2012년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

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2012년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

 

 

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문 41) 다음의 방사성 동위원소 사용시설 중 표면오염 가능성이 가장 큰 경우는?
➀ 갑상선 치료에 I-131을 사용하는 병원
➁ Sr-90을 이용하는 종이 두께계를 사용하는 제지공장
➂ IC칩 불량검사에 Kr-85을 사용하는 반도체 공장
➃ 식품조사를 실시하는 대단위 Co-60 조사시설

★ 키워드: 방사성 동위원소 이용

다양한 분야에서 사용되는 방사성 동위원소에 대하여 표면오염에 가장 주의해야 하는 경우를 고르는 문제입니다.

① 갑상선 치료에 I-131 을 사용하는 병원 - (O)
② Sr-90을 이용하는 종이 두께계를 사용하는 제지공장 - (X)
③ IC칩 불량검사에 Kr-85을 사용하는 반도체 공장 - (X)
④ 식품조사를 실시하는 대단위 Co-60 조사시설 - (X)

 

정답: ①

 

문 42) 방사선 측정의 정확도를 높이기 위한 방법으로 볼 수 없는 것은?
➀ 여러 가지 종류의 계측기를 사용한다.
➁ 차폐를 하여 자연계수(Background)를 낮춘다.
➂ 계수시간을 길게 한다.
➃ 기하학적 효율 등을 크게 하여 전체적인 계수효율을 높인다.

★ 키워드: 정확도, 정밀도

 

○ 방사선 측정의 정확도를 높이기 위한 방법
- 시료에 대한 계수효율 증가: 기하학적 효율↑ 등
- 백그라운드 계수율 감소: 검출기 차폐, 에너지 선별
- 계수시간 가능한 길게
- 일정 시간 측정 시: (시료+백그라운드) 계수시간과 백그라운드 계수시간을 효율적으로 분배

① 여러 가지 종류의 계측기를 사용한다. - (X) 측정하려는 방사선에 대한 계측 효율이 좋은 계측기를 사용해야 한다.
② 차폐를 하여 자연계수(Background)를 낮춘다. - (O) 옳은 설명
③ 계수시간을 길게 한다. - (O) 옳은 설명
④ 기하학적 효율 등을 크게 하여 전체적인 계수효율을 높인다. - (O) 옳은 설명

 

○ 정확도와 정밀도
- 정확도(Accuracy)
 · 계통오차(Systematic error)
 · 측정치가 참값에 얼마나 가까운지의 정도
 · 원인: 기기의 잘못된 교정, 관측오차, 환경 간섭 등
- 정밀도(Precision)
 · 우연오차/무작위오차(Random error)
 · 반복 관측치 간의 차이 정도
 · 원인: 방사성붕괴의 통계적 현상, 방사선과 물질과의 상호작용의 통계적 현상 등

 

정답: ①

 

문 43) 다음 중 삼중수소의 특성이 아닌 것은?
➀ 삼중수소는 저에너지 베타선만 방출하는 핵종이다.
➁ 체내에 섭취 시 전신, 근육에 침착한다.
➂ 베타선의 최대에너지는 0.18keV로 낮다.
➃ 물리적 반감기는 12.3년이고, 유효반감기는 10일이다.

★ 키워드: 삼중수소

 

○ 삼중수소의 특성
- 순수 베타 방출체 : 베타 최대 에너지 180 keV → 액체섬광계수기로 측정
- 물리적 반감기 12.3년, 유효반감기 10일
- 기체 또는 수증기 상태로 존재
- 호흡, 섭취 및 피부, 상처 등을 통해 체내 침투 → 호흡기 및 방호복 착용 후 취급
- 삼중수소 수증기가 통상 체내흡수 및 피폭 고려 대상 → 삼중수소 수증기 포집 Bubbler로 공기 시료 채취
- 전신이 결정장기

