[원자력기사 기출 풀이] 2023년 방사선 이용 및 보건물리 1 ~ 5번

81. 방사성 옥소에 대한 방호계수가 20인 전면 방호마스크를 착용하고, I-131의 공기중 농도가 $1×10^5 Bq/m^3$인 작업장에서 24시간 동안 체류한 사람이 받은 호흡에 의한 예탁유효선량은? (단, 작업자의 호흡률은 $1.2 m^3/h$, I-131의 호흡 예탁유효선량 환산계수는 $1.1×10^{-8} $ Sv/Bq이다.)
    ① 1.58 mSv ② 2.89 mSv   ③ 3.12 mSv ④ 4.56 mSv

 

마스크를 고려하지 않은 경우, 사람의 몸속에 들어온 방사능은

$$1*10^{-5} * 1.2 * 24 = 2.88*10^6 Bq$$

마스크의 방호계수가 20이므로, 이 중 1/20 만 실제로 사람에게 유입됩니다.

따라서 작업자의 예탁유효선량은

$$ 2.88*10^6 * 1/20 * 1.1*10^{-8} = 1.584 * 10^{-3} Sv $$

 

정답 : 1번

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82. 방사성핵종 분석과 관련하여 감마선 스펙트럼에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
    ① 광전피크의 높이가 클수록 좋다.
    ② 에너지분해능(R)이 작을수록 좋다.
    ③ 컴프턴 연속분포영역의 계수율이 낮을수록 좋다.
    ④ 광전피크의 퍼짐이 클수록 좋다.

 

감마스펙트로스코피란, 감마선 방출핵종의 고유한 감마선 에너지를 측정하여, 핵종을 판별하는 것입니다. 광전피크는 방출된 감마선 에너지가 전부 흡수되는 것이므로, 핵종을 구분해내는데 가장 용이합니다. 반대로 컴프턴산란의 경우 계측기에 흡수되는 에너지가 연속적이기 때문에 이를 통해 핵종을 구분해낼 수 없습니다.

 

핵종분석을 잘하려면,

광전흡수가 잘 일어나야하고, 광전피크의 높이가 크면서 컴프턴 연속부가 낮아 둘을 잘 구분해낼 수 있어야 합니다.

광전피크의 폭이 넓다면, 유사한 에너지끼리의 구분이 어려워지므로 좋지 않습니다. 따라서 광전피크의 퍼짐이 좁아야 좋습니다.

이 광전피크가 퍼지는 정도를 에너지분해능이라고 하는데, 에너지분해능이 낮을수록 폭이 좁은 것이고, 더 좋은 것입니다.

 

정답 : 4번

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83. 1.33 MeV 감마선 입사 시 검출기의 크기가 2차 전자만 측정할 정도로 매우 작을 경우 가장 관찰하기 어려운 피크는?
    ① 광전피크(Photo peak)
    ② 컴프턴 단애(Compton edge)
    ③ 이중이탈피크(Double escape peak)
    ④ 다중컴프턴(Multi-compton) 산란영역

 

검출기 크기에 따른 감마스펙트럼

 

 

검출기의 크기가 작다면 다중컴프턴 영역은 없습니다. 다중컴프턴 영역은, 한번 컴프턴산란된 광자가 검출기 내에서 또한번 산란을 일으키면서 만들어내는 영역입니다. 검출기가 작으므로, 한 감마선이 두번이나 반응하지 않습니다. 따라서 단일컴프턴산란만 있습니다. 또 단일이탈피크 또한 없습니다. 검출기가 작아서, 두 소멸감마선 모두 반응하지 않고 빠져 나갑니다.

 

반대로 검출기가 아주 크다면, 소멸감마선던, 컴프턴 산란 광자던 간에 계측기 내에서 모두 반응하여 전에너지피크만 발생합니다.

 

정답 : 4번

 

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84. ICRP 103 권고에서 제시한 방사선가중치 중 ICRP 60 권고보다 값이 감소한 방사선은?
    ① 양성자     ② 광자     ③ 전자    ④ 알파입자

 

방사선가중치

 

양성자의 가중치가 5에서 2로 감소하였습니다.

이는 ICRP 60에서 영향이 큰 체외세포 실험을 참조함으로서 양성자의 효과를 과대평가하였음이 밝혀졌기 때문입니다.

 

낮은에너지 중성자와 높은에너지 중성자의 가중치도 감소하였습니다.

낮은에너지 중성자가 감소한 이유는, 이 중성자와의 반응에서, 가중치가 낮은 감마선의 기여분이 증가하였기 때문입니다.

높은에너지 중성자 가중치는 물리적인 이유에서 양성자의 가중치와 비슷해지는데, 양성자의 가중치가 2로 감소하였으니 고에너지 중성자도 감소하였습니다.

 

정답 : 1번

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85. 다음 중 ICRP 103 권고 기준으로 조직가중치가 가장 높은 장기는?
    ① 유방    ② 갑상선    ③ 생식선    ④ 뇌

 

 

 

유방의 가중치가 0.12로 가장 높습니다.

 

정답 : 1번