는 그 종류마다 붕괴율도 다르고 방출하는 방사선의 종류나 숫자도 다르다. 따라서 초기에 독 같은 양의 방사능을 가지고 있더라도 일정시간이 지나면 방사성동위원소의 종류마다 남아있는 양이 다를 것이다. 방사능의 시간적 변화를 알아보기 위하여 방사능의 세기가 반으로 줄어 드는 데 걸리는 시간을 반감기라고 하였다.

1                             1

A = Ao e-□t에서   A = □□□ Ao 이고 t = t1/2 이다. 따라서  □□□ = e-□t 의 양변에 ln을 취하면

2                             2

0.693

t1/2 = □□□□□□ 임을 알 수 있다.

□

반감기와 방사능의 관계를 고찰해보면 반감기가 짧은 물질은 방사능이 빨리 붕괴하여 없어지고 반감기가 긴 물질은 반감기가 거의 변치않고 서서히 붕괴함을 알 수 있다.

붕괴상수가 □인 어던 방사성동위원소의 원자수가 N이라고 할 때 이 물질의 방사능은 □N이다. 그렇다면 임의의 짧은 시간 t 와 t + dt 사이에 붕괴되는 원자의 수는 □N dt 로 나타낼 수 있다. 또한 이 원자수 □N dt 개는 총 t 시간동안 존재해 왔다. 이들 원자 하나하나가 붕괴하기전까지 존재해왔던 시간 모두를 합하면 t □N dt 이다. 이 이론을 이용하면 방사성동위원소의 원자들이 붕괴할때까지 존재했던 평균시간을 알 수 있는데 이를 평균수명이라 하고 다음과 같이 정의할 수 있다.

1                  1

□  =  □□□[eqn: INT _{ 0}^{∞ }]t □N dt  =  □□□

No                 □

즉, 평균수명은 붕괴상수의 역수임을 알 수 있다. 따라서 평균수명은 반감기와 □ = 1.44 T의 관계가 있다.

* Gas Filled Detector 의 측정 메카니즘에 대하여 설명하시오.

(풀이)

Gas Filled Detector 는 기체전리를 이용한 계측기로서 입사된 방사선과 가스와의 상호작용에 의해 생성된 양이온과 전자 및 이들과 상호작용하여 다시 생성되는 전자와 양이온을 수집하여 측정에 이용하게 된다. 이때 생성되는 양이온과 전자의 총수집량은 계측기의 인가전압에 따라 특이한 특성을 나타나는데 이르 특성6곡선이라 부른다. 전리함, 비례계수관, GM계수관은 각각 전리함영역, 비례영역, GM영역의 반응특성을 이용한 계측기들이다.

1. Recombination Region (재결합영역)

인가전압이 낮아 재결합이 일어나는 영역으로 측정에 이용할 수 없다. 기체내부에서 생성된 양이온과 전자는 무질서한 열운동에 의해 확산하게 되면서 생성된 양이온과 전자는 무질서한 열운동에 의하여 확산하게 되면서 중성분자나 양이온과 충돌하게 되는 데 이 때 양이온과 전자가 충돌하면서 재결합하게 되며, 또한 중성원자와 결합하여 생성된 음이온이 양이온과 충돌하여 전자를 주고 받아 두이온이 중성으로 변하게 된다.

2. Ionization Chamber Region (전리함 영역)

인가전압을 점차로 증가시키면 음극과 양극으로 끌려가는 양이온과 전자의 이동속도가 점차 증가하여 재결합속도가 점차 줄어들게 된다. 인가전압을 더욱 증가시키게 되면 무시할수 있는 수준까지 재결합이 감소하게 되고 이온화과정에서 생성된 이온상의 대부분이 전극에 수집되게 된다.이때 전압을 더욱 증가시켜도 전극에 수집되는 전하량이 더 이상 증가되지 않게 되는 데 이러한 영역을 전리포화된 전리함영역이라 한다. 이 영역을 측정에 이용한 계측기가 전리함이다.

3. Proportional Region (비례영역)

인가전압을 점점 높이면서 전기장의 세기를 증가시키면 수집전극으로 이동하는 양이온이나 전자의 이동속도가 점차 증가하게 된다. 가속된 전자의 에너지가 중성기체의 전리에너지보다 커지면 전자가 중성기체분자를 다시 전리시켜 새로운 이온쌍을 형성할 수 있게 되는데 이대의 전압을 문턱전압이라 한다. 1기압하에서 일반기체의 경우 106 V/m 정도이다. 이러한 2차전리과정에서 생성된 전자도 전기장에 의해 가속되어 추가 이온화현상을 일으킬 수 있는데 이러한 현상을 타운젠트전자사태라 한다. 이 현상에 의해 증배된 전하량이 최초 입사방사선에 의해 수집되는 전자의 전하량에 비례하는 영역을 비례영역이라 한다. 즉, □수집이온 = 최초생성이온 x M (기체증배도)□ 의 관계가 성립되는 영역이다. (M = 102∼4)

4. Limited Proportional Region (제한비례영역)

전리과정에서 생성된 양이온들은 전자에 비해 유동속도가 1/1000정도로 느리고 또한 대부분 2차전리과정이 전기장이 센 양극부근에서 일어나게 된다. 비례영역에서 인가전압을 더욱 증가시키면 양이온구름의 농도가 아주 높아져서 공간전하를 형성하게 되기 때문에 게측기내의 전기장의 분포특성이 변하게되어 수집이온의 비례성을 상실하게 되는 영역이다.

5. Geiger-Mueller Region (G - M 영역)

제한비례영역에서 인가전압을 더욱 증가시키면 전자사태시에 2차전자외에 수많은 여기된 기체분자라 형성된다. 이때 여기된 기체분자는 수nsec이내에 자외선을 방출하면서 기저상태로 되돌아가게 되는데 방출된 자외선이 검출기내에서 광전흡수를 일으켜 생성된 새로운 전자가 전자사태(Geiger Discharge)를 일으키게 된다. 따라서 이러한 전자사태를 방지하기 위해 저항을 연결하거나 소멸가스를 봉입하는 데 이를 Quenching 이라 한다.이 영역에서는 1차이온쌍에 관계없이 일정한 이온쌍을 수집하게 된다.

6. Continuous Discharge Region (연속방전영역)

전극에 가해진 전압이 매우 높아 전극을 통해서 연속적인 전기불꽃방전이 일어난다. 즉, 검출기에 입사한 방사선에 의한 것이 아니고 전극을 토한 연속방전에 의해 펄스가 나타나는 영역으로 이 영역에서는 검출기의 동작이 불가능 해진다.

* 비례계수관과 G-M계수관을 비교, 설명하시오.

(풀이)

		비 례 계 수 관	G M 계 수 관
상이점	일반적인 충전가스	PR 가스 (Ar 90 % + 메탄 10 %)	Q 가스 (He 99.5 % + 이소부탄 0.5 %)
	출력펄스의 파고	출력펄스의 파고가 1차전리량에 비례하고 □선, □선의 에너지 판별이 가능하다.	출력펄스의 파고가 1차전리량에 관계없 이 거의 일정하다.
		수 mV	수 V
	불 감 시 간	수 □sec	수백 □sec
	수 명 제 한	이론적으로는 수명제한이 없다.	수명제한이 잇으나 할로겐TYPE의 경우 수명제한이 없다.
유사점	1. 기체전리를 이용한 검출기이다. 2. 충전가스만 다르고 구조가 거의 같다. 3. 가스증폭을 이용한 형태이다.

* 비례계수관의 계수율특성을 설명하시오.

(풀이)

	□ + □
계수율	□
	인 가 전 압

RaDEF 선원과 같이 □선과 □선을 방출하는 핵종을 계수했을 경우에는 제 1 plateau는 □선에 의한 것이고 제 2 plateau는 □+□선에 의한 것이다. 즉, □선은 비전리능도 크고 일반적으로 에너지도 높으므로 1차이온쌍수의 양도 많고 낮은 가스증폭에서도 큰 pulse를 얻을수 있다. 따라서 인가전압의 상승에 있어서 □선에 의한 plateau가 우선 나타나며, □선은 가스증폭율이 낮아 검출되지 않는다. 인가전압을 높여가면 가스증폭율도 크게되고 나아가서 □선도 검출되는 것이 제 2 plateau이다.

* G-M계수관의 플래토우 특성을 설명하시오.

(풀이)

GM 계수관은 펄스의 진폭과는 상관없이 출력펄스의 숫자만을 헤아리는 단순한 계수장치에 불과하다. 즉, 펄스의 높이가 방사선의 에너지에 관한 정보를 가지고 있지 않다. 다시 말해서 계수관내의 전기장의 세기에 따라 생성되는 펄스의 크기가 증가될 뿐이다. 따라서 G-M계수관의 입사창의 전면에 적당한 강도의 베타선원을 두고 GM계수관의 인가전압을 서서히 높여가면서 파고선별기를 통과하는 펄스의 계수율을 측정해보면 아래의 그래프를 얻을 수 있다.

그래프에서 알수 있듯이 낮은 전압에서는 전혀 계수되지 않으나 어떤 전압 (Vt) 이상부터 계수되기 시작하여 계수율이 급격하게 증가한다. 이때 계수가 시작되는 전압을 발단전압이라 부른다. 이보다 더욱 인가전압을 증가시키면 계수관에서 생성된 모든 펄스가 계수되어 계수율이 일정해지는 구간 (V1 ∼ V2) 이 생기고 다시 더욱 더 인가전압을 높이면 계수관내에 연속방전이 발생하기 시작하여 갑자기 계수율이 증가하게 된다. 연속방전영역에서 계속 동작하게 되면 GM계수관이 망가질 우려가 많기 때문에 연속방전이 확인되면 바로 인가전압을 낮추어 주어야 한다.

여기서 계수율이 일정해지기 시작하는 전압 V1을 가이거 개시전압이라 하고 연속방전이 시작되는 전압 V2 를 연속방전전압이라고 한다. 계수율이 일정해지는 구간 (V1 ∼ V2) 을 플래토우라고 한다. 좋은 plateau의 특성으로는 plateau의 영역이 길고 plateau의 경사가 낮으며 또한 가이거 계수전압이 일정할수록 좋다. 이 프래토우상에서 GM계수관의 운전전압을 설정해 주어야 한다. 플래토우는 완전한 수평을 이루지 않고 인가전압의 증가에 따라 계수율도 약간 증가하는 게 보통이다. 이 증가의 비율을 plateau 경사라고 하며, 인가전압 100 V 상승에 대한 계수율의 증가율의 백분비로 표시한다.

100 (n2 - n1)/n1

plateau경사  =   □□□□□□□□□□□□□□  x  100 (%)

V2 - V1

일반적으로 plateau는 길수록 (300 V정도),  plateau 경사는 낮을수록 (5 % / 100 V 이하) 좋다. 플래토우상에서 운전전압을 선정할때에는 프래토우길이의 1/2이하인 지점에서 선택한다.

* G-M계수관의 입사방사선에 대한 출력펄스의 파형에 대하여 설명하시오.

(풀이)

중심전극에 따라 방전이 일어난 후, +이온의 유동속도가 늦기때문에 일순간 전계가 약화되어 다음 방사선이 입사하여도 방전이 일어나지 않는다. 이와같이 한번동작후 검출능력을 상실하고 있는 시간을 불감시간이라 한다. 이어서 +이온이 어느 정도 중심전극에서 멀어졌을때 방사선이 입사하면 작은 펄스가 나오는데 이들중에서 계수가능한 크기의 출력펄스가 생길때까지의 시간을 분해시간이라 한다. 또 펄스가 최초의 크기로 회복하는 데 까지 걸리는 시간을 회복시간이라 한다.

* 다음사항을 설명하시오.

1. BF3 비례계수관식 surveymeter를 이용하여 241Am-Be선원으로 부터 중성자의 등가선량을 측정하는 경우 두께 3cm이상의 파라핀을 덮어서 지시치를 판독하는 이유를 써라.

2. G-M계수관 surveymeter 로 측정할 때 불감시간에 관련된 유의사항을 설명하시오.

3. 단창형 GM계수관으로 어떤 선원을 측정하고 있는데 검출기 끝에 있는 Al캡을 벗겼더니 지시치가 두드러지게 증가하였다. 그이유는 무엇일까 ?

(풀이)

1. BF3 계수관이 고감도를 나타낼수 있는 에너지영역까지, 즉 열중성자의 에너지까지 감속시키기 위해서이다. 241Am-Be선원에서 방출되는 중성자는 속중성자이므로 파라핀을 이용하여 감속시켜서 측정한다.

2. 10 mCi 의 Co-60선원을 검사하려고 계수관을 선원에 더 가깝게 접근시켰더니 지침이 떨어지고 마침내는 제로로 떨어졌다. 그이유는 무엇일까 ? G-M계수관은 일단 한번 동작하면 수백 □sec 정도의 시간동안 동작을 정지하며 (불감시간) 이 시간에는 방사선이 입사해도 계수되지 않는다. 불감시간은 뒤 따른 방사선의 입사에 따라 다시 길어지며 입사빈도가 대단히 많을 경우 차례차례로 이 불감시간이 연장되어 계수관이 동작할수 있는 시간이 거의 없어진다. 이와 같은 불감시간을 질식형 불감시간이라고 한다. 즉 방사선의 증가에 따라 계수율의 감소현상이 생기기 때문이다.

3. 캡에 의하여 차단되었던 □선 또는 저에너지 X선 등이 계수관에 입사되어 선량증가에 기여했기 때문이다

* 반도체검출기의 검출원리와 기체봉입형계측기와 비교, 설명하시오.

(풀이)

1. 검출원리

반도체를 방사선검출기로 이용하기 위해서는 방사선에 의해 반도체내에서 령성된 전자와 정공을 수집할 수 있어야 하며 이 때 방사선에 의해 생성된 전자와 정공에 의한 전류가 아닌 다른 누설전류가 있어서는 안된다.

반도체검출기의 P-N 접합에 역바이어스 전압을 가하면 모든 전자들은 N형에, 모즌 정공들은 P 형쪽으로 이동하게 되어 접합부위에 거의 안전한 공핍층이 생성된다.

		+
N 형반도체
공핍층
P 형반도체
		-

따라서 외부의 인가전압을 조정하여 전하수집효율과 에너지분해능을 개선할 수 있고 이러한 성질을 이용하여 방사선검출기를 구성할 수 있다. 반도체검출기는 기체봉입형검출기와 그 동작원리가 같으며 종류로는 P-N접합형, 표면장벽형, Li 드리프트형, 고순도형이 있다.

2. 기체봉입형검출기와의 비교

(1) 동작원리는 같으나 carrier 를 형성하는 부분이 기체봉입형검출기는 기체이고 반도체검출기는 공핍층(고체)이다. 따라서 반도체검출기는 기체보다 밀도가 약 1000배정도 커서 방사선에 대한 포착효율이 크다.

(2) 반도체검출기의 W치는 기체봉입형검출기의 약 1/10 이며, 따라서 동일한 방사선에 대하여 10배의 carrier를 형성한다. 결과적으로 출력펄스의 파고가 클 뿐아니라 펄스파고의 변동이 작아서 검출기의 분해능이 휠씬 좋아진다.

