제1장 원자력이론 - 01 원자핵 물리 (1)

13. 다음 중 틀린 것은?

1. 전자평형상태하의 주어진 공기 체적 내에서 감마선의 상호작용에 의해 생성되는 이온쌍의 수는 조사선량에 비례한다. 
2. 선에너지전달이란 어떤 매질 내에서 하전입자가 단위거리당 잃은 에너지를 의미한다. → 선에너지전달이란 어떤 매질내에서 하전입자의 충돌로 인해 단위 거리당 전달된 에너지이다.
3. 공기중 알파선은 1 MeV당 0.3~2.5 ㎝ 정도 거리를 직선으로 간다.
4. 알파선의 전리도는 운동에너지가 점차 적어짐에 따라 증가하다가 비정의 끝부분에서 피크를 이룬 이후 급격히 떨어지는 바, 이는 비정의 끝 부분에서 가장 많은 에너지를 매질에 전달하게 되는 것을 의미한다.

 

14. 다음 원자질량단위(atomic mass unit, u) 및 질량-에너지 사이의 관계식 설명에서 잘못된 것은?

1. 1u는 중성상태의 12C 원자 1개 질량의 1/12로 정의한다.
2. 1u = 1.66 x 10^-27 kg이다.
3. 235U의 원자질량은 235u이다.
4. 1u는 약 931.5 MeV의 에너지에 해당한다.

• 탄소원자 1mole의 질량은 12g이고 이때 원자수는 아보가드로수(NA) 만큼 존재하므로
• 1u = 12C/12 = (12g/NA)/12 = 1.66 x 10^-27 kg
• 235U의 원자질량은 약 235.044u이다.
• 1u는 약 931.5 MeV의 에너지에 해당한다.

 

33. X선과 γ선의 차이

	X선	γ선
발생원	원자	핵
스펙트럼 분포	연속	선

 

78. 다음의 연결에서 직접 관련이 없는 것은?

1. β-붕괴 - 내부전환전자 (X)
2. β-선 - 중성미자
3. X선 - 원자준위
4. γ선 - 원자핵준위

• 내부전환전자는 불안정한 원자핵에서 방출되는 γ선이 에너지를 궤도전자에 주어 전자를 튀어나가게 하는 현상이다.

 

79. 63Zn에서 63Cu으로의 β+붕괴가 가능한지 여부와 Qβ+ 값은? 

단, 63Zn = 62.933 amu, 63Cu = 62.9298 amu 이다.

• Q β+ = (MX - MY - 2me)c^2
• = (62.933u - 62.9298u) x 931.5 MeV/u - 1.022 MeV
• 1.96 MeV > 0
• 양전자를 방출하기에 에너지가 충분하지 못한 경우 → EC

 

80. 다음 중 옳은 것끼리 연결된 것은?

1. α붕괴시에는 원자번호 2 감소, 질량수 4 감소한다.
2. β+붕괴시에는 원자번호는 1 증가한다.
3. γ붕괴시에는 원자번호나 질량수에는 변화가 없다.
4. 궤도전자 포획시에는 원자번호 1 증가한다.

• β+붕괴나 궤도전자 포획시에는 원자번호는 1 감소한다.

 

82. 다음 설명 중 올바른 것으로 연결된 것은?

1. β+붕괴와 EC의 핵자변화는 같다.
2. EC가 일어나면 원자는 여기상태가 된다.
3. EC 후에는 반드시 β+붕괴를 한다.
4. EC 후 Auger effect가 일어날 수 있다.

 

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.

• β+선은 물질내에서 전자와 결합하여 소멸방사선인 감마선을 방출하므로 감마선에 대한 차폐를 고려해야 한다.

