[원자력기사 기출풀이] 2017년 방사선이용 및 보건물리 11 ~ 15번

 

 

 

91. 다음 중 제동복사선 차폐를 고려해야 하는 방사성 동위원소는?
    ① N-16    ② Ni-63    ③ Sr-90    ④ Cf-252

 

 

제동복사선은 하전입자가 원자핵의 쿨롱장에 영향을 받아 가속(감속)운동을 하면서 방출하는 전자기파이다.

 

제동복사선은, 하전입자가 가벼울수록(전자,), 하전입자가 빠를수록(에너지가 높을수록), 원자핵의 원자번호가 높을수록 더 잘 발생한다.

 

 

 

문제에서 N-16은 고에너지 감마선을 내는 핵종이다. 감마선은 하전입자가 아니므로 제동복사선과 무관하다.

 

Ni-63은 최대에너지 67 KeV 의 저에너지 베타선을 낸다. 베타선의 에너지가 낮으므로 제동복사선은 많이 나오지 않는다.

 

Sr-90은 베타붕괴하여 Y-90이 되고 Y-90은 베타붕괴하여 최대 2.28 MeV 의 강한 베타선을 내고, 이는 제동복사선을 충분히 발생시킨다.

Sr-90과 Y-90은 영속평형관계에 있어서, Y-90의 베타선으로 인한 제동복사선의 차폐를 고려해주어야 한다.

 

Cf-252는 알파붕괴와 자발적핵분열핵종이다.

알파선은 하전입자이긴하지만 너무 무거워서 궤도가 잘 바뀌지 않으므로 제동복사선을 내지 않는 것으로 본다.

 

 

정답 : 3

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92. 다음 중 방사선의 투과력에 대한 설명으로 맞는 것은?
    ① 에너지가 동일할 경우 전하가 크고 질량이 클수록 방사선의 투과력이 증가한다.
    ② 에너지가 동일할 경우 전하를 가지는 방사선은 중성의 방사선에 비해서 투과력이 크다.
    ③ 같은 종류의 방사선은 대체적으로 에너지가 감소할수록 투과력이 감소한다.
    ④ 선에너지전달(LET)의 값이 큰 방사선은 투과력이 크다.

 

 

방사선이 매질을 투과하려면, 매질 속에서 잘 반응을 하지 않아야 한다.

 

1. 전하와 질량이 크면, 그만큼 매질과 더 잘 반응할 것이므로 투과력은 감소한다.  알파선의 투과력이 베타선보다 작다.

 

2. 전하를 가지는 방사선은 쿨롱힘의 영향을 받아 더 많이 반응한다. 중성인 방사선, 감마선과 중성자는 투과력이 강하고, 하전입자들은 투과력이 작다.

 

3. 일반적으로 에너지가 작을수록 더 많은 상호작용을 하고, 속도도 낮기 때문에 투과력이 감소한다.

 

4. LET는 단위길이 진행당 매질에 전달하는 에너지를 말한다. LET가 크면 같은 거리를 진행할 때 에너지를 많이 상실한다는 의미이므로 투과력이 작다.

 

정답 : 3

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93. 다음 천연 방사성 핵종 중 현재 거의 존재하지 않는 것은?
    ① 우라늄 계열    ② 넵투늄 계열     ③ 토륨 계열    ④ 악티늄 계열

 

위 4가지 계열은 지구 탄생부터 존재했던 시원방사성핵종시리즈이다.

 

계열이라고 하는 것은, 첫 핵종부터, 마지막 안정핵종까지 연쇄적으로, 몇가지 다른 경로를 따라 붕괴를 한다는 의미이다.

 

악티늄 시리즈 : 최초 U-235 - 최종 Pb-207

우라늄 시리즈 : 최초 U-238 -  최종 Pb-206

넵투늄 시리즈 : 최초 Np-237 -  최종 Tl-205 – 반감기가 짧아 다 사라져, 현재는 Tl-205과 Bi-209만 남아있다.

토륨 시리즈 : 최초 Th-232 -  최종 Pb-208

 

위 4가지 계열 중 넵투늄 시리즈는 넵튜늄의 반감기가 짧아 현재 거의 존재하지 않는다.

 

정답 : 2

 

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94. 광자선의 강도를 1/2로 줄일 수 있는 흡수체 두께는 반가층이라 하며 1/10으로 줄일 수 있는 흡수체의 두께는 1/10가층이라 한다. 다음 중 반가층(HVL)과 십가층(TVL)의 관계로 옳은 것은?
    ① TVL = 0.2×HVL 
    ② TVL = 0.693×HVL
    ③ TVL = 3.3×HVL 
    ④ TVL = 5×HVL

 

 

광자선의 질량감쇠계수를 $\mu$라고 하면 감마선 강도의 감쇠는 다음과 같이 표현된다.

 

$$I(x) = I_0e^{-\mu x}$$

 

반가층은 I(x)가 1/2,

십가층은 I(x)가 1/10 이 되도록 하여 구할 수 있다.

그렇게 구해보면

 

반가층 $HVL = ln2 / \mu$

십가층 $TVL = ln10 / \mu$ 

 

반가층의 3.3배가 십가층이다.

 

 

정답 : 3

 

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95. 다음 중 비유효에너지(SEE)에 대한 설명으로 틀린 것은?
    ① 피폭 조직의 구성물질 및 위치에 따라 값이 달라진다.
    ② 체내 유입된 방사성핵종이 침착된 선원조직의 단위 질량당 흡수되는 에너지로 정의된다.
    ③ 선원조직에서 방출하는 방사선의 에너지에 비례한다.
    ④ 방사선 종류에 따라 다른 값을 갖는다.

 

 

비유효에너지는 내부피폭을 평가하기 위한 인자로, "선원장기에서 방사성붕괴 1번당 표적장기 질량당 흡수되는 에너지에 방사선가중치를 곱한 것" 이다.

즉, 1 Bq에 의한 등가선량을 의미하고, 방사성핵종이 침적되어있는 선원장기와 방사선에 피폭되는 표적장기가 다른 경우, 흡수분율(AF)를 고려해준다.

흡수분율 : 선원장기에서 방출된 방사선에너지가 표적장기에 흡수되는 비율

 

$$SEE = \frac{AF * y * E * W}{M}$$

 

AF : 흡수분율

y : 붕괴당  방사선 방출율

E : 방사선 에너지

W : 방사선가중치

M : 표적장기 질량

 

 

1번 : 피폭조직의 구성물질 및 위치에 따라 흡수분율이 달라져 SEE가 달라진다.

 

2번 : 표적조직의 단위질량당 흡수되는 에너지에 방사선가중치를 곱한 것이다.

 

3번 : 선원조직에서 방출되는 방사선 에너지가 크면 SEE는 크다.

 

4번 : 방사선가중치를 곱해주므로, 방사선종류에 따라 값은 다르다.

 

정답 : 2