(3) carrier는 이동속도가 반도체검출기가 기체봉입형검출기보다 급속히 유동하며 전자 및 정공의 이동속도가 거의 같은데 대하여, 기체봉입형검출기는 전자의 이동속도와 이온의 이동속도휠씬 차이가 나며 검출기의 크기도 작다. 따라서 전하의 수집시간(분해시간)이 짧아  빠른 신호로서 취급이 가능하다.

(4) 펄스를 취하는데 있어서 전자의 이동에 대한 유도전류와 정공의 이동에 대한 유도전류를 함께 이용할수 있게 되어 방사선의 입사위치에 관계없이 방사선의 에너지정보를 반영할 수 있다.

* 타 검출기와 비교하였을 때 장, 단점을 설명하시오.

(풀이)

1. 타 검출기와 비교시 장, 단점

(1) 장점

1) 에너지분해능이 우수하다.

2) 입사방사선의 에너지와 출력 pulse 와의 비례성이 좋다.

3) 정공과 전자의 이동속도가 거의 같다.

4) 응답속도가 빠르다.

5) 일함수가 작다.

6) 검출기의 종류에 따라 □,□,□선을 측정할 수 있다.

7) 검출부가 소형이다.

(2) 단점

1) 유효계수면적이 넓은 검출기를 만들기 어렵다.

2) 보존시나 사용할 때 Ge(Li) type은 액체질소(77。K)로 냉각시킬 필요가 있다. 따라서 냉각탱크가 부착되어 있기 때문에 운반이 불편하다.

3) 방사선손상(radiation damage)이 크다.

* Ge(Li) 반도체검출기는 사용할 때나 보존시 액체질소에 냉각하여야 하는 이유를 설명하시오.

(풀이)

상온에 방치하게 되면 Li의 열확산에 의하여 공핍층이 없어지기 때문이다. 즉 실온에서 Li의 이동도가 크기때문에 사용할 때나 보관할때 액체질소(77。K)로 냉각시켜 두지 않으면 안된다. 따라서 진공용기에 수납시켜야만 한다.

* 에너지분해능과 반치폭 (FWHM) 에 대해 설명하여라.

(풀이)

방사선을 계측하여 방사선원의 종류를 규명하기 위해서는 우선 방사선의 에너지분포를 측정하여야 한다. 이 처럼 방사선의 에너지분포를 측정하는 것을 Radiation Spectroscopy (방사선분광학) 라 하는 데 방사선분광학용 계측기의 특성을 좌우하는 가장 중요한 요소가 에너지분해능이다. 에너지분해능은 검출기의 에너지 해석능력을 평가하는 척도이다. 아래 그림은 에너지분해능의 정의를 도식적으로 보여준다.

검출기에 에너지가 일정한 방사선이 입사하더라도 이것이 전기신호로 변환되는 과정에서 신호의 통계적 요동이나 검출기 동작특성의 변화, 전자회로의 잡음의 영향때문에 관측된 에너지스펙트럼에는 어느 정도의 퍼짐을 갖게 된다. 근접한 에너지로 분해하기 위해서는 될 수 있는 한 이 퍼짐이 작은 것이 요청된다. 이 퍼짐을 나타내는 지표로서 반치폭(FWHM)을 사용하며 전흡수 peak (Er) 높이의 1/2에 해당하는 peak의 폭을 말한다. 에너지분해능은 다음과 같이 표시할 수 있다.

F W H M

에너지분해능 = □□□□□□□□□□  x 100 (%)

Er

상기 식에서 보듯이 에너지분해능이 작으면 작을수록 피크의 높이는 높아지고 폭은 좁아져서 에너지가 서로 근접한 두 개의 방사선을 구별하는 능력이 좋아진다. 일반적으로 1 MeV 의 □선에 대하여 Ge(Li)반도체검출기는 0.15 %, NaI(Tl)실틸레이션검출기는 7∼8 % 이다.

* Ge(Li)반도체검출기의 에너지분해능에 영향을 미치는 요인에 대해 설명하시오.

(풀이)

아래사항중 어떤 요인이 지배적인가 하는 것은 방사선의 에너지, 사용한 검출기의 치수, 그 검출기의 고유한 성질에 따라 좌우된다.

□ 전하운반자수의 고유의 통계적 변동

□ 전하수집효율의 변동

□ 전자회로의 잡음

NaI(Tl)실틸레이션검출기의 에너지분해능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 전하수집량의 통계적 변동이라 할 수 있는 데 이는 출력펄스의 주요한 통계적 요동의 원인이 되기 때문이다.

* 섬광검출기(Scintillation Counter)의 섬광체에 대해 설명하고 사용되는 섬광체의 예를 들고 간략하게 설명하시오.

(풀이)

섬광작용(여기작용)을 이용한 검축기로서 섬광체라 불리우는 물질이 방사선과 상호작용하여 섬광을 방출하는 현상을 이용한다. 섬광체가 입사방사선으로 부터 에너지를 흡수하게 되면 들뜬 전자상태로 되었다가 바로, 혹은 잠시의 시간이 경과한 후에 기저상태로 되돌아가게 된다. 이때 기저상태의 에너지차에 해당하는 파장을 가진 전자파를 방출시키는 데 그 파장을 가진 빛이 광전자증배관의 광음극을 자극하여 전자를 발생시키고 그 전자를 Dynode에 가속, 증배시켜 전류로서 측정한다.

섬광검출기의 방사선 검출특성은 섬광체에 의해 좌우되며 따라서 목적이나 조건에 적합한 섬광체를 선택하게 되면 모든 방사선을 효율적으로 측정할 수 있게 된다. 섬광체는 목적에 따라 여러 종류가 쓰이지만 일반적으로 바람직한 섬광체의 특성은 아래와 같다.

□ 방사선의 발광변환효율이 높고 비례성이 좋을 것.

□ 빛의 투과성이 좋을 것. (발생된 빛의 파장에 대해 투명할 것)

□ 잔광의 감쇠시간이 짧을 것.

□ 발광스펙트럼이 사용하는 PM tube의 분광감도에 대응하고 있을 것.

□ 광학적 성질이 양호하여 검출기로 사용할 수 있는 만큼 충분히 큰 것을 제작할 수 있을 것.

□ 섬광체를 광전자증배관에 효율적으로 접속할 수 있도록 굴절율이 유리의 굴절율 (1.5) 과 유사할 것.

섬광체는 크게 나누어서 유기섬과체와 무기섬광체로 나눌 수 있다. 무기섬광체가 유기섬광체보다 섬광효율은 커지만 섬광감쇠시간이 길다.

분류	종 류	특 성
유기섬광체	안트라센 스 틸 벤	안트라센과 스틸벤은 유기섬광체로서 널리 사용되고 있으며 주로 □선의 측정에 이용된다. 안트라센은 가장 오래전 부터 사용해 온 유기섬광체로서 유기섬광체중 가장 높은 섬광효율을 가지고 있다. 안트라센이나 스틸벤같은 저원자번호를 □선의 측정에 주로 이용하는 이유는 측정시 원자번호가 크면 □선의 후방산란이 현저히 크게되어 입사 □선이 모두 에너지를 잃기 이전에 다시 도피되어 갈 확율이 높기 때문이다.
	프라스틱	가공성이 좋고 여러 가지의 크기와 모양으로 이용된다. 얇은 것은 하전입자용으로 이용되며 두꺼운 것은 우주선용이나 □선용으로 이용된다. 또한 수소를 함유하고 있기 때문에 반도양성자에 의한 발광작용을 이용하여 속중성자검출기로도 쓰인다.
	액 체	측정시료와 섞어서 사용하는 데 시료에 따라 적절한 처방이 필요하다. 액체섬광체는 시료에 따라 섬광효율이 감소하는 현상이 있으며 이를 소멸작용이라고 한다. 소멸작용은 결과적으로 계수효율의 저하를 가져온다. 주로 저에너지 □선에 감도가 높고 H-3 나 C-14의 측정에 매우 유효하다.
무기섬광체	NaI (Tl)	활성제로서 미량의 Tl 을 함유한 단결정이며 크기가 큰 것이 많이 이용된다. I를 함유하고 있기 때문에 실효원자번호가 크고□선에 대한 검출효율이 좋다. 조해성이 있어서 반드시 Al 케이스에 밀봉시켜 사용한다. 따라서 Al 케이스에 밀봉되어 있고 실효원자번호가 크서 후방산란 때문에 □선의 측정에는 이용할 수 없다.
	CsI (Tl)	NaI(Tl)보다도 실효원자번호가 크고 □선에 대한 검출효율이 우수하고 조해성이 없어서 그대로 사용할 수 있다. 그러나 NaI(Tl)보다 발광강도가 작고 섬광감쇠시간이 길므로 에너지분해능이 떨어진다.
	LiI (Eu)	Li-6 (n , □) H-3 반응으로 □입자에 의한 발광작용을이용한 것으로서 열중성자에 대한 감도가 좋다.
	BGO	밀도가 가장 높고 원자번호가 높은 비스무트성분이 들어 있어서 □선에 대한 계수효율이 높다. 그러나 광수율이 NaI(Tl)의 20 % 이내이므로 에너지분해능은 떨어진다. 또한 화학적으로 안정하고 제작이 용이하지만 NaI(Tl)보다 깨지기 쉬우며 활성제를 사용하지 않는다.
	ZnS (Ag)	미세한 백색분말로서 □선측정에 가장 적합하다. 아크릴수지에 ZnS를 혼합시켜 성형한 것이 속중성자의 측정에 이용된다. 이는 중성자와 수소의 충돌에 의해 틔어나온 되틤양성자에 의한 발광반응을 이용한 것이다.

* NaI(Tl) SC의 구성도를 도시하고 각 부분에 대해 간략하게 설명하시오.

(풀이)

NaI(Tl) scintillator
light pipe			고전압안정회로
P-M tube
전치증폭기
주증폭기(비례증폭기)
파고분석기
계수장치
기록장치

1. NaI(Tl) Scintillator : 입사방사선으로 부터 에너지를 흡수하게 되면 들뜬 전자상태로 되었다가 바로, 혹은 잠시의 시간이 경과한 후에 기저상태로 되돌아가면서 기저상태의 에너지차에 해당하는 파장을 가진 전자파를 방출시켜 주는 물질로서 NaI(Tl) Scintillator는 주로 □선의 측정에 이용된다.

2. P-M tube : 광전자증배관이란 scintillator로 부터 발광을 받아 광전효과에 의해 광전면에서 발생한 광전자를 2차전자방출기구 (dynode) 에 의해 증배하여 집전극에서 전류로 취출하는 장치

3. 전치증폭기 : P-M tube의 출력과 주증폭기의 입력을 조화시킨다.

4. 주(비례)증폭기 : 파형정형 및 증폭을 증대시킨다.

* scintillator내에서 □선이 검출되는 과정을 설명하고 광전자증배관에 대하여 설명하시오.

(풀이)

1. scintillator내에서 □선이 검출되는 과정

1) □선이 NaI(Tl) scintillator에 입사하면 상호작용이 일어나고 □선에너지의 전부 또는 일부가 생성된 전자에 주어진다.

2) 운동에너지를 얻은 전자는 NaI를 여기,전리시키고 미량으로 첨가된 Tl에 포착되는 과정에서 에너지를 빛으로 방출한다.

3) 이 빛은 P-M tube의 광음극을 자극하여 광전자를 방출시킨다.

4) 이 광전자는 P-M tube내의 dynode (10단정도)에 의해 증배 (105 - 107배)되고 최종적으로 집전극(양극)으로 흘러 들어가 signal pulse를 형성한다. (이 signal pulse의 총량은 scintillator 속에서 소비된 □선에너지에 비례한다.)

2. P-M tube (광전자증배관)

광전자증배관이란 scintillator로 부터 발광을 받아 광전효과에 의해 광전면에서 발생한 광전자를 2차전자방출기구(dynode)에 의해 증배하여 집전극에서 전류로 취출하는 장치를 말하는 데 크게 3부분으로 나누어 설명할 수 있다.

(1) 구조

광전면 (음 극)	□ □ □ □ □ Dynode □ □ □ □ □	집전극 (양 극)

1) 광전면(광음극) : 섬광체로 부터 빛을 받아 광전자를 방출하는 부분

2) dynode : 광전면에서 방출된 전자를 증폭하는 부분으로 일반적으로 10 - 14 단정도이며 인가전압은 100-150 V정도로써 전자를 106 배정도로 증폭한다.

3) 집전극(양극) : 전자를 수집부분이다.

(2) P-M tube 사용시 주의사항

1) 광전자증폭관의 증폭도는 인가전압에 따라 크게 변화하므로 안정도가 좋은 전원을 사용하여야 한다.

2) 측정전에 동작이 안정될때까지 충분한 시간을 가져야 한다.

3) 광전자증배관은 자계로 부터의 영향을 받기 쉬우므로 □metal로 자기차폐를 하여야 한다.

4) 정격이상의 전압을 걸지 말아야 한다.

5) 전압이 걸려있는 상태에서 직사광에 노출시키지 말아야 한다. 광전자증배관은 육안으로 느낄 수 없는 미세한 빛을 측정하는 것이므로 직사광전에 절대 노출시켜서는 안된다.

* NaI(Tl) SC에 의한 □선에너지스펙트럼에 대하여 논하시오.

(풀이)

□선 에너지 스펙트럼의 측정은 본잡한 분포로 얻어진다. 이는 NaI(Tl)신틸레이션 검출기에 입사한 방사선이 광전효과, 컴퓨턴산란, 전자쌍생성에 의한 효과의 특성이 반영된 복잡한 에너지 정보를 나타내게 되기 때문이다.

일반적으로 □선 에너지 스펙트럼 분포는 크게 1.02 MeV 이하와 1.02 MeV 이상의 에너지 분포를 나누어서 생각 할 수 있다. 그럼 과연 광전효과, 컴퓨턴산란, 전자쌍생성이 어떻게 그 에너지정보를 반영하는 지 알아보자.

1. 광전효과에 의한 peak

광전효과에 관련된 peak는 NaI(Tl)섬광체에 에너지 E□를 갖는 □선이 입사하여 NaI중 I의 K각의 결합에너지를 뺀 나머지의 전에너지를 주어 원자밖으로 튀어 나오게 한다. 이때 광전효과를 일어켜 튀어나온 빈 곳은 외각측의 전자에 의해 채워지며 이때 특성X선 또는 오제전자의 형태로 에너지를 방출하게 된다. 이 에너지는 섬광체내에서 쉽게 흡수된다. 이 특성X선에 의해 여기된 섬광은 광전효과에 의해 여기된 섬광과 동시에 발생한다고 볼수 있으며 이 광자섬광의 합이 광전peak로 나타난다. 또한 이 특성X선의 에너지가 섬광체 바같에서 소멸되는 경우가 많아 0.0286 MeV에 해당하는  낮은 peak가 얻어 지는데 이 peak를 K특성 X선 escape peak라고 한다.

