방사선 이모저모

방사선

물질인 인체와 방사선의 상호작용으로 방사선의 에너지가 인체에 전달되어 결국 방사선에 피폭됩니다. 방사선량은 물리학적으로는 물질의 단위 면적당 통과된 입자 수나 에너지에 따라서 결정되므로 입자 플루언스나 에너지 플루언스로 측정될 수 있습니다. 그러나 이것은 생물학적 효과를 고려하지 않았기 때문에 방사선의학에서는 유용한 측정이라 할 수 없습니다. 방사선의학에서는 방사선에 의해서 발생하는 생물학적 효과를 중요시하므로 생물학적 영향을 평가할 수 있는 방사선량을 기준으로 측정해야 합니다. 이 글에서는 방사선량의 정의와 단위를 알아보겠습니다.  조사선량  조사선량은 1956년 국제 방사선 단위 측정위원회에 의해 도입된 개념으로 말합니다. 광자에 의한 공기에서 전리 능력에 따라서 표시되는 방사선의 양을 의미합니다. ..

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방사선 측정을 위해서는 방사선의 양과 단위에 대해 정확하게 알아야 합니다. 그렇지 않으면 단위의 혼동으로 어느 정도 피폭되어야 인체에 유해한지 정확하게 알 수 없기 때문입니다. 이번 글에선 방사선장에서의 입자나 에너지의 흐름에 대해 알아보고 또한 방사선방호에서 사용되는 양의 개념을 알아봅니다.  방사선 입자의 수  단위시간 동안에 입사된 입자 수를 입자 선속이라고 합니다. 즉, 입자 선속은 시간에 대한 입자 수의 변화율입니다. 입자의 흐름에 대해서 수직인 단면적의 구로 들어오는 입자 수를 입자 플루언스라고 합니다. 또한 시간에 대한 입자 플루언스의 변화율을 입자 플루언스 올 또는 입자 선속 밀도라 합니다.  방사선 에너지  방사선 에너지의 흐름에 대해서 수직인 단면적의 구로 들어오는 에너지를 에너지 플루..

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물질과 물질 사이에 일어나는 반응에는 탄성산란, 비탄성산란, 핵분열, 핵융합이 있습니다. 이 중 하나의 핵이 두 개 이상의 핵으로 나누어지는 과정인 핵분열과 핵과 핵이 융합하여 하나의 핵이 되는 과정인 핵융합에 대해 알아보겠습니다.  핵분열이란?  핵분열은 원자핵이 2개의 비슷한 질량을 가진 조각으로 분리되는 과정입니다. 원자핵의 분열 과정은 액체 방울 모형으로 설명할 수 있습니다. 액체 방울이 자극받아 들뜨게 되면 진동하게 되고, 자극이 충분히 크면 깨지게 됩니다. 원자핵도 들뜬 상태에 있을 때 물방울같이 진동할 수 있습니다. 원자핵은 물방울과 같이 표면장력을 갖지만, 반면에 양성자들 사이의 전기적 반발력으로 깨지려는 힘을 받기도 합니다. 원자핵이 진동으로 인해 구형에서 벗어나서 타원체로 찌그러져 왜곡..

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원자핵에 다른 입자를 충돌시켜 원자핵의 에너지나 핵종을 바꾸는 반응을 핵반응이라고 합니다. 자연 방사성 원소가 발견된 후에도 얼마 동안은 인공적으로 원자핵을 바꾼다는 것은 불가능하다고 생각하였습니다. 그러나 러더퍼드가 인공적으로 핵변환을 일으킬 수 있다는 것을 발견한 후에는 핵변환의 연구가 진행되었습니다. 핵변환은 방사성 붕괴처럼 자발적으로 발생하는 경우가 있고, 다른 원자핵, 입자, 광자 등과의 상호작용으로 핵이 변화하는 유도 핵반응이 일어나는 경우가 있습니다. 핵반응의 결과로부터 핵의 구조를 알아낼 수 있으며, 우주의 진화에서 이들의 역할은 매우 중요합니다. 태양이나 다른 별들 속에서의 핵반응은 우주의 모든 에너지의 근원이 됩니다. 또 한 핵반응에 의해서 얻어진 생성 핵은 대부분 인공방사성 원소로서 ..

