[원자력기사 기출 풀이] 2022년 방사선 이용 및 보건물리 6 ~ 10번

 

 

86. 3L/min의 속도로 1시간 동안 Ar-47 (반감기 : 1.83 시간) 공기 시료를 연속 채취하고 30분 후에 실험실에서 시료의 방사능을 계측하기 시작하여 1시간 동안 총 3,600 Count를 얻었다. 공기 중 Ar-41의 방사능 농도 (Bq/m3)는 얼마인가? (단, 계측기의 효율은 20%이며 BKG 계수율은 고려하지 않는다.)
    ① 24.0       ② 27.8      ③ 40.3      ④ 48.4

 
방사능농도를 C[Bq/m3] = 0.001 C [Bq/L] 라고 하자.
포집율 : 3 L/min = 180 L/hr
붕괴상수 $ \lambda = 0.379 /hr = 1.053*10^{-4} / sec$
 
1시간동안 채취된 방사능양은 적분으로 구해도되고 미분방정식으로 구해도 된다.
미분방정식은 방사능변화율 = 채집율 - 제거율.
$dA/dt = 180 L/hr - A\lambda $
 
적분형식은, 예탁선량을 구하듯이, 
$\int^1_{0}{0.001C*180*e^{-0.379t} dt}$
 
로 하면 채취된 방사능양은 0.1498 C [Bq] 이 나온다.
 
30분동안 붕괴시키면 방사능은 0.124 C [Bq] 가 된다.
 
1시간 동안 계측하는 것은, 1시간동안 붕괴된 입자수를 구하면 된다
 
1시간동안 방사능은 0.124 C $\rightarrow$ 0.085 C 가 되므로 0.039 C [Bq] = 371.5 C [아르곤입자수] 만큼이 붕괴한 것이다.
 
계측효율이 20% 이므로 붕괴한 371.5 C의 아르곤 입자 중 20%인 74.3 C 개의 아르곤 입자만 계수된다.
총 계수치가 3600 이므로 C = 48.45 Bq/m3 이다.
 
정답 : 4

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87. 다음 중 양전자 방출 단층촬영 (PET)에 주로 사용되는 방사성 동위 원소만 나열한 것으로 올바르지 않은 것은?
    ① C-11, F-18    ② N-13, O-15     ③ N-16, F-18      ④ O-15, F-18

 
양전자 방출 단층촬영 : 방사성동위원소가 양의 베타붕괴를 하면, 양베타가 전자와 만나 소멸하면서 반대방향으로 2개의 소멸감마선을 방출한다. 이 소멸감마선을 동시계수하여 인체 내부의 상태를 촬영하는 기법이다.
 
양베타 붕괴는 양성자 과잉핵종에서 일어난다. C-11, N-13, O-15, F-18 등을 이용할 수 있다.
특히 F-18의 베타에너지가 작아서, 발생지점 가까운 곳에서 소멸하고, 반감기가 110분으로 충분히 길어 많이 사용한다.
 
 
정답 : 3번

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88. 다음 중 Kr-85의 유도한도에 관한 설명으로 올바른 것은?
    ① 섭취 ALI가 없다.      ② 흡입 ALI가 없다.     ③ DAC가 없다.     ④    배기 중 배출관리기준이 없다.

 
Kr-85는 불활성기체이다.
불활성기체는 폐에서 인체 내부로 흡수되지 않고 다시 날숨으로 빠져나오기 때문에 연간섭취한도가 없다.
유도공기중농도(DAC)는 방사능 구름에 침작되어 있는 사람이 받는 선량과 폐의 선량을 토대로 산출한다.
이렇게 산출한 DAC를 기준으로하여 배기중 배출관리기준을 정한다.
 
'방사선방호등에관한기준'의 별표에서 핵종별 ALI와 DAC를 확인할 수 있다.
별표에는 섭취 ALI와 흡입 ALI 둘 모두 없다.
 
정답 : 1, 2번

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89. Cs-137은 붕괴 시 0.9개의 662 keV의 감마선을 방출한다. 이 감마선이 입사방향으로부터 60° 산란 시 광자의 에너지는 얼마인가?
    ① 0.4MeV    ② 0.43MeV   ③ 0.48MeV    ④ 0.54MeV

 
컴프턴 산란 후 광자의 에너지는 아래 공식에 따라 변한다.

 
각도에 60을 대입하면 0.4 MeV 가 나온다.
 
정답 : 1번

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90. 2선원법을 이용하여 GM 계수기의 불감시간을 구하고자 한다. 두개의 선원 각각의 계수율이 5,000 cpm과 5,200 cpm이고 두 개의 선원 모두 계수 시 10,100 cpm이며 배경준위는 50 cpm이다. 이 GM계수기의 불감시간은?
    ① 60 usec ② 110 usec   ③ 160 usec ④ 210 usec

$$ \tau = \frac{m_1 + m_2 -m_{12}-m_b}{m^2_{12}-m^2_1-m^2_2} $$
$$ \tau = \frac{5000+5200-10100-50}{10100^2-5000^2-5200^2} =1*10^{-6} min = 60 \mu sec$$
 
정답 : 1번