특히 Co-60과 같이 2개의 □선을 동시에 방출하는 경우에는 2개의 □선의 에너지가 동시에 에너지를 잃어 2개의 □선의 에너지합에 해당하는 peak가 생길 수 있다. 이를 Sum peak라 한다. 이는 검출기의 검출효율이 높으면 높을수록 두드러지게 나타나므로 이의 경감을 위해서는 선원을 검출기에서 멀리 떼어서 측정하는 것이 좋다.

2. 컴퓨턴산란에 의한 peak

컴퓨턴산란에 의한 전자의 에너지는 산란각에 따라 최저 0 - Eemax에 걸쳐서 연속적으로 분포한다. 이 2차전자는 검출기내에서 흡수되지만 산란□선은 대부분 검출기밖으로 달아나므로 얻어진 파고분포는 컴퓨턴전자에 대응하는 스펙트럼이다. 이것을 컴퓨턴 연속분포라 부르고 Eemax에 해당하는 부분을 Compton edge라고 한다.

컴퓨턴연속분포는 단색의 □선이 입사하더라도 스펙트럼은 연속분포가 되므로 입사□선의 에너지정보를 해석하는데 불리하다. 또한 컴퓨턴산란이 일어났더라도 산란□선이 다시 상호작용하여 광전peak에 기여하게 된다. 이러한 확율은 검출기 치수에 의존하며 그리 크지는 않다. 또한 □선이 검출기이외의 장소에서 컴퓨턴산란을 일으킨 경우 다시 검출기에 입사하여 검출될 확율이 있다. 이 스펙트럼은 원래의 컴퓨턴 스펙트럼에 중첩되며 약 200 keV영역에서 특이한 혹을 만든다. 이를 후방산란 peak라고 한다. 이는 검출기 주변물질의 종류나 배치에 의한다.

(3) 전자쌍생성에 의한 peak

이 현상은 □선의 에너지가 1.02 MeV이하에서는 절대 발생하지 않는다. □선이 NaI(Tl)섬광체와 반응하여 전자쌍생성에 의해 양전자 및 음전자를 생성하고 이들 운동에너지의 합은 E□ - 1.02 MeV이다. 이 양전자는 정지직전에 흡수체 속의 전자와 결합하여 2개의 소멸□선을 방출한다.

이 소멸□선이 1개 또는 2개가 검출기밖으로 달아났을 때 E□ - 0.51 MeV, E□ - 1.02 MeV의 peak가 형성된다. 여기서 E□ - 0.51 MeV 의 peak를 single escape peak, E□ - 1.02 MeV의 peak를 double escape peak 라고 한다. 또한 □선이 검출기이외의 장소에 부딪혀 전자쌍생성을 일으킨 경우 0.51 MeV의 소멸□선이 방출되어 그것도 검출되어 0.51 MeV에 해당하는 peak를 준다.

* 저준위방사선의 측정기술의 의의 (필요성)과 저준위방사선의 측정시 고려해야 할 사항에 대하여 설명하시오.

(풀이)

1. 저준위방사선의 측정기술의 의의 (필요성)

저준위방사선의 측정은 고고학이나 지질학에 관련된 연대측정, 원자력이용에 관련된 환경방사능의 조사 등에 관련하여 없어서는 안되는 기술이다. 또한 일반의 추적자 실험이나 방사화분석 등에 있어서도 분석감도의 향상과 방사성동위원소 사용량의 경감이라는 2가지 측면에서 그 기술의 필요성이 인식되어지고 있다. 일반의 방사선(능)의 측정과 큰 차이는 없지만 자연방사선에 의한 영향이 상대적으로 크고, 또 장시간의 측정이 필요하기 때문에 그 나름대로의 대책이나 주의를 할 필요가 있다.

2. 저준위방사선의 측정시 고려해야 할 사항

1) 자연계수율을 최대한으로 줄일 것.

2) 계수효율을 되도록 높일 것.

3) 비교적 긴 계수시간이 필요하다.

4) 시료의 계수시간과 BG의 계수시간의 분배에 유의 하여야 한다.

* 환경방사선(능)의 측정방법과 측정시 절차를 기술하여라.

(풀이)

환경방사선(능)은 정상시에는 일정한 수준으로 유지되지만 방사성물질을 사용하거나 유입되었을 경우 주변환경의 오염이 발생된다. 이때에는 정상시 기준보다 큰 수치의 변화를 나타내게 된다. 환경방사선(능)은 장소, 기상 등에 따라 항상 같은 수준을 유지하지 않는다. 따라서 환경방사선(능)의 극소변화로 전체의 환경오염을 평가하는 것은 쉬운 일이 아니다. 환경오염의 단위는 측정시료의 단위체적당 또는 단위질량당 방사능으로 나타낸다.

1. 환경방사선 측정

(1) TLD 를 설치하여 측정하는 방법

(2) 직접 공간방사선량을 측정하는 방법

(3) 환경감시기를 설치하여 측정하는 방법

2. 환경시료의 방사능 측정

환경시료로는 빗물, 토양, 솔잎, Gummed Paper등이 사용되며 이러한 시료를 적당량 채취하여 핵종을 분석하거나 시료의 총방사능을 측정한후 표준상태시와 비교하여 그 오염정도를 판단할 수 있다. 그러나 표준상태(정상상태)는 장소나 기상에 따라 변화하기 때문에 실제적으로 정확한 오염의 평가는 쉬운 일이 아니다.

3. 환경방사능의 측정은 일반적으로 다음의 4단계를 거친다.

(1) 측정장비의 선택

(2) 적절한 측정시료의 수집

(3) 방사화학 및 물리적 방법에 의한 핵종의 분리 및 농축

(4) 적절한 방사성 표준시료에 의해 동일한 측정조건으로 교정된 방사능계측기를 이용하여 방사성시료에 대한 방사능평가 및 측정

* 방사선측정시 고려해야 할 공통기술과 방사선 측정기 선정시 고려할 사항에 대해 써시오.

(풀이)

1. 방사선측정시 고려해야 할 공통기술

1) background

2) 계수효율

3) 측정치의 보정

4) 계수중 방사능감쇠

5) 계수치의 통계적 처리

6) 측정대상에 따른 방사선측정장치의 선정

2. 방사선 측정기 선정시 고려할 사항

1) 방사성물질의 특성

2) 방사선작업의 상황 (공간적 시간적 변화)

3) 측정방사선(능)의 종류와 세기 및 단위

4) 측정방법 및 측정목적

5) 계측기의 상태와 성능

6) 검출한계, 시정수, 교정 및 유효기간 경과여부 외관상 이상유무, 밧데리 체크를 확인하여야 한다.

* 공기시료의 채취방법과 공기중 방사성오염을 관리하는 방법을 설명하시오. 또 수중 방사성오염의 관리방법에 대하여도 설명하시오.

(풀이)

1. 공기시료의 채취방법

1) 사람이 호흡하는 위치를 기준으로 하여 약 1.5 m높이에서 채취한다.

2) 유량율계의 유량율(□/min)은 여과지의 효율에 고려하여 책정할 것.

3) Air sampler의 동작시간 및 총유량율을 알기위하여 가동시간과 흡입량을 기록할 것.

4) Air sampler의 유량율계는 반드시 주기적으로 교정하여 사용할 것.

5) 사용할 때 주변환경에 따른 영향을 제거하기 위하여 장치의 보호책을 마련할 것.

2. 공기중 방사성오염을 관리하는 방법

1) Air sampler에 의한 시료수집 및 측정 : 포집된 시료의 방사능을 측정한 후 채취시간, 채취량 등을 고려하여 농도를 계산하는 방법

2) 연속 방사성오염 감시기에 의한 방법 : 시료채집기를 연속적으로 가동하여 여과지의 방사능을 연속적으로 계측, 기록하며 경보장치가 설치되어 있어서 설정치이상시 알려주어 조치하도록 하는 방법

3. 수중 방사성오염의 관리방법에 대하여 설명하시오.

방사선작업중 수중오염이 발생할 수 있다. 이 때의 수중오염을 관리하기 위한 방법으로는 일반적으로 2 가지 방법에 의하여 관리할 수 있다.

1) 연속 물 모니터링

방사선관리구역내 수중오염이 연속적으로 발생하는 장소 또는 그의 우려가 있는 곳에 Water Monitor를 설치하여 연속적으로 감시하는 방법으로서 일정치이상(이상발생시)일 경우 경보음(Ararm)이 발생되도록 되어 있다.

2) 주기적으로 시료를 채취하는 방법

수중오염이 일시적으로 또는 간헐적으로 발생할 경우에는 주기적으로 액체시료를 채취하여 농축건고후 계측을 실시하는 방법이다.

* background가 생기는 원인과 그 대책에 대하여 설명하시오.

1. BG가 생기는 주원인

백그라운드(배경계수)란 방사선이 없는 상황속에서도 방사선의 계측기가 지시나 기록을 나타내는 데, 관심선원이외의 방사선이 그 원인이며 이들을 총칭해서 백그라운드라고 한다.

백그라운드의 원인은 아래의 것들이 있다.

(1) 자연방사선

자연계에 존재하는 방사선으로 우주선과 공기, 토양, 콘크리트 및 다른 환경구조물에 존재하는 것으로 계속적으로 존재하고 있다. 특히 Rn-220, Rn-222 의 기체핵종은 차폐에 의해 완전히 제거되지 않으며, 이들의 딸핵종은 계측기에 침착되어 배경계수의 증가원인이 되고 있다.

(2) 원자폭탄에 의해 생성된 방사성낙진(Fall out) 과 원자력발전소에서 방출되는 핵종, 특히 배기가스로 방출된 방사성핵종에 의해 방사성구름이 형성되어 배경계수가 증가하게 된다.

(3) 주위의 방사선원

측정시 주변에 타방사선원이 존재하거나 주변차폐물 및 계측기가 방사성물질에 의해 오염되어 발생하는 오염이다.

(4) 방사선계측기 구성물질에 함유된 방사능

유리 P-M tube 에서는 유리에 K-40핵종을 함유하고 있어서 배경계수에 기여하게 되는 데  이는 후에 석영으로 대체함으로서 개선되었다.

(5) 계기잡음

이는 방사선에 의한 영향이 아닌 계기자체의 전기적 잡음에 의해 발생된다.

2. 백그라운드에 대한 대책

백그라운드를 줄이기 위해서는 계측실부지의 선정, 환기, 차폐, 계측회로에 이르기 까지 세심한 주의가 필요하다. 일반적으로 백그라운드에 대한 대책은 아래와 같다.

(1) 측정시 사용되는 차폐물이나 계측기의 오염여부를 항상 점검하여야 하며, 관심선원외의 타방사선이 존재할 때에는 반드시 제거후 측정한다.

(2) 검출기자체에 함유된 방사능의 영향을 줄이기 위하여 검출기 구성재료를 스테인레스강, 아크릴수지, 알루미늄, 프라스틱, 루사이트, 전해동을 사용한다.

(3) 계기잡음을 줄이기 위하여 주전원에 여러 정비를 함께 사용해서는 안되며, 특히 주파수변화를 유도하는 전기선을 교차배치해서는 안된다.

(4) 자연방사선 및 타방사선의 영향을 줄이기 위해서 중차폐를 실시하여야 한다. 그러나  차폐만으로는 우주선과 같은 투과력이 강한 방사선성분의 기여를 감소시키기 어려우므로 이럴 때에는 역동시계수법을 병행하면 좋다. 이 방법은 주계수관 주위에 역동시계수관으로 둘러싸고 주계수관으로 부터 나오는 신호중 역동시계수관 신호와 일치하지 않는 신호만 선별하는 기술이다.

(5) 출력펄스를 파고분석하고 불필요한 펄스를 식별하여 제거한다.

* 방사능의 동시계수법에 대하여 설명하시오.

(풀이)

동시계수법은 둘이상의 검출기와 동시계수회로를 이용하여 측정한 자료로 부터 방사능을 평가하는 방법으로서 동시계수의 대상에 따라 □-□동시계수, 피크합동시계수, □-□동시계수로 구분할 수 있다.

Co-60과 같이 □선을 방출한 후 □선을 방출하는 선원의 방사능은 아래의 그림과 같이 측정할 수 있다.

단창형 G-M계수관과 NaI(Tl) SC에 의한 □-□동시계수법

단창형 GM계수관					n□ scaler
□ (선원)		동시계수회로			nc scaler
NaI(Tl) SC					n□ scaler

선원과 검출기를 위와 같이 배치하고 그 출력을 동시계수회로에 접속시킨후, 다음과 같이 방사능을 구한다.

□ n□ =  A□□□         □ n□ = A□□□        □ nc =  A□□□□□□

A = n□ x  n□ /  nc

* 방사능의 절대측정중 정입체각법에 대하여 설명하시오.

(풀이)

□선원의 방사능을 측정하는데 이용되는 가장 간편한 방법은 단창형 GM계수관을 이용하여 선원을 일정거리에 두고 측정하는 2□계수법이다. 이 때 측정치에 대하여 다음을 보정하여야 한다.

(1) 보정인자

1) 기하학적 효과 (fG)

선원이나 검출기의 크기와 모양, 선원과 검출기입사창 사이의 거리, 검출기입사창의 반경에 상관하는 인자이다. (fG = 1/2 (1 - cos □))

2) 시료에 의한 효과

□ 선원자기흡수인자

□ 선원후방산란인자

□ 매붕괴당 측정대상이 되는 방사선방출율

3) 시료와 검출기 사이에 존재하는 공기에 의한 흡수 및 산란인자

4) 검출기 주변물질에 의한 산란인자

5) 검출기에 의한 효과

□ 검출기 입사창의 산란 및 흡수인자

□ 검출기의 검출효율

□ 검출기의 분해시간에 의한 계수손실의 보정인자

(2) 정입체각법에 의한 방사능 계산

n

A  =  □□□□□□□□□□□□□

f1 x ----- x fG

* 방사능의 상대측정법중 Liquid scintillation 계수법에 대하여 설명하시오.

(풀이)

방사능의 상대측정이란 측정해야 할 시료와 기준이 되는 표준선원를 동일한 조건 또는 근사한 조건에서 측정하여 그 계수를 비교함으로서 시료의 방사능을 간접적으로 측정하는 방법이다. (= 간접 (비교) 측정법) 여기서 중요한 것은 시료의 계측조건과 표준선원의 계측조건을 같거나 또는 적어도 근사적으로 만들어야 하며 조건의 일부가 다를 때에는 보정을 해야 한다. 상대측접법은 실제로 현장에서 많이 사용하는 방법이다.

Liquid scintillation 계수법

액체신틸레이션계수법은 액체섬광체에 녹아 있는 시료를 계수하여 표준시료와 비교함으로서 시료의 방사능을 간접적으로 평가하는 방법이다. 액체 실틸레이션계수법의 특징은 아래와 같다.

(1) 시료조제가 용이하며 거의 모든 핵종의 측정이 가능하다. 특히 H-3 (0.018 MeV), C-14 (0.155 MeV)와 같은 저에너지□선의 측정에는 불가결한 계수법이다. 그러나 시료자체 또는 첨가물, 불순물에 의한 quenching (소광) 효과 때문에 H-3, C-14의 저에너지 □선측정에는 다소의 계수효율의 저하를 초래하므로 그것을 보정하여야 한다. 또한 전기적 잡음에 의해 영향을 받으므로 P-M tube를 냉각시켜 noise의 발생을 감소시키는 배려가 필요하다.