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중성자선은 방사선 중 비하전 입자선의 가장 대표적인 예로 물질과 상호작용하여 여러 반응을 일으킵니다. 다만 전하를 갖고 있지 않기 때문에 알파선, 전자선, 베타선 등 여러 하전입자선과는 상호작용하는 방식이 다르게 됩니다. 이번 시간에는 중성자가 물질과 어떻게 상호작용하는지와 중성자의 단면적이 상호작용에 어떤 영향을 주는지를 알아봅시다.  중성자와 물질의 상호작용  중성자는 전하를 갖지 않기 때문에 물질을 직접 전리나 들뜸을 일으킬 수 없습니다. 전리나 들뜸에 의해서 에너지를 잃지 않으므로 동일 에너지의 하전입자보다 투과력이 강합니다. 한편 중성자는 에너지가 낮아도 양전하인 원자핵에 방해되지 않고 원자핵과 직접 충돌하여 핵과 반응을 일으킬 수 있습니다. 중성자선은 물질의 궤도전자와는 거의 작용하지 않고 핵..

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중성자선과 물질과의 상호작용은 베타선과는 전혀 다릅니다. 중성자는 전하를 띠지 않으므로 쿨롱력이 작용하지 않아 다른 입자들에 비해서 쉽게 원자핵과 상호작용 할 수 있습니다. 따라서 원자를 전리시키지 않고 원자핵의 산란이나 흡수반응이 일어나는데, 중성자의 속도에 따라 물질과의 상호작용이 크게 달라집니다. 중성자의 에너지가 매우 큰 경우는 표적 물질의 원자핵을 쪼개기도 합니다.  중성자 선원  중성자의 발생원으로는 방사성 동위원소, 입자가속기 또는 원자로가 이용됩니다. 이들 중 어느 것을 이용해도 중성자는 반드시 핵반응에 의해서 얻어지는 것입니다. 다시 말하면 방사성 동위원소에서 방출되는 방사선에 의한 핵반응, 입자가속기에서 가속된 하전입자에 의한 핵반응 및 원자로에서의 핵분열에 의해서 자유중성자를 얻을 수..

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베타선은 방사성 원소가 핵붕괴 할 때 핵 내부로부터 방출되는 고속의 전자선으로서 베타 플러스 선과 베타 마이너스 선이 있습니다. 그러나 일반적으로 전자선이라 불리는 것은 핵 외부의 전자를 인공적으로 가속하여 얻은 것입니다. 상대적으로 가벼운 하전입자선인 베타선(전자선)은 무거운 하전입자선과는 달리 핵과의 비탄성산란에 의한 에너지 손실도 무시할 수 없습니다. 따라서 이 글에서는 베타선의 전리, 들뜸, 탄성산란 및 비탄성산란에 관해서 설명합니다.  베타선의 전리와 들뜸에 관하여  알파선의 경우와 마찬가지로 베타선도 궤도전자와 작용하여 전리와 들뜸을 일으켜 에너지를 잃습니다. 물질 속에 입사된 전자는 직진하지 않고, 궤도전자와 충돌하여 방향이 편향됩니다. 전자가 물질 속을 통과할 때 직접 이온을 만들기도 하고..

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물질에 영향을 주는 방사선에는 비하전 입자선과 하전입자선으로 나눌 수 있습니다. 그중에서 하전입자선은 여러 종류가 있습니다. 대표적으로 알파선, 베타선, 전자선 등이 있는데 그중 가장 무거운 하전입자선인 알파선의 물질 투과 능력과 탄성산란에 대하여 써보겠습니다.  물질 투과 능력  하전입자의 물질 투과 능력은 저지능이나 비정으로 표시합니다.선저지능이란 하전입자가 물질 내에서 주행한 단위 길이당 잃어버린 에너지를 의미합니다. 선저지능의 종류에는 충돌 선저지능과 복사 선저지능이 있고, 둘을 합친 것을 전체 선저지능이라 합니다. 충돌 선저지능이란 하전입자가 물질 내에서 궤도전자와 충돌하여 전리나 들뜸에 의한 단위 길이당 손실에너지를 의미하며, 복사 선저지능은 하전입자와 원자핵과의 작용에서 기인한 제동복사에 의..