방사선 면허 문제집 // 제1장 원자력이론 1. 원자핵 물리 (β+선, 전자포획, 90Sr, 제동복사선, 커마(KERMA), 핵원료성 물질)

85. β+선과 물질과의 상호작용에 관한 설명 중 올바르지 않은 것은?

① β+선의 차폐는 같은 에너지의 β-선의 차폐와 똑같은 방법을 적용할 수 있다.

② β+선은 매질속에서 감속되어 소멸방사선을 방출한다.

③ β+선도 제동복사선을 방출할 수 있다.

④ β+선의 공기에 대한 W 값은 알파선과 거의 같다.

 

해설 : ① β+선은 물질내에서 전자와 결합하여 소멸방사선인 감마선을 방출하므로 감마선에 대한 차폐를 고려해야 한다.

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89. 원자핵의 붕괴 및 방사선과 물질과의 상호작용에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

① 베타붕괴 중 β+ 붕괴란 원자핵 속의 양성자가 중성자로 변하여 양전자를 방출하는 것이고 원자번호가 1만큼 감소하게 되며, 이 붕괴가 일어나기 위한 조건으로서 원자핵은 두 개의 전자에 해당하는 잉여 질량 이상을 가지고 있어야 한다.

② 전자포획이라 함은 원자핵 속의 양성자가 궤도전자를 포획하여 중성자로 변하는 현상으로, 이후 연속하여 연속스펙트럼의 중성미자, 특성X선 및 오제전자가 방출될 수 있다.

③ 알파선이나 베타선과 같은 하전 입자는 주로 궤도전자와의 비탄성충돌로써 그 에너지의 대부분을 상실하는데, 이때 여기 또는 전리 현상이 일어나며, 이때 작용하는 힘은 쿨롱(Coulomb)력이다.

④ 알파선의 경로에 따른 전리도의 변화는 알파선의 에너지가 점차 적어짐에 따라 증가하다가 비정의 끝부분에서 피크를 이룬 이후 급격히 떨어지는 바, 이는 비정의 끝 부분에서 가장 많은 에너지를 매질에 전달하게 되는 것을 의미한다.

 

해설 : ② 연속스펙트럼의 중성미자가 아니라, 선스펙트럼의 중성미자이다.

베타 붕괴의 형식에는 다음의 세 가지가 있따.

1) 음전자 방출(β- 붕괴) : 원자핵 속의 n가 p로 변하여 음전자를 방출하고 다른 핵종으로 변하는 것.

(원자번호 1 증가) (n → p + e- + v-)

2) 양전자 방출( β+ 붕괴) : 원자핵 속의 p가 n로 변하여 양전자를 방출하고 다른 핵종으로 변하는 것.

(원자번호 1 감소) (p → n + e+ + v)

3) 전자포획 : 원자핵 속의 p가 궤도전자를 포획하여 n로 변하고 X선을 방출하는 것.

(원자번호 1 감소) (p + e-→ n + v)

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111. 다음의 밀봉선원 중 차폐시의 제동복사선에 가장 주의를 해야 하는 것은?

① 61Ni

② 85Kr

③ 90Sr

④ 147Pm

 

해설 : ③  90Sr은 방사평형상태에 있는 90Y(β선 에너지 : 2.27 MeV)의 에너지가 크기 때문에 제동복사선의 발새엥 유의해야 한다.

 

112. 90Sr은 전자파를 방출하지 않는데도 경우에 따라서는 전자파 방출체처럼 취급한다. 어떤 종류의 방사선 방출 때문인가?
① 오제전자

② 내부전환전자

③ 전자선

④ 제동방사선

 

해설 : ④ 90Sr과 90Y은 영속방사평형을 이루는 대표적인 핵종이다. 90Sr에서 방출되는 β선의 최대에너지는 0

54 MeV, 90Y은 2.27 MeV이다. 고에너지의 β선이 원자번호가 큰 원자핵 주위를 지날 때 전장에 의해 β선의 운동에너지가 약해지면서 제동복사선을 방출하게 된다.

(참고) 90Sr은 대표적인 향골성핵종이기도 한다. 체내에 섭취될 경우 뼈의 성장을 담당하는 골단부에 침착되어 뼈의 성장을 저해하고 골수장해를 유발하여 백혈병으로 발전될 수 있다.

 

158. 90Sr의 방사성핵종을 함유한 물질을 두께 2 mm의 납 용기에 넣어 두었는데 그 외부에서 전자파 방사선이 검출되었다. 그 원인으로 맞는 것은?

① 내부전환

② γ선

③ 제동복사선

④ 오제효과

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155. 간접전리방사선의 커마(KERMA)는 다음의 어느 경우에 흡수선량과 같아지는가?

① 제동복사에 의한 에너지 손실을 무시할 수 있을 때

② 전자평형에 도달했을 때

③ 매질이 균질하며 충분히 클 때

④ 위의 모든 경우에 다 해당

 

해설 : ④ 커마는 매질 내에 분포되는 운동에너지를 의미한다. 커마가 흡수선량과 같아지기 위해서는 에너지가 매질 내에서 모두 흡수되어야 한다. 즉 제동복사에 의한 에너지 손실을 무시할 수 있어야 하고 1차 전자가 생성된 표면 근처의 최대비정 내에서 전자평형이 달성되어야 한다. 1차 전자의 에너지 분포와 비정은 균일해야 하는데 그러기 위해서는 매질이 균일하고 평균 비정보다 훨씬 커야한 한다.

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191. 다음 중 틀린 설명은?
① 어느 장소의 방사선의 강도는 공기를 전리하는 정도를 나타내는 단위로 렌트겐(R)이 있는데, 이 조사선량은 알파선 또는 베타선이 공기 중에 투과하는 경우에 한하여 사용한다. 

② 베크렐(Bq)이라는 단위는 방사능의 세기를 표시하는 단위로서 1초에 1개의 원자가 붕괴할 때 나타나는 방사능의 세기를 1 베크렐이라고 한다.

③ 방사선에너지를 어느 정도 흡수하는가를 표시하는 흡수선량 단위를 그레이(Gray)라고 하며, 1 그레이란 1 kg당 1 Joule의 에너지를 흡수할 때의 흡수 방사선량으로 정의한다.

④ 방사선에 의한 생물학적 영향을 표시하기 위한 단위를 시버트(Sievert)라고 하며, 1 시버트란 감마선의 경우 1 그레이에 의해 인체조직에 나타나는 생물학적 영향이다.

 

해설 : ① 어느 장소의 방사선에 의한 조사(irradiation)의 강도는 공기를 전리하는 정도를 나타내는 단위로 렌트겐이 있는데, 이는 엑스선을 발견한 렌트겐의 이름을 딴것으로서, 기호는 R로 표시하며, 조사선량은 감마선 또는 엑스선의 공기 중에 투과하는 경우에 한하여 사용한다.

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192. 다음 중 핵원료성 물질인 것은?
① 232Th, 238U

② 233U, 235U

③ 235U, 239Pu

④ 233U, 239Pu

해설 : ① 233U나 239Pu 등은 232Th이나 238U 의 핵반응에 의해 생성된다. 이처럼 핵분열이 가능한 물질을 만드는 원료가 되는 물질(232Th, 238U)을 핵원료성 물질이라고 한다.