(2) 기하학적 효율이 1에 가까우며 자기흡수, 시료-검출기간의 흡수 및 검출기입사창에서의 흡수를 무시할 수 있으며 입사전의 산란에 의한 고려가 필요없다.

(3) 에너지 선택능력이 있기때문에 H-3나 C-14와 같은 핵종이 혼합되어 있어도 그 스펙트럼으로 부터 각각의 방사능을 분리하여 측정할 수 있다.

(4) 일반적으로 계수효율이 높고 □선이나 중□고 에너지의 □선측정시 더 높은 계수효율을 얻을 수 있다.

* TLD의 구조와 원리에 대해 설명하시오.

(풀이)

Li2B4O7, CaSO4, CaF2, LiF 와 소량의 불순물(Mn, Ti)을 혼합시킨 소자에 방사선이 조사되면 기저대에서 여기가 일어나는데 이 여기전자는 전도대의 포획중심 (trap)에 들어간다. 방사선이 조사된 소자를 가열하게 되면 전도대를 통하여 기저대의 정공과 재결합하게 되면서 빛을 방출한다. 이때의 발광을 이용하여 흡수된 방사선을 측정하는 것이 TLD 이다. TLD 는 소자의 종류에 따라 0.1 mR - 105 R의 측정이 가능하며 조사후 소자의 온도를 높여 열에너지를 부여함으로서 전자를 전부 방출시키면 소자는 본래의 상태로 되돌아가므로 반복사용이 가능하며 장기간 집적피폭선량을 측정할 수 있다. 이 때 가열온도와 발광량과의 관계를 나타낸 곡선을 Glow곡선이라 하고 TLD를 사용하기전에 포획중심에 잔존해 있는 전자를 가열하여 완전히 방출시키기 위한 조작을 Annealing (사전가열) 이라고 한다.

* Film Badge의 원리를 설명하시오.

(풀이)

방사선의 사진유제 감광작용을 이용하여 사진유제의 흑화도에서 선량을 판독하는 것이다. 현상된 필름의 흑화도는 피폭선량에 비례하며 피폭선량은 흑화도를 표준교정필름을 비교함으로서 평가할 수 있다. 흑화도의 판독은 densitometer를 사용하여 측정한다. 일반적으로 10 mR - 1800 R까지 측정이 가능하다. 중성자 측정용의 경우에는 감광작용이라고 보기보다는 방사선의 물질에 주는 물리적 충격을 검출하는 것이다. 따라서 이 경우에는 현미경으로 필름표면을 관찰하여 생성된 충격의 흔적을 계수하여 피폭선량을 판정한다.

* Film Badge에 대하여 다음은 물음에 답하여라.

1. 방사선작업종사자가 일상적으로 착용하여야 할 부위와 그 이유를 써라.

2. Control Film을 필요로 하는 이유는 무엇인가?

3. 필름뱃지내에 필터를 사용하거나, 케이스의 두께를 변화시켜 측정하는 이유를 써시오.

(풀이)

1. 필름뱃지는 흉부 또는 복부, 전신피폭선량의 대표값을 얻기 위하여 작업중 가장 피폭되기 쉬운 위치에 착용하여야 한다.

2. 자연방사선에 의한 필름의 흑화도를 알수 있으며, 소선량의 피폭을 알기 위하여 사용된다.

3. 필터 뒤에 있는 농도를 측정하여 광자의 에너지를 분별할 수 있다. 특히 동일한 두께의 Cd와 Sn의 필터를 □선용 필름뱃지에 부착하면 □선과 열중성자의 선량을 분리하여 측정할 수 있다. 그 이유는 Cd와 Sn은 □선에 대해서는 거의 같은 상호작용을 한다. 그러나 열중성자에 대해서는 Cd가 Sn보다 포획단면적이 커므로 Cd뒤의 농도는 (n , □)반응에 의하여 발생되는 포획□선에 흑화된다. 따라서 그 차이를 측정하면 □선량과 열중성자선량을 분리하여 측정할 수 있게 된다.

* Film Badge 와 TLD 를 비교, 설명하시오.

(풀이)

	F i l m B a d g e	T L D
측 정 원 리	사 진 감 광 작 용	열 형 광 작 용
측정 상하한	10 mrem - 1800 rem	수 mrem - 105 rem
장 점	□ 가격이 싸다. □ 기록의 영구보존이 가능하다. □ 필름뱃지 케이스에 각종필터를 부착함 으로서 방사선의 종류와 에너지의 판별 이 가능하다.	□ 반복사용이 가능하다. □ 방향의존성이 형태에 따라 다르지만 일 반적으로 양호하다. □ 판독이 편리하고 자동화가 가능하다. □ 소자가 인체등가물질이므로 판독의 신 뢰도가 높다. □ 환경(온도, 습도)의 영향이 비교적 적다.
단 점	□ 방향의존성이 크다. □ 암실에서 현상조작이 필요하다. □ 인체조직등가물질이 아니므로 측정치의 보정이 복잡하다. □ 퇴행현상이 있다. □ 환경(온도, 습도)의 영향이 비교적 크다.	□ 가격이 비싸다. □ 일단조작하면 측정치가 소멸되어 영구 보존할 수 없다. □ 퇴행현상이 있다. (그러나 완전히 밀봉 한 상태에서는 없다.)
공 통 점	□ 기계적으로 견고하다. □ 장기간 집적선량의 측정이 가능하며 착용중 감시는 불가능하다. □ 법적 기준 (기본) 선량계이다. □ 에너지의존성이 있다. (TLD 는 소자에 따라 에너지의존성이 작으며 필름뱃지는 케이 스의 두께나 재질에 따라 조절이 가능하다.)

* 주거내에서 라돈에 의한 대중피폭의 리스크를 계산함에 있어서 우라늄광산의 데이터를 사용하였다면 어떤 문제점이 있겠는가 설명하시오..

(풀이)

우라늄광산의 U-238이 □붕괴하여 중간생성물인 Ra-226 이 되고 다시 □붕괴하여 Rn이 된다. 따라서 주거지보다는 휠씬 많은 라돈가스가 존재하는 지역이므로 우라늄광산의 데이터를 사용하였다면 일반대중의 라돈에 의한 리스크를 과대평가하게 된다. 또한 광산에 근무하는 작업자는 라돈가스외에 폐질환을 유발하는 많은 인자에 노출되어있다. 즉 라돈가스에 의한 리스크와 일반재해에 의한 리스크의 구별이 어려우며 경우에 따라서는 라돈에 의한 리스크로 간주해버릴 수도 있다. 이렇게 되면 라돈가스에 의한 위험을 과대평가하게 될 가능성이 높다.

* 원자력발전소의 유도핵반응의 종류를 들고 간략하게 설명하시오.

(풀이)

① (n , n) : 기본적인 산란반응

② (□ , n) , (□, n) : 중성자생성반응

③ (n , p) : 비등수형원자로(BWR)의 N-16생성반응

④ (n , □) : 방사화반응(방사성물질생성반응)

⑤ (n , f) : 출력운전에 이용한다 (방사성물질 생성반응)

⑥ (n , □) , (n , □) , (n , f) , (n , p) : 중성자검출반응□

* 중성자생성의 주요한 3가지 반응을 예를 들고 간략하게 설명하시오.

(풀이)

(1) 핵분열

중성자의 주요한 생성반응은 핵분열 반응, (□ , n) 반응, (□ , n) 반응이 있는 데 이들 반응에서 생성된 중성자는 흡수되어 다시 분열을 일으키거나 또는 다른 반응을 일으켜 방사성물질을 생성시킨다. 이를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

핵분열에는 중성자의 조사없이 일어나는 자발핵분열과 무거운 원자핵에 중성자를 조사시켜 인공적으로 핵분열을 유발하는 유발핵분열이 있다. U-235에 열중성자를 조사시키면 U-235는 둘로 쪼개어진다. 이 쪼개진 원자핵을 핵분열생성물이라 하고 그 양상은 일반적으로 3 : 2의 비율로 쪼개어지면서 200 MeV의 에너지와 2 - 3 개의 중성자를 방출하는 데 이것을 핵분열중성자라 한다.

* U-235의 1회 핵분열

- 2-3개의 핵분열중성자

- 질량수72-162인 200여핵종

- 200MeV의 에너지

이를 표시하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

U-235  +  n  →  X  +  Y  +  (2∼3) n  +  200 MeV

1회핵분열로 각 질량수의 핵종이 생성되는 비율을 %로 나타낸 곡선을 질량수율곡선이라 하는 데 95 및 140에서 최대질량수율을 나타내며 118부근에서 최소질량수율을 나타낸다.

Xe-135는 중요한 핵분열생성물의 하나로서 중성자를 잘 흡수하면서 분열을 일으키지 않기 때문에 분열을 일으킬수 있는 중성자수를 감소시키는 역할을 한다. 또 Br-87은 지발중성자를 내는 핵분열생성물로 중요하다.

(2) (□ , n) 반응

* 9Be(□ , n)12C : 실제 원자력발전소에서 Be-9과 □- Emitter를 이용하여 중성자선원으로 이용하고 있다. (210Po-Be선원)

(3) (□, n) 반응

9Be(□, n)8Be : Be-9과 □- Emitter를 이용하여 중성자선원으로 이용하고 있다. (124Sb-Be선원 ) 실제 원자로내에서는 2H(□, n)1H 반응도 일어나는 데 이를 광중성자반응이라고 한다.

* 핵분열에 대해 간략하게 쓰고 핵분열을 설명하는 물방울모형을 설명하시오.

(풀이)

(1) 핵분열

중성자의 주요한 생성반응은 핵분열 반응, (□ , n) 반응, (□ , n) 반응이 있는 데 이들 반응에서 생성된 중성자는 흡수되어 다시 분열을 일으키거나 또는 다른 반응을 일으켜 방사성물질을 생성시킨다. 이를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

핵분열에는 중성자의 조사없이 일어나는 자발핵분열과 무거운 원자핵에 중성자를 조사시켜 인공적으로 핵분열을 유발하는 유발핵분열이 있다. U-235에 열중성자를 조사시키면 U-235는 둘로 쪼개어진다. 이 쪼개진 원자핵을 핵분열생성물이라 하고 그 양상은 일반적으로 3 : 2의 비율로 쪼개어지면서 200 MeV의 에너지와 2 - 3 개의 중성자를 방출하는 데 이것을 핵분열중성자라 한다.

* U-235의 1회 핵분열

- 2-3개의 핵분열중성자

- 질량수72-162인 200여핵종

- 200MeV의 에너지

이를 표시하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

U-235  +  n  →  X  +  Y  +  (2∼3) n  +  200 MeV

1회핵분열로 각 질량수의 핵종이 생성되는 비율을 %로 나타낸 곡선을 질량수율곡선이라 하는 데 95 및 140에서 최대질량수율을 나타내며 118부근에서 최소질량수율을 나타낸다.

Xe-135는 중요한 핵분열생성물의 하나로서 중성자를 잘 흡수하면서 분열을 일으키지 않기 때문에 분열을 일으킬 수 있는 중성자수를 감소시키는 역할을 한다. 또 Br-87은 지발중성자를 내는 핵분열생성물로 중요하다.

(2) 핵분열을 설명하는 모델 : 물방울모델

1. 물 방 울	1. 반 응 물
2. 진 동	2. 복 합 핵
3. 신 장	3. 신 장
4. 아령모양	4. 아령모양
5. 분 열	5. 분 열

4의 □아령모양□에서 핵력은 아주 짧은 거리에서 작용하는데 아령모양으로 되면서 쿨롱척력이 커져서 원자핵은 2조각으로 갈라진다. 5 의 □분열□에서 핵분열편들은 일반적으로 중성자 과잉상태이므로 곧 바로 10-14초이내에 중성자 (Prompt neutron)를 방출한다. 핵분열편중에는 핵분열이 일어나고 난 뒤 일정시간후 중성자 (Delayed neutron)를 방출하는 핵종도 있다. 일반적으로 원자로내 2가지 분열현상은 자발핵분열 (Spontaneous Fission) 중성자 유도핵분열 (Nutron Induced Fission) 이 있다.

* 1.5 MeV의 □선이 □ = 90。로 컴퓨턴산란을 한다. 반도각 □를 구하여라.

(풀이) □ = 14.25°

1         □

tan□ =  □□□□□□□□□□□ cot□□□

E       2

1  +  □□□□□

m0c2

* □선과 물질과의 상호작용시 1.446 MeV의 감마선이 입사하였을 때 Compton Edge가 나타나는 에너지영역은?

(풀이) 1.229 MeV

Compton Edge : 산란각 □ 가 180°일 때 반도전자의 최대에너지가 나타나는 부분이다.

* 백그라운드의 측정시간을 합하여 측정에 사용되는 시간이 90분밖에 없을 때 그 시간에서 정도를 최대로 하기 위해서는 시료 및 백그라운드 측정시간은 어떻게 배분해야 좋은가를 구하고 상대오차를 계산하시오.

DATA : 백그라운드를 포함한 계수율은 1500 cpm, 백그라운드 계수율은 35 cpm 이다.

(풀이)

백그라운드 측정시간 : 12 분

시료 측정시간 : 78 분

상대오차 : 0.32 %

* 어떤 시료를 10분간 측정한 계수치가 1,000 counts이고 10분간 측정한 자연방사능 계수치가 200 counts 였다.

가. 계수율과 표준편차를 구하라. 또 95 % 신뢰도를 같는 방식으로 표시하여라.

(풀이) 80 ± [eqn: SQRT { 12 }] , 80 ± 1.96[eqn: SQRT { 12 }]

나. 5%의 상대오차만을 갖도록 측정시간을 조정하고 자 한다면 총 측정시간은 몇 분이고 시료 및 BG방사능 측정시간을 각 각 몇 분으로 배분해야 하는가?

(풀이)

총 계수시간 : 약 13 분

시료 계수시간 : 약 9 분

BG 계수시간 : 약 4 분

다. 이 시료(점상시료로 간주한다)를 직경 4 cm인 단창형 GM 계수관의 창으로부터 2 cm 떨어진 곳에 놓고 측정한 순계수율이 80 cpm이라면 몇 이 선원의 방사능은 몇 Bq인가? 단, GM계수관의 고유효율은 20 %이고 기하학적 인자만을 제외한 관련인자의 영향을 무시한다.

(풀이) 46 Bq

* 1 Bq의 Pu-239 (불용성입자로 폐에서 매우 긴 Retention Half Life를 가진다.)를 흡입하였을 때 다음 DATA 를 이용하여 ALI 와 DAC 를 구하시오.

