[원자력기사 기출 풀이] 2022년 방사선이용 및 보건물리 16 ~ 20번

96. 다음 중 ALI, DAC, 배출관리기준의 계산에 고려된 사항 중 올바르지 않은 것은?
    ① 유도한도는 방사선학적 관점 및 화학적 독성을 반영하였다.
    ② 배출관리기준은 일반인이 대기 중으로 방출되는 방사성물질을 흡입할 경우 받는 피폭선량으로 일반인의 선량한도에 해당하도록 유도된 수치이다.
    ③ 단일 RI지만 여러 가지 화학형태가 동시에 작업공간에 존재시, 혼합 RI에 의한 피폭으로 취급한다.
    ④ RI의 물리적 및 화학적 특성 (Ex. 입자크기 분포, 화학적형태 등)을 고려하여 특정 시설에서만 적용될 수 있는 유도한도를 설정하여 운영할 수 있다.

 

ALI : 연간섭취한도, 작업종사자가 방사성핵종 섭취 시, 예탁선량이 20 mSv가 되는 방사능 양. 즉, 핵종 섭취 시 50년치 선량이 섭취 당해년도에 부과된다고 가정할 때, 예탁선량은 연간 선량한도 20 mSv를 넘지 않아야 하므로, 연간섭취한도를 넘지 않아야 함.

 

DAC : 유도공기중농도, 연간섭취한도를 공기중 방사능 농도로 환산한 것. 작업종사자가 방사능핵종에 오염된 공기로 차 있는 작업공간에서 작업을 할 때, 시간당 호흡률 ( $1.2 m^3/hr 또는 1.1 m^3/hr$) 과 연간 작업시간 ( 40 hr/주 * 50 주/1년 = 2000 시간/1년) 을 고려하여 산출한 허용가능한 방사능 농도.

 

배출관리기준 : 원자력시설에서 배출되는 액체와 기체 방사성핵종에 의한 제한구역 경계에서의 일반인의 피폭선량이 일반인의 선량한도인 1 mSv를 넘지 않도록 정하는 농도기준치.

 

우리나라에 적용되는 자세한 내용은 "방사선방호등에관한기준"의 부록에서 확인할 수 있다.

 

1. DAC와 배출관리기준같은 유도한도는 방사선적 독성만 고려한 것이고 화학적 독성은 고려되지 않았다.

 

2. 기체 배출관리기준은 작업종사자에 적용되는 유도공기중농도를 일반인에게 적용하도록 환산된 수치이다.

 

$$ 기체 배출관리기준 = \frac{유도공기중농도}{20 * 3 * 2}$$

분모에서

20 : 일반인과 작업종사자의 선량한도 차이는 20배임

3 : 호흡량과 작업시간 차이를 고려한 것. 작업자는 (2000 시간 * 1.2 m^3/hr) 이고, 일반인은 ( 365*24 hr * 0.8 m^3/hr) 임

2 : 연령군별 환산계수 차이를 보정함. 일반인에는 방사선에 민감한 아동이 포함되어 있음. 아동의 위험이 성인의 2배라고 보고, 보수적으로 아동에 대하여 배출관리기준을 산출하기 위해 2로 나눔

 

불활성기체는 내부피폭이 아닌 방사능 구름에 의한 외부피폭을 가정하여 배출관리기준이 정해진다. 따라서 

불활성기체의 경우는

$$ 불활성기체 배출관리기준 = \frac{유도공기중농도}{20 * 4.38}$$

 

4.38 : 내부피폭이 아니므로 호흡률은 고려하지 않고 작업시간만 고려함. 365 * 24 / 2000 = 4.38 임

20 : 일반인과 작업자의 선량한도 차이

2 로 나누지 않음. 내부피폭이 아니므로 연령군별 환산계수는 고려하지 않아도 됨.

 

3. 여러 핵종이 섞여 있는 경우, ALI, DAC, 배출관리기준의 분율의 합이 1 이내가 되도록 관리하여야 한다.

 

4. 시설의 특성을 고려하여 특별히 새로 유도한도를 정할 수 있고, 이는 당연히 규제기관의 승인이 있어야 한다.

 

정답 : 1번

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97. 다음 중 Rn-220에 관한 설명으로 올바르지 않은 것은?
    ① Th-234의 자핵종 중 하나이다.
    ② Thoron 이라고도 부른다.
    ③ 천연 방사성핵종이다.
    ④ 기체상태로 존재한다.