 

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

1. 베타붕괴 중 β+ 붕괴란 원자핵속의 양성자가 중성자로 변하여 양전자를 방출하는 것이고 원자번호가 1 만큼 감소하게 되며, 이 붕괴가 일어나기 위한 조건으로서 원자핵은 두 개의 전자에 해당하는 잉여 질량 이상을 가지고 있어야 한다.
2. 전자포획이라 함은 원자핵속의 양성자가 궤도전자를 포획하여 중성자로 변하는 현상으로, 이후 연속하여 연속스펙트럼의 중성미자, 특성X선 및 오제전자가 방출될 수 있다.
3. 알파선이나 베타선과 같은 하전입자는 주로 궤도전자와 비탄성충돌로써 그 에너지의 대부분을 상실하게 되는데, 이때 여기 또는 전리 현상이 일어나며, 이때 작용하는 힘은 쿨롱(Coulomb)력이다.
4. 알파선의 경로에 따른 전리도의 변화는 알파선의 운동에너지가 점차 적어짐에 따라 증가하다가 비정의 끝부분에서 피크를 이룬 이후 급격히 떨어지는 바, 이는 비정의 끝 부분에서 가장 많은 에너지를 매질에 전달하게 되는 것을 의미한다.

• 연속스펙트럼의 중성미자가 아니라, 선스펙트럼의 중성미자이다.

 

90. 다음 중 옳지 않은 것은?

1. 내부전환과 오제효과의 차이점은 발생원이다.
2. 핵이성체 전이와 γ붕괴는 특정한 에너지를 방출한다.
3. EC와  β+붕괴는 원자번호가 1감소하는 붕괴이다.
4. β-선과 β+선은 원자의 궤도에서 나오는 전자의 흐름이다.

• β-붕괴와 β+붕괴는 핵에서 발생되는 방사선으로 전자와 동일한 특성을 가진다.

 

92. 어떤 β선원을 다음 재료로 제작된 용기에 봉입하였을 떄 제동방사선의 발생률이 큰 순서로 나열한 것은?

• 납 - 철 - 알루미늄 - 플라스틱
• 원자번호가 클수록 제동복사 비율이 크다.

 

148. 전자와 물질과의 상호작용 결과와 관계 없는 것은?

1. 특성X선의 발생
2. 저지X선의 발생
3. 소멸
4. 전자쌍생성 → 1.022 MeV 이상의 광자

 

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

1. 제동복사에 의한 에너지 손실을 무시할 수 있을 때
2. 전자평형에 도달했을 때
3. 매질이 균질하여 충분히 클 때
4. 위의 모든 경우에 다 해당

• 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 균질하고 평균 비정보다 훨씬 커야만 한다.

 

156. 하전입자(α선, β선, 양자선, 이온 등)의 물질 투과 또는 흡수할 때 주로 나타나는 상호작용이 아닌 것은?

1. 원자 또는 분자의 여기
2. 원자 또는 분자의 이온화
3. 핵이 가진 전기장에 대한 탄성산란
4. 특성 엑스선으로 에너지 변환

• 하전입자(α선, β선, 양자선, 이온 등)의 물질 투과 또는 흡수할 때 주로 ① 원자 또는 분자의 여기, ② 원자 또는 분자의 이온화, ③ 핵이 가진 전기장에 대한 탄성산란, ④ 제동복사선으로 에너지 변환 과정을 가지고 있다. 이러한 에너지 손실의 대부분은 여기와 전리에 기인한 것이지만 탄성산란과 제동복사선 방출도 무시할 수 없는 요인이다.

 

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

1. 내부전환
2. γ선
3. 제동복사선
4. 오제효과

 

166. 핵반응 10B + 4He → 1H + 13C 에 관한 다음 서술 중 옳은 것은?

1. 반응 전·후에 질량의 합이 보존된다.  → 핵자수
2. 반응 전·후에 운동에너지의 합이 보존된다.  → 에너지의 합
3. 반응 전·후에 에너지의 합이 보존된다.
4. 4He가 입사해서 1H를 방출시키므로 전하보존법칙은 성립되지 않는다. → 전하가 보존된다.

• 핵반응의 법칙
• 1) 전체 핵자수는 보존된다.
• 2) 전하가 보존된다.
• 3) 에너지의 합이 보존된다.
• 4) 반응 전·후의 운동량의 합이 보존된다.