조직/장기	H50T	wT	H50T□wT
Lung Red marrow Bone surface Liver	3.2 x 10-4 7.6 x 10-5 9.6 x 10-4 2.1 x 10-4	0.12 0.12 0.03 0.06	3.840 x 10-5 0.912 x 10-5 2.850 x 10-5 1.260 x 10-5

(풀이)

ICRP 26 : ALI = 5.26 x 102 Bq, DAC = 0.22 Bq/m3

ICRP 60 : ALI = 2.27 x 102 Bq, DAC = 0.095 Bq/m3

ICRP 26 에서는 ALI1(확율적 영향) 과 ALI2(비확율적 영향)의 값을 계산한 후 그 중 작은 값을 ALI 로 선택하였다. 그러나 ICRP 60에서는 ALI1(확율적 영향)만을 고려하여 ALI 를 결정하였다.

ICRP 26	ICRP 60
50 x 10-3 Sv 500 x 10-3 Sv ALI1 = □□□□□□□□□□□□□ ALI = □□□□□□□□□□□□□□□ □H50T□wT H50T	20 x 10-3 Sv ALI = □□□□□□□□□□□□ □H50T□wT
ALI1(확율적 영향) 과 ALI2(비확율적 영향)의 값을 계산한 후 그 중 작은 값을 ALI 로 선택한다.

ALI

DAC  =  □□□□□□ (Bq/m3)

2400

* 1 cm2 의 피부표면이 1 MBq 의 P-32로 오염되었다면 각질층 (Dead layer)밑의 세포가 받는 흡수선량율은 얼마인가 ? 단 방출되는 방사선의 반이 표면에 수직입사하고 그 중 95 %가 각질층을 투과한다고 한다. 또 방사선 100/m2□sec 가 주는 선량율은 0.12 mGy/hr 이라고 한다.

(풀이)

5.7 x 106 mGy/hr

* 다음은 ICRP 60 권에 대한 물음이다. 답하시오.

1. 방사선방어의 기본체계는 반드시 과학적인 판단뿐아니라 사회적 경제적 판단도 포함되어야 한다. 그 이유를 쓰시오.

(풀이)

방사선방어의 주된 목적은 방사선피폭을 유발하는 유익한 행위들을 부당하게 제한하지 않으면서 인간에 대한 방어기준을 제공하는 것이기 때문이다. 게다가, 아무리 적은 선량도 유해한 건강상의 영향을 미칠 수 있다는 것을 전제해야 하기 때문에 과학적인 근거만으로 판단한다면 방사선작업을 하지 말아야 하기 때문이다.

2. 저선량□저선량율에 대한 인체에 미치는 영향에 대해서는 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 아직도 이들 보고를 채택하지 않고 있는 데 이를 채택하지 않는 이유를 써라.

(풀이)

ICRP 는 아래와 같은 이유로 방사선방어의 원칙 및 실무에 고려하지 않고 있다.

□ 실험결과가 연구자마다 다르고 객관적 입증이 안되고 있다.

□ 표본의 크기가 작고 통계적인 검증력에 문제가 있다.

□ 적절한 통제방법의 부재와 실험결과가 하등동물실험에 한정되어 있다.

□ 방사선방어에 문제가 되고 있는 암, 유전적 영향이외의 생물학적 현상에 주목하여 이루어진 것으로 인체에 대한 입증자료가 거의 없다.

□ 방사선외의 다른 외부요인이 내재할 가능성을 배제할 수 없다.

3. 잠재피폭을 다룰 경우를 제외하고 개인에 대한 위해의 지시치로서 유효선량을 사용하는 것이 바람직한데 그 이유는 무엇인가?

(풀이)

유효선량을 계산하는 데 사용한 가중치에는 치명적인 위해뿐만 아니라 개인이나 그 후손의 건강에 미치는 전체 위해가 고려되었기 때문이다.

4. 잠재피폭이 현실로 발생되면 개입은 반드시 실시된다. 이때 개입의 2가지 목적은 무엇인가?

(풀이)

개입의 목적에는 방지(Prevention)와 완화(Mitigation)가 있다. 방지는 방사선피폭을 유발하거나 증가시킬 지 모를 연속사건의 발생확율을 감소시키는 것이며 완화는 사고발생시 피폭을 제한하고 감소시키는 것이다.

5. ICRP 60에서는 비임신여성의 직업상 피폭에 대한 기준을 남성과 동일하게 권고하고 있다. 그이유는 무엇인가 ?

(풀이)

직업상의 차별을 두지않기 위해서이다. 그러나 임신이 확인된 여성에 대해서는 여성의 하복부표면에 대한 보조유효한도로서 2 mSv를 적용하고 방사성핵종의 섭취를 ALI 의 1/20 로 제한하여 태아를 보호하여야 한다.

6. 공중의 피폭이 종사자에 비해 1/20으로 낮아지 이유를 써시오.

(풀이)

1) 라돈에 의한 가변적인 피폭을 제외하고는 해수면위의 고도나 2배정도 높은 고도의 지질학적 지역에서 자연선원에 의한 연간 유효선량이 약 1 mSv정도이다.

2) 피폭의 전체기간이 직업상의 피폭의 경우보다 2배정도길고 연령구성벙위가 넓기 때문에 방사선작업자 집단보다 넓은 범위의 민감도를 보일 수 있기 때문이다.

3) 피폭집단이 대규모이고 방사선관리조직에 의해 관리되고 있지 않기 때문이다.

4) 방사선피폭으로 인한 이득이 정당화되지 않기 때문이다.

5) 일반공중의 리스크를 년간 10-5이하로 확실하게 하기 위해서이다.

6) 다수의 피폭원으로 부터 피폭될 수 있기 때문이다.

* 전리방사선에 의한 생물학적 효과의 특징을 쓰고 방사선의 확율적 영향과 결정적 영향의 분자수준의 장해가 임상적장해로 발전하는 과정을 설명하시오.

(풀이)

전리방사선에 의한 생물학적 효과의 특징

1) 매우 작은 양의 흡수에너지가 큰 생물학적 효과를 나타낸다.

2) 선량-효과 관계곡선이 특이하다.

분자수준의 장해가 임상적장해로 발전하는 과정

분자수준의 손상	세포수준손상		임상적 장해	방사선의 영향
DNA 이중고리 절단	돌연변이	생식세포	유전적 손상	확율적 영향
		체 세 포	암
	세포치사	생식세포	불임	결정적 영향
		체 세 포	장기/조직 장해

* 인간의 유전적 질환의 종류와 방사선피폭에 의한 유전적 영향의 위험도를 평가하는 방법에 대하여 설명하시오.

(풀이)

인간에게 유전적 질환은 단일유전자변화에 기인하는 것(유전자돌연변이), 염색체이상에 기인하는 것(염색체이상), 복수의 유전자의 변화에 환경요인이 관계한 것(다인자유전)이 있다.

현재까지 방사선에 의한 유전적 영향은 인간에게서는 확인되지 않고 있다. 동물실험결과 인간의 경우에도 발생할 수 있다고 판단되어지며 발단선량이 존재하지 않는 확율적 영향이라고 추정된다. 인간의 방사선피폭에 의한 유전적 영향의 질적 및 양적 평가는 동물실험 결과에서 외삽하여 산정하는 데 직접법과 간접법이 있다.

1. 직접법

단위선량당 유전성질병의 유병율을 직접 구하는 방법

2. 간접법

배가선량법이라고도 하며 ICRP 60 에서 채택한 방법으로 자연발생의 유전적 영향을 2배로하는 선량을 구하여 단위선량당 유전적 영향의 위험도를 추정하는 방법이다. 배가선량법으로 유전적 영향의 위험도를 산정하는 경우 다음의 상황에 대하여 정확한 정보가 필요하다.

1) 배가선량

2) 유전병의 자연발생율

3) 돌연변이율과 유전병의 발생과의 관계

4) 유전자에 발생된 돌연변이의 제1세대 및 그 후세대에서 발생하는 비율

* 5 MeV의 □선을 100 % 방출하는 3.7 MBq의 선원이 있다. 이 선원에서 방출되는 □선을 전리함으로 측정할때 전리전류를 구하시오. 그리고 이 전리함으로서는 최소한 얼마까지의 방사능을 측정할 수 있겠는가? (단 □선은 유효체적내에 전부 흡수되고 생성된 이온쌍은 전부 전극에 모이며, □선의 전리기체에 대한 W값은 30 eV라고 가정하시오. 또 이 전리함은 10-10A까지 측정할수 있다.)

(풀이) 98.7 nA, 3750 dps

* 670 GBq의 Cs-137 점선원이 있다. 이 선원을 밀도가 각각 11.3 g/cm3, 2.4 g/cm3인 납과 콘크리트로 차폐하여 선원으로부터 2 m 떨어진 곳에서의 선량율이 2.5 mR/h 이하가 되도록 하려면 얼마 두께의 납과 콘크리트가 각각 필요한가 ? (단 차폐 두께의 합은 건물구조상 20 cm여야 하며 이 선원에 대한 납 및 콘트리트의 질량에너지감쇠계수는 각각 0.1 cm2/g 및 0.074 cm2/g이고 이 선원의 비감마상수는 0.33 R□m2/Ci□hr이며 축적인자는 무시한다.)

(풀이) Concrete : 17.53 cm , Pb : 2.47 cm

* 유효체적이 500 cm3인 자유공기전리함으로 어떤 □선원을 측정 하였더니 10-10 A를 나타내었다. 이때의 □선에 의한 조사선량율은 얼마인가 ? (단, 측정당시의 주위온도는 18℃, 기압은 720mHg이며 이 전리함의 벽체는 공기등가물질이고 벽의 흡수는 무시한다.)

(풀이) 2.43 R/hr

* 표준상태의 공기가 봉입된 전리함이 있다. 이 전리함의 부피는 2 cm3, 전기용량은 5 pF이고 방사선조사전에 이 전리함에 걸렸던 전압이 180 V였던 것이 0.5시간동안 조사한후에 그 전압이 160 V 로 내려갔다 한다. 이때의 조사선량율을 계산하라.

(풀이) 0.3 R/hr

Q = C□□V

esu/30분

□□□□□□□  =  R/30분

cc

* Co-60이 매초당 108개의 감마선을 방출하고 있다. 이 선원의 무게를 구하여라.

(풀이) 1.2 □g

Co-60 은 1 붕괴당 1.17 MeV (100%), 1.33 MeV (100%) 의 2개의 □선을 방출하므로 Co-60 의 방사능은 108/2 dps 이다.

* 반감기가 각 각 12.3일과 56일인 단순붕괴하는 두 핵종이 처음 방사능이 같았다면, 두 방사능의 비가 0.5가 되는때는 언제인가?

(풀이) 15.8 일

* Th-232는 4.010 MeV의 붕괴에너지로 알파붕괴하여 Ra-228로 된다. 이때 알파입자의 운동에너지를 구하여라.

(풀이) 3.994 MeV

* Cs-137의 매붕괴당 방출되는 0.662 MeV의 □선방출수는 몇 개인가? (단, Cs-137은 94.6 %가 □붕괴하여 Ba-137m으로 되어 0.662 MeV의 □선을 내며 일부는 내부전환계수 0.114로 내부전환한다.)

(풀이) 0.85 개

* 다음 문제를 풀고 그 결과를 기술하시오.

가. H-3는 최대에너지 0.018 MeV인 베타선을 매 붕괴당 하나씩 방출한다. 체중 70 kg인 사람이 1 MBq의 H-3가 섭취되어 전신에 균등하게 분포한다면 이 사람이 받을 수 있는 예탁선량을 평가하시오. 단, H-3의 유효반감기는 10일이다.

(풀이) 1.7 x 10-2 mSv

나. 어떤 사람의 뼈가 1 MBq의 Sr-90에 의해 오염되었다. 뼈의 질량을 10 kg이라고 할 때 예탁선량을 평가하시오. (Sr-90의 반감기는 28년이고 자핵인 Y-90의 반감기는 64시간이다. 두핵종은 방사평형으로 같이 행동하므로 생물학적 반감기는 18,000일이고 Sr-90은 최대에너지 0.54 MeV이고 Y-90은 최대에너지 2.25 MeV의 베타입자를 매 붕괴당 1 개씩을 방출한다.

(풀이) 10.4 Sv

다. ICRP 30의 삼중수소수(3HHO)에 대한 ALI는 3 x 109 Bq이다. 어떤 작업자의 3HHO섭취량이 1 MBq이면 예탁선량은 얼마인가 ?

(풀이) 1.67 x 10-2 mSv

* 공기중 등급이 Y인 산화코발트(60Co) 입자상 농도가 105 Bq/m3로 나타났다. 이 작업실에 방호인자 10인 반면마스크를 착용하고 40 시간동안 작업한 사람의 예탁선량을 평가하시오. 단 호흡률은 0.02 m3/min이고 60Co Y Class의 ALI는 106 Bq이다.

(풀이) 24 mSv

* 103 m3의 작업실에서 사고로 인해 Class W 32P가 105 Bq/m3로 오염된 사실을 모른 채 작업자들이 8 시간동안 실내에 체류했다. 다행히 실내의 환기율은 매 시간당 4회 순환하는 정도로 양호했다. 이 작업자들의 섭취량은 몇 Bq인가? 또 ALI가 107 Bq이면 예탁선량은?

(풀이) 3 x 104 Bq, 0.15 mSv

* 어떤 작업장이 Co-60에 의해 103 Bq/m3오염되어 있고 아울러 평균방사선량율이 50 mR/hr이다. 공기오염도 103 Bq/m3는 유도공기중 농도(DAC)의 2 배이다. 고장보수를 위해 곧 작업을 착수해야 하는 데 방호인자 10인 반면마스크를 쓰면 작업시간이 1.2 배, 방호인자 1000인 전면마스크를 쓰면 작업시간이 2배로 늘어나며 그냥 작업하면 1 시간에 마칠수 있다고 한다. 어떠한 방법을 택하는 게 좋은가?

(풀이)

1) 방독면이 없이 작업할 경우의 총선량 : 0.55 mSv

2) 반면마스크 착용시 총선량 : 0.606 mSv

3) 전면마스크 착용시 총선량 : 1.0 mSv

* 23Na (n, □) 24Na의 핵반응단면적은 0.5 b이다. Na2CO3 10.6 g을 중성자속밀도 1010개/cm2/sec로 900 시간 조사하였을 때 생성방사능은 몇 Bq인가? (단, 23Na의 반감기는 15 시간, Na2CO3의 원자량은 106이고 23Na의 존재비는 100 %이다.)

(풀이) 6.02 x 108 dps

* 후드대에서 반감기 2시간의 방사성물질을 화학처리하고 자 한다. 화학처리하고 자 하는 방사성물질 1 Ci로 부터 1 m 거리에서 측정한 조사선량율은 400 mR/hr 이었고, 10 cm두께의 콘크리트벽을 선원과 측정위치에 넣었더니 100 mR/hr로 감소하였다. 후드가 있는 방의 벽은 후드에서 방외측까지 3 m이고 벽의 두께는 5 cm두께의 콘크리트로 되어있다. 최초 1 Ci의 방사성물질을 화학처리하는 데에는 4 시간소요되며 주 1 회처리한다고 하면 인근벽에서의 조사선량율은 얼마인가 ?

(풀이) 48 mR

* GM계수관 앞에 선원 A, B를 놓고 계수하였을 때 다음의 자료를 가지고 분해시간을 구하여라.

