[원자력기사 기출풀이] 2021년 2차 방사선이용 및 보건물리 16 ~ 20번

 

96. 다음 설명 중 틀린 것은?
    ① 오제전자의 방출은 대체로 원자번호가 낮은 원자에서 발생하며 전형적인 에너지의 크기는 수 MeV 정도이다.
    ② 주어진 물체가 여러 방사성핵종을 혼합하여 포함하고 있다면 총 방사능은 단순히 각 핵종 방사능의 합이다.
    ③ 불안정한 정도가 큰 핵은 빨리 변환하므로 붕괴상수가 크며 반면 비교적 안정한 핵종은 붕괴상수가 매우 작다.
    ④ 베타선의 연속스펙트럼 모양은 주로 페르미(Fermi) 함수에 따라 결정되고 형태함수 및 스크린 수정함수가 약간 보정한다.

 

오제전자 : 특성 X 선과 경쟁적으로 방출되는 전자. 궤도전자의 빈 곳을 상위궤도의 전자가 내려오면서 메꿀 때 특성 X 선을 방출하기도 하고, 다른 궤도의 전자를 방출하기도하는데, 후자를 오제전자라고 한다. 원자번호가 낮을수록 오제전자 방출이 더 많아진다. X선의 에너지가 keV 수준이므로 오제전자도 keV 수준이다.

 

붕괴상수는 단위시간 당 붕괴될 확률이다. 불안정한 핵종일수록 더 빨리 붕괴하므로 붕괴상수가 크다.

 

 

정답 : 1

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97. I-131은 붕괴 당 0.364 MeV 감마선 80%와 0.638 MeV 감마선 8%를 방출한다. 37 MBq의 I-131 점선원으로부터 2 cm 거리에서의 에너지 플루언스율 ($MeV/cm^2 / sec$)은?
    ① 1.25e4 ② 2.5e5    ③ 6.75e5 ④ 1.5e6

 

 

에너지플루언스율은 단위면적, 단위시간당 지나가는 에너지이다.

 

우선 붕괴당 방출하는 에너지는

0.364 * 0.8 + 0.638 * 0.08 = 0.342 MeV / decay 이다.

 

$$\psi = \frac{A * E}{4\pi r^2} $$

A : 방사능, 초당 붕괴수, 37e6 / s

E : 붕괴당 방출에너지, 0.342 MeV

r : 선원으로부터의 거리 2 cm

 

를 대입하면 $ 2.52*10^5 MeV / cm^2 / sec $ 이다.

 

정답 : 2

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98. 다음 TL 물질 중 30 keV 광자에 대한 반응도가 가장 큰 것은?
    ① LiF
    ② Li2B4O7
    ③ CaSO4
    ④ MgB4O7

 

원자번호가 클수록 저에너지 광자와 광전흡수를 비약적으로 많이하게 된다.

 

 

유효원자번호가 가장 큰 것은 3번이다.

 

 

 

정답 : 3

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99. 어떤 GM계수관의 불감시간이 300 μs이다. 불감시간으로 인한 계수손실이 참계수율의 6%가 되는 시료의 방사능은 약 얼마인가? 단, 계수기의 전 계수효율은 25%이다. 
    ① 850 Bq    ② 900 Bq   ③ 950 Bq    ④ 1000 Bq

 

불감시간 : 계측시스템 상 방사선 계수 후 다음 방사선을 계수할 수 있는 시간 간격. 이 사이에 들어오는 방사선은 계수할 수 없다.

 

참계수율이 m,  측정계수율을 n , 불감시간을 $\tau$ 라고 하면

 

$$n = \frac{m}{1+m\tau}$$

이다.

 

계수손실은 참계수율 - 측정계수율이므로,

 

$$ 0.06 * m = m - n = m - \frac{m}{1+m\tau} $$

 

m = 212 cps 이다.

 

계수효율이 25 % 이므로 방사능은 212 * 4 = 848 cps

 

정답 : 1

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100. 다음 비례계수관에 대한 설명 중 올바르게 짝지어진 것은?

  ① 가, 나   ② 가, 다    ③ 나, 다   ④ 나, 라

 

 

비례계수기는 위 그림에서 proportional region 에서 작동한다.

수집전하량이 인가전압에 비례하는 영역이다.

 

가.는 GM 영역에 대한 설명이다. GM 영역에서는 1개의 입사입자가 계수관 전체에 전자사태를 일으켜 검출기 전체를 전리시킨다.

 

나. 는 비례계수관에 대한 설명이다. 이 설명은 전리함 영역에서도 유효하다. 제한비례영역까지 전압을 올리면 이 비례성이 깨진다.

 

다.는 GM 계수기의 소멸기체에 대한 설명이다. 비례계수기의 소멸기체는 자외선을 흡수하기 위해 첨가된다. 자외선에 의한 2차적 전리가 없어야 비례성이 유지된다. GM 계수기는 이 자외선에 의한 후속 전리도 허용한다.

 

라. 비례계수기는 위 그림에서 보다시피 에너지선별성이 있기 때문에, 입사입자를 구분할 수 있다. 계수전압을 조절하거나 파고선별기를 이용하면 알파와 베타입자를 구분해낼 수 있다.

 

 

 

정답 : 4  나, 라