2019년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

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2019년도 원자력기사 필기 기출 해설(방사선이용 및 보건물리 41~45)

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문 41) 다음 중 의료상 피폭의 범주에 해당하지 않는 것은?
➀ 의사, 의료기사 및 간호사의 피폭
➁ 환자 또는 피검자로서 진료과정에서 받는 피폭
➂ 의학 또는 생물학적 연구를 위한 실험의 대상으로서 지원자가 받는 피폭
➃ 환자의 보호자가 자신이 방사선을 피폭할 것을 인지하고서 환자의 부축이나 간호 등의 사유로 불가피하게 받는 피폭

★ 키워드: 의료피폭

 

의료분야에서 방사선피폭은 악성종양 등을 치료하기 위해 의도적으로 매우 높은 선량을 부과하거나 진료 등의 목적으로 불가피하게 환자가 받는 피폭(②)이다. 이 외에도 의료피폭의 범주에는 환자가 아닌 사람이 피폭을 받는 경우가 있는데, 환자의 간병인이 이해 동의 하에 간병 과정에서 불가피하게 받는 피폭(④), 임산부의 진료과정에서 배태아가 받는 피폭, 의생명연구 대상자로 자원자가 받는 피폭(③)이다. 이들의 피폭은 의료피폭으로 간주하여 선량한도를 적용하지 않지만, 배태아를 제외하고는 적절한 선량제약치가 방호최적화의 조건으로 적용된다. 

① 의사, 의료기사 및 간호사의 피폭 - (X) 의료진이 받는 피폭은 직무피폭이다.

정답: ①

 

문 42) 감마선과 물질과의 상호작용 중 광전효과에 관한 설명으로 옳지 않는 것은?
➀ 광전효과는 비탄성산란이며, 선스펙트럼을 가진다.
➁ 광전효과 단면적은 물질의 원자번호(Z)와 광자의 에너지(E)에 따라 매우 민감하게 변한다.
➂ 광전효과에 의해 방출되는 광전자의 운동에너지는 입사하는 감마선의 에너지와 전자의 결합에너지를 더한 값과 같다.
➃ 광전효과란 입사하는 감마선이 원자의 궤도전자와 반응하여 감마선은 소멸되고 대신 하나의 전자가 그 원자로부터 튀어나오는 반응이다.

★ 키워드: 감마선과 물질과의 상호반응

 

X선 및 γ선 등 광자는 물질과 반응하여 여기 및 전리를 일으킨다. 하전입자와는 달리 광자는 전하를 가지고 있지 않으므로 원자 또는 분자에 쿨롱힘을 미치지는 않는다. 광자는 주로 광전효과, 컴프턴 효과, 전자쌍생성 등의 상호작용을 하면서 흡수, 산란하면서 에너지를 잃고 물질 속을 진행한다.

① 광전효과는 비탄성산란이며, 선스펙트럼을 가진다. - (O) 광전효과는 반응 전·후 감마선의 에너지가 변하는 비탄성산란이며, 불연속적인 선스펙트럼을 가진다.
② 광전효과 단면적은 물질의 원자번호(Z)와 광자의 에너지(E)에 따라 매우 민감하게 변한다. - (O) 광전자 흡수단면적(σ_ph)은 물질의 원자번호(Z)에 비례하고 입사 광자의 에너지에 반비례(σ_ph ∝ Z^5 / E^3.5)한다.
③ 광전효과에 의해 방출되는 광전자의 운동에너지는 입사하는 감마선의 에너지와 전자의 결합에너지를 더한 값과 같다. - (X) 광전자 운동에너지(E_ph)는 입사하는 감마선의 에너지에서 이온화에너지(전자의 결합에너지)를 뺀 값과 같다.
④ 광전효과란 입사하는 감마선이 원자의 궤도전자와 반응하여 감마선은 소멸되고 대신 하나의 전자가 그 원자로부터 튀어나오는 반응이다. - (O) 감마선이 원자 근처를 진행하면서 궤도전자와 반응하여 사라지고, 입사 감마선의 에너지 전부를 궤도전자에 전달하여 광전자로 방출하는 현상을 광전효과이다.