① 삼중수소는 저에너지 베타선만 방출하는 핵종이다. - (O) 베타붕괴하여 질량수 3인 헬륨이 되고 저에너지 베타선을 방출한다.
② 체내에 섭취 시 전신, 근육에 침착한다. - (O) 삼중수소는 전신이 결정장기이다.
③ 베타선의 최대에너지는 0.18 keV로 낮다. - (X) 방출 베타선의 최대에너지는 180 keV이다.
④ 물리적 반감기는 12.3년이고, 유효반감기는 10일이다. - (O) 옳은 설명

 

○ 삼중수소 취급시 주의사항
- 삼중수소는 저에너지 베타선을 방출하므로 일반적인 서베이미터로는 표면오염의 탐지가 어려움 → 조기 오염 발견이 어려움
- 효과적인 오염 탐지법: 수시로 스메어법 이용, 저에너지 베타선에 민감한 서베이미터 이용
- 삼중수소 표지실험시 최소량만을 선택해서 수행
- 삼중수소에 의한 표면오염이나 사용한 찌꺼기 등을 방치하면 공기중 오염 발생(대기중 물분자와 동위원소 교환반응) → 신속한 제염 필요
- 오염물이 C-H 결합형태인 경우: 유기화합물에 의한 오염으로 간주, 적합한 제염법 선택

 

정답: ③

 

문 44) 매질 내를 통과하는 하전입자에 대한 설명 중 가장 맞는 것은?
➀ 에너지 손실률은 전하량에 비례하고 하전입자의 속도에 반비례한다.
➁ 에너지 손실률은 하전입자의 속도에 비례하고 전하량에 반비례한다.
➂ 에너지 손실률은 하전입자의 속도와 전하량에 비례한다.
➃ 에너지 손실률은 하전입자의 속도와 전하량에 반비례한다.

★ 키워드: 저지능

 

하전입자가 물질 속을 진행할 때 단위길이당 잃는 에너지를 ‘저지능(Stopping power)'이라고 한다. 저지능의 단위는 [keV/μm] 등을 사용하며 방사선의 종류와 에너지에 의해 결정된다.

 

① 에너지 손실률은 전하량에 비례하고 하전입자의 속도에 반비례한다. - (O) 옳은 설명
② 에너지 손실률은 하전입자의 속도에 비례하고 전하량에 반비례한다. - (X) 하전입자 속도에 반비례, 전하량에 비례
③ 에너지 손실률은 하전입자의 속도와 전하량에 비례한다. - (X) 속도에 반비례
④ 에너지 손실률은 하전입자의 속도와 전하량에 반비례한다. - (X) 전하량에 비례

엄밀히 따지면 ①번도 잘못된 선지이다. 저지능은 전하량 제곱에 비례, 속도 제곱에 반비례한다. 저지능과 비슷한 개념으로는 방사선생물학에서 사용되는 LET(선에너지전달)가 있다. 저지능과 LET는 비슷하지만 저지능이 방사선측면에서 본 개념이라면 LET는 물질 측면에서 본 개념이다.

 

정답: ①

 

문 45) 0.1 MeV에서 2 MeV 사이의 에너지를 가지는 광자가 물이나 공기와 반응할 경우 가장 많이 일어나는 반응은?
➀ 광전효과(Photoelectric Effect)
➁ 콤프톤 산란(Compton Scattering)
➂ 톰슨 산란(Thomson Scattering)
➃ 쌍전자 생성(Pair Production)

★ 키워드: 광자와 물질과의 상호반응

 

① 광전효과(Photoelectric Effect) - (X)입사 광자 에너지가 0.5 MeV 이하의 저에너지 영역에서 우세하다.
② 콤프톤 산란(Compton Scattering) - (O) 입사 광자 에너지가 0.5 ~ 5 MeV 범위의 중간 에너지 영역에서 우세하다.
③ 톰슨 산란(Thomson Scattering) - (X) 전체 반응의 수% 정도의 적은 비율로 발생하며, 상대적 중요도는 매우 작다.
④ 쌍전자 생성(Pair Production) - (X) 입사 광자 에너지가 1.022 MeV 이상의 범위의 고에너지 영역에서 우세하다.

 

0.1 ~ 2 MeV 범위에서 잘 일어나는 반응은 콤프턴 산란이다.

 

정답: ②

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1. 최초작성(2021. 9.17.)