 

우리가 주변에서 흔히 접하는 라돈은 Rn-222 인데, 이를 라돈이라고 부르고, 토론-232으로부터 나온 Rn-220도 공식적인 원소명은 라돈이지만, Rn-222와 구분하기 위해 토론이라고 부른다.

 

Rn-222 는 방사선방호관점에서 중요하게 여겨진다. 우라늄과 토론의 붕괴로 생기는 라돈 동위원소들은 불활성기체로서 토양에서 대기중으로 확산되어 빠져나온다. 알파핵종이므로 흡입시 내부피폭을 유발할 수 있다. 사람의 자연방사선량의 대략 절반정도는 이 라돈에 기인할 정도로, 지배적인 자연피폭이다. 

 

반면 토론( Rn-220)은 Rn-222 만큼 중요하게 여기지 않는데, 라돈의 반감기는 3.8일로 길어서 토양에서 대기로 빠져나오는 반면, 토론의 반감기는 50초로 짧아 대기로 빠져나오기 전에 대부분 붕괴하기 때문이다. 

 

2, 3, 4는 맞고, 1번은 틀리다 토론은 Th-232의 자손이다.

 

정답 : 1번

 

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98. 다음 중 RI 생산을 위한 Szilard-Chalmers 법에 관한 사항으로 올바르지 않은 것은?
    ① 반도효과 ② (n,p) 반응   ③ Hot Atom ④ 높은 비방사능

 

방사성동위원소는 여러가지 방법으로 생산할 수 있는데, 질라드 챌머방법은 핵반응에너지를 이용하여 화학결합을 끊으면서 생산하는 방법이다.

핵반응으로 인해 생성된 핵이나 방사성붕괴에 따른 딸핵종의 되팀에너지가 화학결합에너지보다 크면, 화학결합을 끊어낼 수 있고, 이를 뜨거운 원자(Hot Atom) 이라고 부른다.

즉 화합물에 중성자를 쏘아 (n,r) 반응을 일으키고, 감마선에 의해 되튀어나가는 생성핵이 화학결합을 끊어낸다면, 이 생성핵을 분리해낼 수 있다.

 

예를들어, 

$$C_2H_5I-127 + n \rightarrow C_2H_5I-128 + \gamma $$

반응에서, I-128이 감마선을 방출하면서 되팀에너지를 받게 되고, 이 에너지가 화학결합에너지보다 커 I-128은 $C_2H_5$와 분리되게 된다. 비록 I-127과 I-128은 동위원소 관계이므로, 화학적 성질은 같으나, I-127은 화합물 형태로 있고, I-128은 단독으로 있어 I-128만 단독으로 분리해낼 수 있게 된다.

 

이렇게 비방사능이 높은 I-128을 뽑아낼 수 있게 된다.

 

이 방법의 특징으로는, 화합물에서 시작해야한다는 것, 원자로에서 일어나는 반응이라는 것, 동위원소관계이지만 화학결합 상태가 달라 분리해낼 수 있어서 높은 비방사능의 핵종을 얻을 수 있다는 점이 있다.

 

정답 : 2번

 

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99. 재활용 고철 등에 포함될 수 있는 방사성물질 또는 천연방사성물질(NORM)을 감시하기 위해 제철소 등에서 사용하는 측정기에 주로 이용되는 검출기는?
    ① BGO 섬광 검출기 ② 플라스틱 섬광 검출기   ③ Zns(Ag) 섬광 검출기 ④ Lil(Eu) 섬광 검출기

 

재활용 고철등에는 천연방사성핵종이 포함될 수 있어, 생활주변방사선안전관리법에 따라 방사선감시기를 설치해야 한다.

천연방사성물질은 대개 준위가 낮아 자연방사선과 구분해내는 것이 관건이므로 검출효율이 좋아야되고, 대량의 재활용고철을 빠르게 측정할 수 있어야 하므로 신속하게 작동하고 대형이어야 한다. 이를 두루 만족하는 검출기는 플라스틱검출기이다.

 

정답 : 2번

 

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100. 삼중수소 (H-3, HTO) 시료 분석에서 LSC의 VIAL 재질을 유리로 사용하는 주요 이유는?
    ① 광학적 발광 소멸을 낮출 수 있다.
    ② 광출력을 최대로 높일 수 있다.
    ③ 시료 중 HTO 소실을 방지할 수 있다.
    ④ 화학적 발광 소멸을 최소화할 수 있다.

 

주로 유리와 플라스틱 바이얼이 있는데, 유리바이얼은 K-40을 포함하고 있어 배경준위가 높은 대신, 물이 잘 투과되지 않는다.

 

정답 : 3번