A선원의 계수치 : 10분간 55000 카운터

B선원의 계수치 : 10분간 30000 카운터

(A + B)선원의 계수치 : 10분간 83000 카운터

자연계수율 : 60 cpm

이 분해시간을 가진 GM계수관으로 어떤 시료를 측정하여 30000 cpm을 얻었다. 참계수율과 계수손실율을 구하라.

(풀이)

0.28 x 10-4 sec , 30426 cpm , 1.4 %

* 63Zn과 63Cu사이에서 □+붕괴가 발생되는 지 판단하시오. (단, 63Zn 의 질량은 62.9330 u 이고 63Cu 의 질량은 62.9298 u 이다.)

(풀이) 붕괴는 일어나며, Q□+는 1.96 MeV이다.

* 235U의 원자핵 1 개가 열중성자에 의해 분열할 때 약 200 MeV의 에너지를 발생한다. 235U의 1 g이 전부 핵분열할 때 발생하는 에너지는 몇 cal인가 ?

(풀이) 1.95 x 1010 cal

* 어떤 작업종사자가 신체에 불균일한 피폭을 받았다. 아래의 자료를 참고로 하여 다음 물음에 답하시오. 단 아래 자료는 ICRP 26의 관련자료이다.

피폭 장기 및 조직	피폭선량 (mSv)
전 신	10
폐	50
적색골수	70
갑 상 선	250

장기 및 조직	위험계수 (10-3 Sv-1)
생 식 선	4.0
유 방	2.5
적색골수	2.0
폐	2.0
갑 상 선	0.5
골 표 면	0.5
기타조직	5.0

가. 각 조직에 대한 실효선량을 산출하기 위한 조직가중치를 구하여라.

장기 및 조직의 위험계수

(풀이) 조직가중치 = □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

전위험계수

피폭 장기 및 조직	조직가중치
전 신	0.25
폐	0.12
적색골수	0.12
갑 상 선	0.03

나. 위 종사자의 실효선량은 연간선량한도를 초과하는가?

(풀이) 24.4 mSv이므로 50 mSv를 초과하지 않는다.

다. 갑상선에 대한 년간 선량한도가 300 mSv 라고 한다면 위 종사자의 피폭이 9 개월동안 이루어졌다고 한다면 남은 3 개월동안 갑상선에 대한 선량한도는 얼마인가 ?

(풀이) 50 mSv

* 등가선량 1 mrem에 상당하는 중성자 입자플루언스는 열중성자 0.025 eV에 대하여 9.6 x 105 n/cm2, 2 MeV에 대하여 1.92 x 104 n/cm2 이다. 어느 중성자선원이 107 n/sec로 2 MeV의 중성자선원을 방출한다고 한다.

가. 이 선원으로 부터 1 m 떨어진 지점에서 작업하는 사람 1 시간동안 받을 수 있는 등가선량은 ?

(풀이) 15 mrem

나. 이 중성자선원 주변을 파라핀왁스 감속재로 차폐하여 열중성자화하여 어떤 거리에서 측정한 결과 102 n/cm2□sec 였다. 측정위치에서의 등가선량율(mrem/hr)을 구하여라.

(풀이) 0.37 mrem/hr

* 저장조의 방사성폐액을 배출하기 위하여 1□의 시료를 채취하여 방사능을 측정하였더니, Ca-45와 C-14의 방사능은 각 각 4.5 x 10-3□Ci, 0.32□Ci이었다. 배수가 가능한지 판단하여라. 단, Ca-45와 C-14의 수중허용농도는 각 각 9 x 10-5□Ci/cc, 8 x 10-3□Ci/cc 이다.

(풀이) 1 보다 작으므로 배수가 가능하다.

* 트레이서실험을 한 후 다음의 방사성폐액이 남았다. 이 방사성폐액을 환경으로 방출하고자 한다. 처리방법을 기술하시오. (단, P-32의 수중최대허용농도는 5 x 10-4□Ci/cc 이다.)

P-32 500 □ (방사능농도 0.03□Ci/cc) 수용액

(풀이)

방법1 : 방사능감쇠를 기다린다. - 약 133 일이후에 배수가 가능하다.

방법2 : 약 0.3 톤이상의 물로 희석시켜 배수한다.

수용액농도 - 배수허용농도

희석량  =  수용액량  x   □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

배수허용농도

* 60Co의 □선원으로황산 제 1철의 묽은 황산용액 50 □를 1 시간조사하였더니 8.7 x 10-6 g의 제1철이온이 제2철이온으로 산화하였다. 조사선량을 구하여라. 또 같은 선원을 사용하여 동일조건하에서 과망간산칼륨의 묽은 황산용액 50 □를 2 시간조사하였을 때 몇 mol의 이산화망간이 생성되는 가 ? 단, 용액의 비중은 1.0 이고 철의 원자량은 56, 이산화망간의 분자량은 87이고 G값은 황산제2철생성반응에 대하여 16, 이산화망간의 생성반응에 대해 12이다.

(풀이) 194.5 R,  2.33 x 10-7 mol

* □-□동시계수장치로 60CO선원을 계수하였더니 □채널의 계수율 255.0 cps, □채널의 계수율 163.5 cps, 동시계수채널의 계수율 46.3 cps 를 얻었다. 각 채널에 있어서 자연계수율은 □채널 1.0 cps, □채널 2.2 cps, 동시계수채널 0.1 cps 였다면 60 CO 선원의 방사능(dps)은 얼마인가 ? 또 □계수관 및 □계수관의 계수효율은 ?

(풀이) 886.8 dps, 28.6 %, 18.2 %

* 3.7 GBq (100 mCi)의 60Co 선원을 두께가 4.8 cm인 납용기에 넣어 각 변의 길이가 40 cm인 종이 포장상자의 중심위치에 넣었다. 이 용기가 차량수송수칙에 적합한지 계산하여라. (단 납의 반가층은 12mm)

(풀이) 부적합하다. (표면선량율을 10 cm선량율로 적용하지 않았을 때 계산하였다.)

* 인체내에 들어 있는 K 의 양을 140g으로 본다면 이 40K의 방사능은 얼마인가 ? (단, 40K의 존재비율은 0.012 %, 반감기는 1.26 × 109 년이다.)

(풀이) 0.12 □Ci

* 1Ci의 60Co을 장전한 라디오그라피장치가 있다. 조사실 바깥에서 이 장치를 사용하여 작업을 하고자 한다. 1주일간의 노출시간을 20시간으로 한다면 선원으로 부터 몇 m 거리를 방사선구역으로 설정하여야 하는가 ?

(풀이) 29.6 m

* □선을 방출하는 개봉 RI 204Tl을 사용한 후, smear법으로 표면 (5 cm2)에 대하여 오염검사를 하였다. 이 시료를 GM계수관 (계수효율 20 %)으로 10분간 측정하여 BG계수치를 제외하고 48000 count를 얻었다. 표면오염도를 구하고 제염여부를 판단하시오.

(풀이) 2.16 ×10-3□Ci/cm2, 제염을 실시하여야 한다.

* 어떤 방사선장의 측정결과는 다음과 같다. 물음에 답하시오.

□선 : 200 mrem/hr

□선 : 150 mrem/hr

열중성자선 : 20 mrem/hr (Q = 3)

속중성자선 : 750 n/cm2□sec (10 n/cm2□sec = 1 mrem/hr)

1) 이 작업장에서 방사선방호 장비없이 작업하는 사람이 받을수 있는 선량율은 얼마인가 ?

2) 방사성감쇠를 무시하였을 경우 13주동안 작업할수 있는 시간은 얼마인가 ?

(풀이)

1) 선량율

전신선량율 : 335 mrem/hr

피부선량율 : 485 mrem/hr

2) 8.96 시간

* 에너지가 5 MeV이고 선속밀도가 2000 n/cm2□sec인 중성자빔에서의 연조직에 대한 흡수선량율을 계산하시오. 단 5 MeV 중성자에 대한 조직구성원소의 산란단면적(□)과 원소의 원자밀도(N) 및 충돌을 통하여 중성자로 부터 산란전자에 주어지는 평균에너지전환율(f)은 다음과 같다.

원소	□i	Ni	fi
O C H N Na Cl	1.55 1.65 1.50 1.00 2.30 2.80	2.65 x 1025 6.41 x 1024 5.98 x 1025 1.49 x 1024 3.93 x 1022 1.70 x 1022	0.111 0.142 0.500 0.124 0.080 0.053

(풀이)

0.294 mGy/hr

* Deminimis 선량의 개념과 일반대중 (General pulbic) 의 구성원에 대한 Deminimis 선량을 정의하는 방법을 구체적으로 설명하시오.

(풀이)

1. Deminimis 선량의 개념

환경중에는 천연방사성물질이나 방사성낙진과 같은 인공방사성물질이 미량의 양으로 존재하고 있으며 이것은 일반적으로 규제가 불가능하다. 또한 건강상 영향을 거의 무시할 수 있는 선량을 방사선방호의 규제 대상으로 하는 것은 시간적으로나 경제적인 면에서나 실용적이지 않다. 따라서 방사선장해의 발생이 거의 희박한 선량에 대해 규제면제의 개념을 도입하여 규제대상에서 제외시킬 수 있는 방사선준위를 설정할 필요성이 있다. 이러한 선원이나 행위에 대하여 규제를 면제하여 개인이나 집단의 리스크 및 건강상의 손해를 무시할 수 있는 선량을 Deminimis 선량이라고 한다.

2. 공중에 대한 Deminimis 선량

원전 및 병원에서 발생하는 대부분의 방사성폐기물이 극저준위이고 잠재위험이 지극히 낮은데도 방사성폐기물로 간주되어 많은 재정의 낭비를 하고 있다. 따라서 각 방사성핵종별로 일정한 수량과 농도이하인 것은 방사성동위원소로 분류하지 않는다. ICRP 60 에서는 정상시 뿐만 아니라 사고시에도 작은 개인선량이나 집단선량을 야기시킬 수 있는 경우에도 규제의 관점에서 볼 때 전혀 염려하지 않아도 될 만큼 낮은 경우를 규제의 기준으로 삼고있지 않고 있다. 정량적으로 개인에 대한 유효선량이 년간 10 □Sv이하이며, 집단유효예탁선량이 1 man Sv이하를 기준으로 삼고 있다.

이 선량의 기준이하로 규제면제를 설정하면 피폭개인이나 집단중에 장해가 1 건도 발생하지 않을 확율이 95 %이다. 또한 집단을 구성하는 사람의 수가 대단히 많기 때문에 장해에  영향을 미치지 않는 값이다.

최근 NRC 에서는 년간 10 mrem 미만에 대해서는 법규제를 면제하도록 발표하였다.

* 기체방사성폐기물과 액체방사성폐기물의 방출율을 결정하는 인자를 기술하시오.

(풀이)

1. 기체 방사성폐기물의 방출량을 결정하는 인자

Q : 기체방사성폐기물의 방출량 (Ci/sec)

(X/Q) : 대기확산인자 (sec/m3)

MPC : 최대허용농도 (Ci/m3)

(1/10) MPC

Q  =  □□□□□□□□□

(X/Q)

D : 비제한구역 거주주민의 방사성 기체폐기물의 방출로 인한 년간피폭선량 (mrem/년)

(X/Q) : 대기확산인자 (sec/m3)

Qi : i 방사성핵종의 방출율 (Ci/sec)

DCFi : 방사성핵종의 선량환산인자 (mrem/년/Ci/m3)

D = (X/Q) ¤ (Qi·DCFi)

ICRP 에서는 그 제한치를 500 mrem/년 전신 으로 권고하고 있다.

2. 액체 방사성폐기물의 방출량을 결정하는 인자

F·(1/10) MPC

f  =  □□□□□□□□□□□□□□

C

f : 액체폐기물 방출량 (gpm)

C : 액체폐기물 농도 (□Ci/□)

F : 희석(순환)수 양 (gpm)

MPC : 최대허용농도 (□Ci/□)

* 원자력발전소의 방사선비상의 종류를 들고 비상시 방사선방호활동에 대하여 기술하시오. 또 방사선비상계획서 작성의 기준이 되는 내용을 쓰시오.

(풀이)

1. 원자력발전소의 비상의 종류

원자력발전소에서는 사고발생에 대비하여 비상발령기준을 정하여 비상상황에 따라 다음의 3종류로 분류하여 비상조치를 취하도록 하고 있다.

구 분	상 황	부지경계 (반경700 m) 에서 예상피폭선량율 (mrem/hr)
백색비상	원전의 안전도를 저해하거나 저해시킬 우려가 발생하거나 진행중인 경우 비상조직기구의 부분발족	전 신	10 - 50
		갑상선	50 - 250
청색비상	주민보호를 위한 심각한 사태가 발생했거나 진행중인 경우 비상조직발족 및 필요시 주민대피	전 신	50 - 1000
		갑상선	250 - 5000
적색비상	격납용기의 건전성 상실가능성과 함께 노심손상 또는 노심용융의 사고가 발생했거나 진행중인 경우 비상조직발족 및 주민대피	전 신	1000 이상
		갑상선	5000 이상

2. 방사선방호활동

방사선방호활동이란 사고로 인한 원자력발전소의 종사자와 주민의 방사선재해를 최소화를 위해 비상발령시 부터 해제후에 취하는 후속조치를 포함한 전반적인 활동을 말한다. 방사선방호활동은 소내 방사선방호활동과 소외방사선방호활동으로 나눌수 있다.

(1) 소내 방사선방호활동

1) 비상발령 및 사고상황을 단시간(10분정도)이내에 전파하여 비상체제를 갖추고 비상대책반을 운영한다.

2) 방호복 및 방사선방호장비를 이용하여 피폭과 오염을 방지한다.

3) 비상작업에 종사하는 자는 피폭제한치(긴급작업 : 10 rem) 을 초과하지 않도록 한다.

4) 소내출입을 통제하고 사고진압에 관련이 없는 직원 및 출입자를 대피시킨다.

5) 사고발생구역에 대한 방사선진압활동을 비상계획서에 따라 실시한다.

(2) 소외 방사선방호활동

주민에 대한 소외방사선방호활동은 주민예상피폭선량평가, 주민보호대책 수립, 피폭최소화대책수립으로 요약 할 수 있다.

1) 소외의 비상지역 범위를 선정하고 주민에 대하여 사고발생 및 대피요령, 안내사항에 대하여 홍보(자체스피크(방송), 가두방송, 매스컴) 를 계속적으로 실시한다.

2) 방사선감시를 계속적으로 시행하여 관련기관에 보고 및 통보하고 주민들을 안전한 지역으로 소개시킨다. 이때 피폭을 최소화 할 수 있는 경로를 이용하여야 한다.

3) 누출방사성핵종을 예측 및 파악, 예상주민피폭선량을 평가하여 주민방호대책지침(PAG)을 수립하고 주핵종이 불활성기체나 I-131인지를 파악하고 I-131이라면 안정옥소제를 투여하여 갑상선장해를 예방한다.

4) 주민의 피폭을 최소화할 수 있는 대책을 수립 하여 옥내로 대피시키고 창문을 닫도록 조치한다.