정답: ③

 

문 43) 다음 중 엑스선 이용시설의 차폐시설 설계에 영향을 주는 인자로 옳지 않은 것은?
➀ 가동인자(Work load)
➁ 가동율(Use factor)
➂ 점유도(Occupancy factor)
➃ 방사화(Radio-activation)

★ 키워드: X선 차폐설계

 

X선 차폐는 두 가지 범주(선원차폐 및 구조차폐)를 고려해야 한다. 구조차폐는 사용 X선, 누설 방사선 및 산란 방사선을 차폐하기 위해 X선 튜브와 조사 대상 물체가 위치한 공간을 모두 감싸도록 설계한다. 차폐 목적에 따라 차폐의 형태가  상당히 다를 수 있다. 예를 들어, 연구 목적으로 작은 유기체를 조사하기 위해 사용하는 X선 튜브의 경우, 납으로 된 상자 형태가 된다. 방사선 치료 목적으로 환자를 조사하기 위해 환자가 위치한 방 주위에 설치하는 차폐물의 형태가 될 수도 있다. 구조 차폐는 방사선 강도가 큰 영역 바깥에 있는 점유 구역의 사람들을 보호하도록 설계된다.

 

○ 구조 차폐 요건(NCRP-147 report)
- X선 튜브의 최대 관전압(kV)
- 최대 관전류(mA)
- 가동인자(Workload, W): 주당 밀리암페어-분 단위[mA-min/wk]로 표시되는 X선 발생장치 사용량 측정 단위(①)
- 가동율(Use factor, U): X선(1차 방사선)이 특정 방향(선택된 계산 지점)에 있는 가동인자(시간)의 비율(②)
- 점유도(Occupancy factor, T): 가동 중인 X선 발생장치에서 발생하는 X선속 방향에 사람이 체류하는 시간의 비율(③)

④ 방사화(Radio-activation) - (X)  방사선 조사에 의해 물체가 방사능을 띄게 하는 방사화(Radio-activation)는 X선 차폐설계와 관련이 없다.

정답: ④

 

문 44) 시료의 계수율이 600cpm이고, 백그라운드 계수율이 60cpm일 때 총 계수시간 20분으로 최상의 결과를 얻기 위한 측정시간 배분은?
➀ 시료: 약 13분, 백그라운드: 약 7분
➁ 시료: 약 14분, 백그라운드: 약 6분
➂ 시료: 약 15분, 백그라운드: 약 5분
➃ 시료: 약 16분, 백그라운드: 약 4분

★ 키워드: 최적 측정시간 계산

 

정확도(Accuracy)는 측정값과 참값의 유사성을 나타내는 척도로서, 정밀도와 함께 방사선 계측의 신뢰성에서 중요한 요소이다. 방사선 측정의 정확도를 높이기 위해서는 계수시간을 길게 하는 방법이 있지만 현실적으로 측정시간을 무한정 길게 할 수는 없다. 따라서 측정시간이 일정한 경우 시료의 계수시간과 백그라운드의 계수시간 분배를 최적화하여 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

 

정답: ③

 

문 45) 원자력시설의 사고로 인근 주민이 I-131을 100 MBq 섭취하였다. 이 중 25%는 갑상선에 흡수되고 나머지는 소변으로 배출되었다. I-131의 유효반감기가 8일이라면, 섭취 후 5일 뒤에 남아있는 I-131의 방사능은 얼마인가?
➀ 16.2MBq
➁ 32.4MBq
➂ 48.6MBq
➃ 64.8MBq

★ 키워드: 방사능 계산

 

반감기와 초기값이 주어진 방사능계산 문제이다. 소변으로 배출된 것을 제외하고 체내 흡수된 방사능만을 고려하여 초기 방사능을 계산하면 25MBq이다.

 

5일 뒤 체내 I-131의 방사능은 약 16.2 MBq이다.

 

정답: ①

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1. 최초작성(2020. 6. 7.)
2. 1차수정(202. 9.28.)