2015년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

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2015년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

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문 41) 6 MeV 알파입자가 자신의 에너지를 모두 잃고 정지하였다면 이론적으로 반치폭(full width half maximum)은 약 얼마인가? 단, W값은 30eV, Fano factor는 0.1 이다.
➀ 10 keV
➁ 20 keV
➂ 30 keV
➃ 40 keV

★ 키워드: 반치폭

 

방사선의 에너지, W value, 및 Fano factor로 반치폭(FWHM)을 계산할 수 있다. 문제에서 주어진 값을 이용하여 계산할 수 있는 것은 에너지분해능(Resolution)이므로, 반치폭 및 에너지분해능 계산식 이렇게 두 가지를 이용해야 한다.

 

○ 반치폭(Full Width Half Maximum; FWHM)

- 반치폭 : 가우시안 분포(Gaussian distribution)의 표준편차와 관련이 있는 값

- FWHM = 2.35σ

○ 에너지 분해능(Energy Resolution; R)

- 방사선 계측의 목적: 대개 입사 방사선의 에너지를 측정(Radiation Spectroscopy)하는 것

- 정확한 측정을 위해서 계측기는 매우 인접한 에너지를 지닌 두 개의 단일 에너지원으로부터 전체 에너지 펄스를 분해할 수 있어야 함

- R = FWHM / H0

 

다시 문제로 돌아가서, 위에서 구한 에너지분해능 식은 다음과 같다.

문제 조건의 Fano factor 0.1, 알파선 에너지 6MeV, W값 30eV를 식에 대입하면, 계산된 반치폭은 10keV임을 알 수 있다.

 

정답: ①

 

문 42) 방사선의 생물학적 영향에 대한 설명 중 틀린 것은?
➀ 분화정도가 낮은 세포가 방사선 감수성이 높다.
➁ 동일 선량일 경우 전신조사에 비해 국부조사는 반치사선량(LD50(30))이 낮아진다.
➂ 혈중 산소 분압이 높은 조건하에서 조사하면 반치사선량(LD50(30))이 낮아진다.
➃ 선량율이 높아지면 반치사선량(LD50(30))이 낮아진다.

★ 키워드: 방사선의 생물학적 영향

 

① 분화정도가 낮은 세포가 방사선 감수성이 높다. - (O) 형태적, 기능적으로 분화 정도가 낮은 세포는 방사선 감수성이 높다.

○ 방사선 감수성이 높은 세포

- 유사분열율이 높은 세포

- 분열 과정이 긴 세포

- 형태적, 기능적 분화 정도가 낮은 세포

- 어리고 연약한 세포

② 동일 선량일 경우 전신조사에 비해 국부조사는 반치사선량(LD50(30))이 낮아진다. - (X) 반치사선량이 낮아진다는 것은 그만큼 치명적이고 위험하다는 것을 의미한다. 동일 선량의 경우 전신조사의 경우가 국부조사보다 반치사선량이 낮다.

③ 혈중 산소 분압이 높은 조건하에서 조사하면 반치사선량(LD50(30))이 낮아진다. - (O) 산소 농도가 높은 경우 방사선 장해가 커진다.

④ 선량율이 높아지면 반치사선량(LD50(30))이 낮아진다. - (O) 선량율이 높아지면 반치사선량이 낮아지며 더 위험하다.

 

정답: ②

 

[Quiz]
⑤ 온도가 높아지면 반치사선량이 낮아진다. (O/X)

→ 답은 ‘O’. 일반적으로 온도가 높아지면 반치사선량은 낮아진다.

 

문 43) 기체 충전형 검출기의 출력펄스 크기에 영향을 미치는 인자에 대한 설명 중 틀린 것은?
➀ 검출기의 크기 및 충전 기체의 밀도가 클수록 이온쌍이 많이 발생한다.
➁ 입사 방사선의 양 및 에너지가 클수록 이온쌍이 많이 발생한다.
➂ 고유이온화도가 작은 방사선이 이온쌍을 많이 발생한다.
➃ 인가전압이 클수록 이차 이온화작용에 의하여 이온쌍이 많이 발생한다.

★ 키워드: 기체 충전형 검출기

 

기체 충전형 검출기의 출력 펄스를 크게 하기 위해서는 방사선이 계측기에 입사해서 많은 전하 전달자(이온쌍)을 발생시켜야 한다. 따라서 검출기 내 이온쌍이 많이 발생하기 위한 조건으로 알맞지 않은 선지가 답이 된다.

 

① 검출기의 크기 및 충전 기체의 밀도가 클수록 이온쌍이 많이 발생한다. - (O) 검출기 크기가 크고, 충전 기체의 밀도가 크다면 그만큼 방사선이 충전 기체와 많이 반응하기 때문에 생성 이온쌍 수가 늘어납니다.

② 입사 방사선의 양 및 에너지가 클수록 이온쌍이 많이 발생한다. - (O) 옳은 선지

③ 고유이온화도가 작은 방사선이 이온쌍을 많이 발생한다. - (X) 고유이온화도는 비전리(Specific Ionization)와 같다. 하전입자가 물질 내를 진행할 때 단위 길이 당 생성하는 이온쌍의 수인 비전리가 클수록 이온쌍이 많이 발생한다.

④ 인가전압이 클수록 이차 이온화작용에 의하여 이온쌍이 많이 발생한다. - (O) 특성 곡선을 살펴보면 인가전압이 증가할수록 이온쌍이 증가함을 확인할 수 있다.

정답: ③

 

문 44) 1 MeV의 감마선을 납으로 차폐하여 차폐전 세기의 1/8로 줄이기 위하여 약 2.58cm의 두께가 필요하다고 한다. 납은 선 감쇄계수는 얼마인가? 단, 축적 인자는 무시한다.
➀ 1.101cm-1
➁ 0.806cm-1 
➂ 0.631cm-1
➃ 0.453cm-1

★ 키워드: 방사선 차폐체 두께 계산

 

방사선의 강도, 차폐체 두께, 축적인자, 감쇄계수를 이용한 간단한 계산문제.

 

문제에서 주어진 조건을 이용하여 감쇄계수를 계산하면 다음과 같다. 

정답: ②

 

문 45) 방사성 시료의 계측 시 최소검출방사능(MDA)을 낮추기 위한 방법으로 알맞은 것은?
➀ 측정시간을 길게 시료의 양은 작게 한다.
➁ 측정시간을 짧게 시료의 양은 작게 한다.
➂ 측정시간은 길게 시료의 양은 많이 한다.
➃ 측정시간은 짧게 시료의 양은 많이 한다.

★ 키워드: 최소검출방사능(MDA)

 

최소검출방사능(Minimum Detectable Activity; MDA)이란, 실제로 검출 가능한 방사능의 최소값으로, 방사능 계측기, 시료량, 회수율, 계측 시간 등의 계측 조건에 따라 결정되는 값이다.

 

최소검출방사능을 낮추기 위해서는 위 식의 분모항을 증가시키고, 분자항을 감소시켜야 한다. 선지를 살펴보면 측정시간(t)과 시료의 양(S)이 변수이므로 측정시간은 길게 시료량은 많이 해야 한다.

 

정답: ③

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(현재글) 2015년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

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1. 최초작성(2020.12. 9.)
2. 1차수정(2021. 9.22.)