5) 안전성이 확인될때까지 오염된 음료수나 음식물의 섭취를 제한시킨다.

6) 오염된 토양이나 해양에 대한 제염대책 및 오염최소화 방안을 수립하여 활용한다.

3. 방사선비상 계획서 작성의 기준

1) 비상조직 및 조직별 임무와 책임에 관한 사항

2) 비상관련 시설 확보현황

3) 비상시 환경 및 원자로주변 모니터링 지침

4) 보고 및 조치사항

5) 비상활동 및 비상복구활동

6) 비상조건 식별 및 분류를 위한 지침 및 적절한 대응책

7) 비상사고시 주민보호대책지침 (PAG) 에 관한 사항

8) 비상시 방사선방호활동 지침에 관한 사항

9) 비상대책팀 및 원자력발전소 종사자의 훈련지침

10) 피폭선량평가 지침

* 저선량의 저 LET 의 방사선이 인체에 미치는 만발성영향은 현대 보건물리학자들이 분명히 밝혀 내어야 할 중요한 과제이다. 이러한 만발성효과중 발암의 위험성을 평가하는 모델은 절대리스크모델과 상대리스크모델로 구분하고 있다.

1. 이 2가지 모델을 그래프를 이용하여 설명하시오.

2. 이 2가지 모델이 BEIR 보고서 Ⅲ와 Ⅴ에 어떻게 반영되었는 지 설명하시오.

(풀이)

방사선에 의해 유발되는 백혈병이외의 암은 10 년이상의 잠복기가 존재하고 생애에 걸쳐 발생한다는 것이 예측되기 때문에 피폭후 생애동안 발생되는 암사망확율을 평가할 필요가 있다.역학데이터의 관찰기간보다 휠씬 긴 생애동안 생기는 암사망확율을 추정하는 방법에는 절대리스크모델(리스크예측가산모델)과 상대리스크모델(리스크예측승산모델)이 이용되는 데 이들을 설명하면 아래와 같다.

1) 절대리스크모델(리스크예측가산모델) : 방사선 피폭후 시간이 경과하더라도(나이가 들어가더라도) 초과 암발생확율은 일정하다.

2) 상대리스크모델(리스크예측승산모델) : 방사선 피폭후 시간이 경과함에 따라(나이가 들어감에 따라) 초과 암발생확율이 증가한다.

방사선에 의한 영향평가보고서인 BEIR-Ⅲ보고서에서는 절대리스크모델을 채택하였으며 이는 ICRP-26 의 방사선에 의한 암발생확율 평가의 기초가 되었다. 또한 BEIR-Ⅴ보고서에서는 방사선 위험평가시 절대리스크모델을 사용하지 않고 상대리스크모델을 근간으로 하는 수정모델을 사용하였다. 이 BEIR-Ⅴ보고서는 ICRP 60권고의 방사선에 의한 암발생확율 평가의 기초로 이용되었다. ICRP 60권고에서 방사선피폭제한치가 50 mSv 에서 20 mSv 로 낮아지게 된 배경에는 방사선리스크평가모델을 변경한 것이 큰 이유중의 하나이다.

* 원자핵의 물리적 밀도를 구하여라.

(풀이) 2.3 x 1014 g/cm3

* 1 MeV 의 운동에너지를 가지는 양성자의 운동량과 똑 같은 양의 운동에너지를 광자가 가지려면 광자의 에너지는 얼마나 되어야 하는가?

(풀이)

43.16 MeV

* 어떤 입자의 운동에너지가 그 입자의 질량에너지와 같다고 하면 그 입자의 운동속도는 얼마나 된는가?

(풀이)

2.6 x 1010 cm/sec

* H-3는 □붕괴하면서 최대 0.018 MeV의 에너지를 발출하며, 0.764 MeV 의 에너지를 가진 양성자를 H-3 에 충돌시키면 He-3 과 중성자가 생성된다. 여기서 중성자와 양성자의 무게차이를 MeV 단위로 보여라.

(풀이)

1.2935 MeV

* 전자가 빛의 속도의 99 %로 운동하고 있을 때 질량을 계산하고 99.9 %로 증가시키려면 얼마의 추가에너지가 드는 지 계산하시오.

(풀이)

1. 64.6 x 10-31 kg

2. 12.53 x 10-13 J

* 전위차가 100 kV 장에서 전자가 가속될 때 드브로이파장을 구하시오.

(풀이)

3.68 x 10-12 m

* 분압이 4.8 x 10-4 mmHg/□인 Rn-222 과 1 g 의 Ra-226 이 영속방사평형을 이루고 있다. 이 경우의 Ra-226 의 붕괴상수를 구하여라.

(풀이)

□Ra = 4.24 x 10-4 yr-1

* 0.1 MeV의 □선이 표준상태의 공기를 통과하는 경우의 비전리와 질량저지능을 구하여라.

(단, 저지능은 4.75 x 10-3 MeV/cm 이다.)

(풀이)

1. 140 ip/cm

2. 3.674 MeV/cm2·g

* 370 Mbq 의 점□선원을 10분간 취급하였을 때 손가락 피부의 입사면에서의 흡수선량을 그 계산과정과 함께 나타내어라. 단 선원과 손가락의 거리는 10 cm이고 □선의 피부에서의 평균질량저지능은 1.9 MeV·cm2/g 이다.

(풀이)

0.053 Gy

* 다음 물음에 답하시오.

1. 최초에 딸핵종인 Y-90 을 포함하지 않은 40 kBq의 Sr-90으로 부터 생성되는 Y-90은 몇 kBq 이겠는가 ?

2. 또 방사평형에 도달한때의 Y-90은 몇 kBq 이겠는가 ?

3. 방사평형상태에서 Sr-90 과 Y-90 의 무게비는 어떻게 되겠는가?

(풀이)

1. 11.72 kBq

2. 39.55 kBq

3. 모핵의 무게가 낭핵의 무게의 3945 배 이다.

* 공기오염지역으로 부터 채취한 공기시료를 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 이때 가중 MPC 를 구하여라.

핵 종	방사능농도 (□Ci/□)	최대허용농도 (□Ci/□)
Ba-140 Bi-210 Cs-137 I-131 I-135 Ni-63 Rn-222 Xe-133	3 x 10-8 7.2 x 10-9 5 x 10-9 1 x 10-8 7 x 10-10 8 x 10-9 8 x 10-6 6 x 10-6	4 x 10-8 6 x 10-9 1 x 10-8 9 x 10-9 1 x 10-7 6 x 10-8 3 x 10-8 1 x 10-5

(풀이)

CA        CB        CC

가중MPC  =  □□□□□  +  □□□□□  +  □□□□□  +  ---  =  4.9

MPCA      MPCB      MPCC

* 어떤 검출기의 자연계수치가 30분에 961 count 였다. 측정하고자 하는 시료를 놓았더니 계수치가 90 cpm 만큼 증가하였다. 선원만의 계수율을 4 %의 표준편차로 측정하기 위하여 필요한 최소의 시간을 구하여라.

(풀이)

tb = 7.28  분 , tT = 14.4 분 , 총계수시간 : 21.52 분

* 50 MBq 의 24NaCl 용액을 엎질렀다. 엎질러진 반경이 25 cm라면 30 cm 높이에서 선량당량율은 얼마인가 ?

(풀이)

0.0184 rem/hr

* 원자로 격납용기에서 채취한 공기시료에 Xe-133 과 I-131 이 존재하고 있다. 다음 정보를 사용하여 I-131 의 간섭을 받은 Xe-133의 겉보기 백분율을 구하여라.

핵 종	□선에너지 (keV)	존재비 (%)
Xe-133 I-131	81.0 364.4 80.2	37.1 81.2 2.6
* 피이크 탐색결과 - 81 keV : 3800 cps (net) - 364 keV : 570 cps (net) * 계수효율 - 81 keV : 1.57 % - 364 keV : 1.02 %

(풀이)

93.5 %

* 6 개월전에 원자로 격납용기에서 작은 조각이 떨어져 나왔다. 운영기록에 의하면 그 물질은 천연코발트였으며, 평균 열중성자 Flux 1.0 x 1010 n/cm2·sec, 속중성자 Flux 5.0 x 1010 n/cm2·sec 에 10년간 조사되었다고 한다. 이 조각의 질량은 10 g, 크기는 2 cm x 3 cm x 0.2 cm 라고 한다. 이 조각으로 부터 2 m 거리에서의 조사선량율을 구하시오. 단 열중성자에 의한 천연코발트의 방사화단면적은 37 b, 방사화된 코발트의 반감기는 5.27 년이고 □치는 1.3 R·m2/Ci·hr 이다. 그밖의 필요한 사항은 임의로 가정하시오.

(풀이)

0.243 R/hr

* K-40 에서 방출되는 1.46 MeV □선이 2번 산란되었는데 첫 번째는 30¸, 두 번째로 150¸각도로 산란되었다.

1. 두 번째 산란후 광자의 에너지는 얼마인가?

2. 산란각의 순서가 바뀌었을 때 산란광자의 에너지는 얼마인가? 단 컴퓨턴파장은 2.42 x 10-10 cm 이다.

(풀이)

1. 0.218 MeV

2. 0.217 MeV

* 어떤 방사선작업장에서 에너지가 불분명한 중성자와 □선에 의해 합계 5 Gy피폭되었다고 할 때 총선량의 20 %가 중성자라고 한다면 총선량당량은 몇 Sv 인가? 단 선질계수는 ICRP 26을 참고하시오.

(풀이)

0.14 Sv

* 28Al 의 반감기는 2.31 분이다.계수효율이 18 % 인 계측기로 0.8 □Ci 의 28Al 을 1분간 계측하였을 때 얻을 수 있는 순계수율의 기대치는 몇 cpm 인가 ?

(풀이)

276184 cpm

* 원자력발전소에서 발생하는 방사성핵종중 방사선관리측면에서 볼 때 주요한 핵종을 열거하고 그 발생원인을 설명하시오.

(풀이)

원자력발전소에서 발생되는 핵종은 크게 핵분열생성물, 방사화생성물로 나눌 수 있다. 그 중 방사선관리 관점에서 주요한 핵종을 설명하면 다음과 같다.

1. 핵분열생성물

원자력발전소의 핵연료로 사용되는 U-235 가 열중성자에 의해 핵분열할 때 질량수 72 - 160 정도의 핵분열생성물이 생기며 95 및 140부근의 질량수를 가진 핵종이 가장 많이 생성되며 118부근의 핵종을 가장 작게 생성한다. 발생되는 생성물로서 방사선관리관점에서 중요한 핵종은 Xe-133, Kr-85 이며 이들은 기체방사성폐기물의 대부분을 차지한다. 또한 Xe-135는 중성자를 잘 흡수하면서 분열을 일으키지 않기 때문에 분열을 일으킬수 있는 중성자수를 감소시키는 역할을 하며 Br-87은 지발중성자를 내는 핵분열생성물로 중요하다.

2. 방사화생성물

원자로내에서 중성자의 조사를 받아서 생성되는 N-16는 O-16 (n , p) N-16의 반응에 의해 생기며 에너지가 매우 높고 반담기가 매우 짧다. 이는 원자로 가동중에만 영향을 미친다. 또한 외부로 부터 유입된 공기중의 Ar-40 은 중성자조사에 의해 Ar-40 (n , □) Ar-41  반응을 일으켜 불활성기체를 생성한다. H-2 (n , □) H-3 반응에 의해 생성된 H-3는 저에너지□선 방출체지만 측정이 어렵고 반감기가 길기 때문에 문제시되며 특히 CANDU 형원자로에서는 중요하다.

한편, 원자로계통의 합금들이 부식되고 방사화되어 계통내를 순환하면서 특정한 부분에 침적하게되는 핵종이 있다. 이 핵종에는 Co-58, Co-60 이 대부분이며 원자력발전소에서 체외피폭의 대부분은 이들 핵종에 기인한다.

Ni-58 (n , p) Co-58 , Co-59(n , □) Co-60 , Ni-60 (n , p) Co-60

* 다음 방사성폐기물의 처리법으로 널리 사용하는 방법들을 간략하게 설명하시오.

1. 방사성부유입자

2. 방사성요오드

3. 크립톤 및 크세논

4. C-14

5. Ru-106

6. H-3

(풀이)

1. 방사성부유입자 : HEPA 필터를 사용하여 제거한다. HAPA 피터는 효율적이기는 하나 압력강하가 크고 동력비가 많이 드는 단점이 있다.

2. 방사성요오드 : 활성탄흡착법에 의해 처리한다. 또한 유기요오드는 TEDA이나 KI를 도포시킨 활성탄층을 이용한다.

3. 크립톤 및 크세논 : 불활성기체는 원천적으로 제거가 어려운 관계로 Decay Tank 나 활성탄흡착탑을 통과시켜 반감기보다 충분히 긴시간동안 Hold-up시킨후 감쇠시킨다.

4. C-14 : 탄화수소를 촉매산화반응시켜 CO2로 변환시키고 다시 이 CO2를 선택적인 화학제에 의한 흡수반응이나 저온흡착법으로 제거한다.

5. Ru-106 : 재처리과정에서 발생되는 기체핵분열생성물로서 휘발성물질(RuO4)로 만들어 Scrubbing 하므로써 제거한다.

6. H-3 : 원칙적으로 제거가 불가능하나 삼중수소를 산소와 반응시켜 증기상태로 만들어 흡착제인 실리카겔이나 알루미나로 흡착시켜 미량이나마 제거할 수 있다.

* 지층처분된 중□저준위폐기물의 지하수를 통한 핵종이동현상을 약술하고 이와 관련된 처분장의 설계개념에 대하여 논하시오.

(풀이)

지층처분된 처분장에서 방사성핵종의 이동은 크게 5단계로 나누어진다

1. Corrsion : 빗물 또는 근처의 지하수에 의하여 처분장내의 폐기물드럼이 부식된다.

2. Leaching : 부식된 드럼으로 부터 방사성폐기물이 녹아나는 이런바 침출현상이 생긴다.

3. Vertical Movement : 침출단계이후 방사성핵종은 중력에 의해 수직방향으로 이동을 일으킨다.

4. Horizontal Movement : 수직방향과 거의 동시에 방사성핵종이 수평방향으로 이동이 일어난다.

5. Migration : 방사성핵종이 지하수를 따라 먼곳으로 이동한다.

따라서 이러한 방사성핵종의 이동현상을 방지하기 위하여 처분장의 설계개념은 다음에 대하여 고려되어야 한다.

1. 처분장에서 홍수효과 (Flooding Effect) 가 일어나는 것을 방지하여야 한다. 즉 처분장상부는 물이 잘 스며들지 않도록 하고 하부는 물이 잘빠지게 함으로서 처분장내에서 폐기물드럼이 물과 접촉하는 것을 줄인다.

2. 지형학적으로 완만한 경사를 갖는 지역을 선정한다.

3. 처분장이 해안지역에 가까이 위치하는 경우 해수면보다 높은 곳에 선정한다.

4. 지진발생이 희박한 지역이어야 하며 표면활성단층도 없어야 한다.

5. 지상의 기후나 풍화작용에 의한 영향을 받지 않도록 충분히 깊게 설치한다.

6. 주변지역에 다공성, 확산성, 침투성이 좋은 암반이 있는 곳은 피한다.

7. 지표수, 지하수나 석유, 천연가스가 나오는 지역은 피한다.

* 세포에 방사선이 조사되었을 때 방사선에 의한 염색체이상에 대하여 설명하시오.

(풀이)

세포의 휴지기에 방사선이 조사되었을 때 발생되는 염색체이상으로는 크게 결실, 역위, 중복, 전좌의 4가지가 있다.

1. 결실 : 염색체의 일부가 절단되어 세포분열과정에서 일부 염색체가 없어지는 현상

2. 역위 : 절단된 염색체가 결실되지는 않으나 위치가 바뀌는 현상

3. 중복 : 한 상동염색체내에서 절단된 염색체의 한부분이 다른 절단된 부분에 부착되는 현상

4. 전좌 : 염색체의 일부가 절단되어 다른 염색체에 부착되는 것으로 한 상동염색체에서 다른 상동염색체로 이동한다.

* 방사선과 검출기 (감응매질) 와의 상호작용시 발생되는 신호측정방법을 들고 이를 간단히 설명하시오.

(풀이)

방사선과 검출기 (감응매질) 이 내는 신호를 측정하는 방법에는 전류측정법, 평균전압제곱측정법, 펄스측정법이 있는 데 이를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

1. 전류측정법

방사선과 감응매질과 상호작용하여 생성된 전하량을 직접 측정하는 방법이다.

2. 평균제곱전압(MSV) 측정법 (켐펠링 모드)

전류측정법은 상호작용 결과 생성된 전하량을 모두 측정하기 때문에 방사선의 강도가 증가하게 되면 상호작용속도가 증가하게 되어 그 만큼 계측값의 표준편차가 증가하게 된다. 또한 2가지 방사선이 공존할때에는 분리측정이 어렵다. 따라서 이러한 단점을 보완한 것이 평균제곱측정법인데 평균전류의 요동성분을 통과시키도록 전기회로를 구성하여 평균전류를 측정하는 방법이다.

3. 펄스측정법

전류측정법과 평균전압제곱측정법은 방사선과 검출기의 상호작용결과 발생된 평균값을 이용하므로 방사선에 관한 개개의 정보해석이 불가능하다. 따라서 개개 정보의 해석이 가능하도록 검출기 부하회로를 구성한 것이 펄스측정법이다.

여기서 C 는 콘덴서용량이고 R 은 저항, V 는 전압이다. 이때 검출기의 시정수 (□) 는 RC 이다.

전치증폭기의 시정수와 전하수집시간 (t) 와의 관계를 알아보면 다음과 같다.

1) RC < t 일 때에는 부하저항 R 을 흐르는 전류와 검출기내에 흐르는 전류의 순시값은 거의 같게 된다. 이러한 조건은 방사선 준위가 높거나 방사선에 대한 정보가 정확한 에너지의 경우에만 적용이 된다.

2) RC > t 일 경우에는 전하 수집시간동안 부하저항을 통해 흐르는 전류는 매우 작고 이때 펄스간격이 크다고 가정하면 콘덴서에 충전된 전하는 부하저항을 통해 방전되어 양단전압은 다시 0로 되돌아간다. 이와 같이 RC를 보다 크게하면 신호전압의 크기는 생성전하에 직접 비례하기 때문에 방사선의 에너지 측정이 가능하다. 따라서 이 방법이 널리 이용되고 있다.

* 개인피폭선량을 측저하기 위해 필름배지를 사용하였다. 필름배지는 적당한 물질을 필터로 선정하여 케이스에 작착하여 사용하는 데 그 이유를 설명하시오. 또 원자력발전소에서의 중성자측정용으로 필름배지를 사용하지 않는 이유를 설명하시오.

(풀이)

필름배지에서 필터를 사용하는 목적은 □선과 □, X 선의 분리측정, 열중성자와 □, X 선의 분리측정, □, X 선에 대한 에너지의존성의 평탄화 및 에너지의 추정에 그 목적이 있다.

□선은 X,□에 비하여 투과력이 극히 적음을 이용하여 보통 프라스틱 필터와 무창의 농도를 서로 비교하여 분리측정하고 열중성자와 X,□선의 분리측정을 위해 Sn 과 열중성자포획 단면적이 큰 Cd 을 사용하여 분리측정할 수 있다.

원자력발전소에서 필름배지를 중성자측정용으로 사용하지 않는 이유는 필름배지의 중성자측정원리가 중성자와 필름과의 (n , p) 반응을 일으키고 이때 생성된 반도양성자의 궤적길이를 광학현미경으로 관찰하여 측정한다. 그러나 0.7 MeV 이하의 중성자에 의한 양성자궤적은 너무 짧아 감지하기가 어렵기 때문이다.

* Cs-137 1Bq 이 몸무게 70 kg인 작업자의 체내에 유입되었다. 이때 방사성붕괴로 흡수된 전체에너지의 합은 0.4394 MeV/t 이다. SEE 와 흡수선량율을 구하고 ALI를 구하시오. 단 ALI 는 ICRP 26 의 Stachastic Effect 만 고려한다. 또한 Cs-137에 대한 Two Compartment Model 을 사용했을 때 몸 속의 체류는 다음과 같이 표시된다.

q (t)  =  0.1 qo e-0.693t/2  +  0.9 qo e-0.693t/110

(풀이)

SEE = 6.277 x 10-3 MeV/t·kg

흡수선량율 = 8.68 x 10-11 Gy/gay

ALI = 4.0 x 106 Bq

* 환경방사선(능)의 측정자료를 이용한 주민피폭선량 평가방식의 실제적용에서의 문제점을 지적하고 이의 극복을 위한 피폭선량평가방법을 설명하시오.

(풀이)

환경방사선(능)의 측정자료를 이용하여 주민피폭선량을 평가하는 것은 환경방사선(능)의 준위가 너무 낮아 방사선계측기로 측정할 수 없는 경우가 많을 뿐만 아니라 자연방사선핵종과 원자력시설에서 방출된 방사성핵종의 정확한 구분이 어렵기 때문에 실제적용시에는 어려움이 많다.

따라서 원자력시설 주변의 주민피폭선량평가는 실제 환경방사선(능) 측정자료를 이용하기 보다는 이론적 평가법이 많이 이용되고 있다.

이 평가방식은 방사성물질이 방출되어 사람에게 도달하는 복잡한 과정을 수학적으로 모델링한 전산코드를 이용하여 환경중 방사성 농도를 계산하고 결정집단, 결정핵종, 결정경로를 규정하여 주민피폭선량을 계산한다.

피폭평가모델은 크게 방사성물질이 인체에 도달하는 경로를 설명하는 Food-Chain/Inhallation Pathway Model 과 인체내 방사성물질의 분포를 평가하는  Physiological Model로 구분된다.

* Gaussian 플륨모델의 단점을 쓰고 대기확산에 영향을 미치는 인자를 설명하시오.

(풀이)

장기대기확산을 설명하기 위하여 가장 널리 이용되고 있는 확산모델로서 다음과 같은 가정하에서 확산식의 해를 구한다.

□ 지표면은 평탄하다.

□ 풍향·풍속이 시공간적으로 일정하다.

□ 확산계수가 시공간적으로 일정하다.

□ 방사성물질의 방출속도는 일정하며 방출된 방사성물질은 대기중에서 생성, 소멸되지 않는다.

□ 방사성물질은 지표면에서 모두 반사된다.

□ 난류에 의한 확산은 플륨중앙선에 대칭으로 가우시안 정규분포를 따른다.

위와 같은 가정하에서 Gaussian확산식을 구하여 대기확산을 해석하는 모델이다. Gaussian 플륨모델은 많은 가정하에서 얻어진 해석해로서 시공간적으로 대기상태와 지형변화가 심한 곳, 국지적 기상변화가 심한 곳에서는 해석결과의 정확도가 떨어지며 또한 대기확산계수는 평탄지역 10 km 이내의 풍하거리에서 실험에 의해 구해지는 것이므로 그 이상의 거리에 적용할 경우 정확도가 떨어질 수 밖에 없다. 그러나 이러한 단점에도 불구하고 세계적으로 장기대기 확산해석에 널리 이용되는 이유는 계산시간이 빠르고 모델의 정립 및 운용이 간단하며 단일기상관측 자료만으로도 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있기대문이다.

대기확산에 영향을 미치는 인자는 크게 건물와류, 방사성물질제거반응, 기상자료관측의 타당성을 들수가 있다.

□ 건물와류 : 만약 방사성물질의 방출지점주변에 높은 큰 건물이 있으면 건물와류에 의해 방출물의 초기혼합이 영향을 받게 된다. 방출고도가 낮을 경우에 영향이 크며 수직확산계수를 보정해주어야 한다.

□ 방사성물질 제거반응 : 방사성물질이 대기중으로 이동 및 확산하면서 방사성붕괴와 건, 습침적에 의해 제거되므로 대기확산모델에 이들 효과를 반영시켜야 한다. 방사성붕괴에 의한 제거효과는 단반감기핵종의 경우 중요하며 이로 인해 공기중 방사성핵종농도는 감소하게 된다.

□ 기상관측자료의 타당성 : 방사성물질의 대기확산해석에 필요한 주요기상자료는 풍향, 풍속, 기온감율, 대기안정도, 혼합고도와 강수량인데 이들로 인해 영향을 받게 된다. 따라서 방출시간동안 타당한 기상자료를 사용하여야 하며 방출이 불규칙하면 년 평균자료를 사용할 수 있다.

* 370 GBq 의 Co-60 점선원이 공간중에 존재하고 있을 때 다음 자료를 참고로 하여 물음에 답하시오.

DATA

1. 납, 콘크리트, 공기의 밀도 : 11.3 g/cm3, 2.2 g/cm3, 0.001293 g/cm3

2. 질량감쇠계수, 질량에너지흡수계수

감마선에너지 (MeV)	질량감쇠계수 (cm2/g)		질량감쇠계수 (cm2/g)
	납	콘크리트	공 기
1.17 1.33	0.0633 0.0582	0.0597 0.0559	0.0272 0.0264

가. 2 m 떨어잔 지점에서의 선속을 구하여라.

나. Co-60 의 비감마상수를 계산식과 함께 보여라.

다. 납 10 cm, 콘크리트 20 cm 의 총 30 cm 로 차폐하였을 때 2 m 지점에서의 선량율을 계산하시오.

라. 실무차원에서 경제적인 차폐설계를 한다면 3번의 경우 축적인자를 고려하는 방법

(풀이)

1. 7.26 x 105 □/cm2·sec

2. 0.62 + 0.69 = 1.31 R·m2/Ci·hr

3. 0.27 mR/hr (선감쇠계수는 각 에너지에 대하여 평균하여 대입한다)

4. 실무차원에서 경제성을 고려하여 차폐를 한다면 콘크리트만으로 차폐하는 것이 바람직하다고 본다. 왜냐하면 축적인자는 협역빔과 광역빔과의 비로서 나타내는 데 이는 □ t 에 영향을 크게 받기 때문이다.

Pb□t = 0.0608 x 11.3 x 10 = 6.8704

콘크리트□t = 0.0578 x 2.2 x 20 = 2.5432

상기에서 보듯이 납의 축적인자가 휠씬 커서 두께를 과대설계할 수 있으므로 콘크리트만으로 차폐하는 것이 더욱 실용적이라 할수 있다.

* 다음 DATA를 이용하여 I-131 의 MPOB, MPBB, MPCW 를 구하여라.

- 유효에너지 : 0.23 MeV/t

- 물리적 반감기 : 8 일

- 생물학적 반감기 : 138 일

- 갑상선의 무게 : 0.02 kg

- 인체내 갑상선에 존재하는 요오드의 비율 : 20 %

- I-131 이 함유된 물 섭취시 갑상선에 축적되는 비율 : 30 %

- I-131 이 함유된 공기 호흡시 갑상선에 축적되는 비율 : 23 %

- 갑상선의 선량한도 : 0.6 rem/주

- 작업기간중 공기호흡율 : 107 cc/일

- 작업기간중 물섭취율 : 1100 cc/일

(풀이)

MOBB = 0.612 □Ci

MPBB = 3.06 □Ci

MPCa = 2.44 x 10-8□Ci/□

MPCw = 1.7 x 10-4 □Ci/□

* 내경이 2 cm, 길이가 20 cm인 BF3 (96 %  농축 B-10) 가스가 차 있는 계수관이 있다. 이 계수관의 BF3가스압력은 20 cmHg 이다. 이 계수관의 계수율이 분당 600 카운트일 때 열중성자속을 구하여라. 또한 이 때의 검출감도(감응도)를 구하여라. 단 □ = 4010 b 이다.

(풀이)

6.6 n/cm2·sec , 1.56 개/cm2

* 어느 핵물리학자가 열중성자선원을 이용한 실험을 하고자 한다. 방사선안전관리자가 열중성자플루언스를 측정하였더니 104 n/cm2·sec 이었다. 다음 자료를 참고로 물음에 답하여라.

조 직 구 성	H	O	N	C
원자수 (원자/g)	6.7 x 1022	4.18 x 1021	1.17 x 1021	2.93 x 1023
흡수단면적 (cm2)	0.33 x 10-24	1.65 x 10-24	1.75 x 10-24	1.55 x 10-24

1. 이 핵물리학자의 피폭선량을 평가하고 자 할 때 고려하여야 할 열중성자와 조직과의 중요한 핵반응 현상은 무엇인가 ?

2. 만일 핵물리학자의 몸무게가 70 kg, 키가 170 cm 라고 한다면 이 핵물리학자가 받을 수 있는 선량율은 얼마인가 ? 단, 선원장기와 목표장기가 모두 전신일 경우의 에너지흡수율은 0.278이다. 선질계수는 ICRP 26 을 적용한다.

(풀이)

14N  +  n  →  14C  +  p  +  0.62 MeV

2.587 x 10-9 Gy/sec 이며 양성자의 Q = 10 을 적용시키면 2.578 x 10-8 Sv/sec 가 된다.

1H  +  n  →  2H  +  □  +  2.22 MeV

1.95 x 10-8 Gy/sec 이며 Q = 1을 적용시키면 1.95 x 10-8 Sv/sec 가 된다.

합 : 4.528 x 10-8 Sv/sec

* 불활성기체의 MPCa 를 계산하는 식을 유도하시오. 단 불활성기체 분위기에서의 피부에 대한 선량한도는 0.6 rem/주 이며 공기와 인체조직과의 질량저지능비는 1.13 이다.

(풀이)

1                                                           1

0.6 rem/주  =  □□ x MPC (□Ci/cc) x 3.7 x 104 (dps/□Ci) x E (MeV/d) x □□□□□□□□□□□□□ x 1.6 x 10-6 (erg/MeV) x 10-2 (rad/erg/g) x Q x 3600 (sec/hr) x 40 (hr/주) x 1.13

2                                                       0.001293 (g/cc)

따라서 MPC (□Ci/cc) 는 다음과 같은 값을 얻을 수 있다.

1.6 x 10-5

MPC = □□□□□□□□

E·Q