원핵반응 피폭과 방사선량 -...
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7 차시,
방사선 피폭과 방사선량
원자와 원자핵
방사선과 방사능
원자핵반응
방사선피폭과 방사선량
방사성핵종
방사평형
방사선과 물질과의 상호작용
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방사선피폭
• 방사선피폭 = 물체가 방사선에너지를 흡수하는 것
방사선원 방사선(에너지)
방사선표지
방사선 피폭
방사선 량
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외부피폭과 내부피폭
외부피폭: 체외에서 오는 방사선에 피폭
내부피폭: 오염된 공기 흡입/음식 취식으로 체내에 섭취된 방사능이 내는 방사선에 피폭
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방사선량이란?
방사선피폭량을 나타내는 척도
• 조사선량(exposure dose) : • 흡수선량(absorbed dose)
• 등가선량(equivalent dose)
• 유효선량(effective dose)
방사선 피폭
방사선 량
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표준상태(기체상태 0℃, 1기압)에서,
광자전자파(X, 𝜸선) 에 의해
공기의 단위질량당[1㎤의 공기(0.001293g)]
생성된 전하의 양
조사선량(Exposure Dose)
☞ 3 MeV 이하의 광자의 방사선계측기 교정 시 사용
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1 R ≈1𝑒𝑠𝑢
1𝑐𝑚3−𝑎𝑖𝑟=
1𝑒𝑠𝑢
1.293 ×10−3𝑔−𝑎𝑖𝑟
광자에 의해 공기의 단위질량당 생성된 전하의 양
- 전통적인 단위 : R(Roentgen)
- SI단위 : X(C/kg)
dm
dQX
𝟏𝑹 ∶ 표준상태 𝟏𝒄𝒎𝟑 𝟏. 𝟐𝟗𝟑 × 𝟏𝟎−𝟑𝒈 내에서 만들어지는 이온쌍이 𝟏 𝒆𝒔𝒖의 전하량을 생성시키는 광자의 방사선량
= 2.58 ×10-4 C/kg
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𝟏 𝑿 = 𝟏𝑪
𝒌𝒈= 𝟑𝟖𝟖𝟏 𝑹
※ 쿨롱(Coulomb) :
전리되는 +,- 한쪽의 전하량
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1 R 조사로 공기 1g에 주는 에너지 ?
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• 1 𝑅 =1𝑒𝑠𝑢
1𝑐𝑚3−𝑎𝑖𝑟=
1𝑒𝑠𝑢
1.293 ×10−3𝑔−𝑎𝑖𝑟
= 1𝑒𝑠𝑢
1.293 ×10−3𝑔−𝑎𝑖𝑟×
1 𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑖𝑟
4.8×10−10𝑒𝑠𝑢×
34 𝑒𝑣
1 𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑖𝑟×
1.6×10−12𝑒𝑟𝑔
1𝑒𝑣
= 𝟖𝟕𝒆𝒓𝒈/𝒈
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• 물질의 단위질량당 흡수된 방사선의 에너지
• 전통적인 단위 : rad
• SI단위 : Gy
dm
dED
1Gy = 1J/kg = 100rad
조사선량은 광자가 공기에 입사되는 경우에만 적용가능
흡수선량은 모든 종류의 방사선이 모든 물질에 입사 경우
1R = 0.876 rad [공기] = 0.95 rad [인체조직] (1R ≒ 1rad)
흡수 선량(Absorbed Dose)
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- 간접 전리방사선(광자 및 중성자)에 의해 물질의 단위 질량당(dm)
방출되는 모든 하전 입자의 초기에너지의 합
※ 하전입자가 충돌에 의하여 잃는 에너지(이온화손실)는 물론
제동복사로 방출되는 에너지(충돌손실), 물질내에서는 2차과정에 의한 Auger 전자의 에너지도 포함
- 방사선효과를 일으킬 수 있는 잠재능력을 나타내는 양
trtrdm
dK
[Gy, J/Kg]
dx
광자
e
dx를 이탈하여 에너지를 잃거나 제동복사를 통해 에너지를 잃을 수 있다
K D
하전입자
(Kinetic Energy Released per unit Mass)
커마 [kerma] K
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- kerma와 흡수선량이 같아지는 조건
관심체적 내에서 하전입자평형이 성립하고
제동복사에 의한 하전입자의 에너지 손실을
무시할 수 있을 때
tissuetissue KD
※ 하전입자평형(전자평형)
공동 벽(관심체적 밖)에서 발생하는 하전입자가 공동(관심체적) 내로 들어오는 양과
공동(관심체적) 내에서 생성된 하전입자가 공동벽에 흡수되어 에너지를 잃는 양이 평형을 이루는
상태
[하전입자(전자)평형 조건] - 일차방사선장이 균질해야 한다 - 관심체적의 두께가 생성된 하전입자의 최대 비정 보다 조금 큰 경우 성립 - 3 MeV 이하의 광자에 대하여 성립한다
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• 같은 흡수선량도 방사선 종류와 에너지에 따라 생물학적 작용력 차이 :
방사선가중치로 보정
Sv(sievert, 1 Sv = 1 J/kg),
(1 Sv = 100 rem)
방사선 및 에너지 범위 WR(ICRP-60)
광자 전자, 뮤온 중성자 - 100 keV ~ 2 MeV - >2 MeV ~ 20 MeV - >20 MeV 양자 > 2 MeV 알파
1 1
5 10 20 10 5 5
20
ICRP 103에서 가중치 변경, 국내법제화 준비중 1) 양성자 : 5 ⇒ 2 2) 중성자 - 1MeV 이하에선 절반
등가 선량(Equivalent Dose)
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• 방사선 피폭의 영향은 조직 또는 장기에
따라 다름
• 동일 등가선량에서도 인체 조직에 따라
위험 차이:
- 조직별 위험도가중치를 부여하여
전신 총합
Sv(sievert, 1 Sv = 1 J/kg),
(1 Sv = 100 rem)
조직 , 장기 WT(ICRP-60)
생식기 적골수
폐 직장 위
갑상선 유방 방광 간
기타조직
0.20 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
ICRP 103에서 가중치 변경, 국내법제화 준비중 1) 생식선 : 0.20⇒0.08 2) 유방 : : 0.05⇒0.12 3) 방광, 갑상선, 간 : 0.05⇒0.04
유효선량 (Effective Dose)
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• 체내 섭취된 방사능으로 인한 생애(50년)
누적 유효선량
• 관리 편의를 위해 E50을 섭취 발생년 선량으로 간주
E(t)
0 시간 t
섭취 후 방사능 붕괴 및 배설로 선량률 감소
예탁유효선량 (Committed Effective Dose) E50
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• 특정 관심 그룹 사람들의 총 선량 – G병원 영상의학과 직원 연간 집단선량 – 후쿠시마 사고로 인한 도쿄시민 집단선량 – 방호계획, 포괄적 리스크 평가에 사용
• 단위: man-Sv
• 대규모집단의 사소한 평균선량에 적용은 부적절 • (예: 0.1mSv x 108명 = 104 man-Sv)
집단선량 (Collective Dose)
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구 분 SI 단 위 종래단위 환 산
방사능 베크럴(Bq) 큐리(Ci) 1 Ci = 3.7x1010 Bq
방
사
선
량
조사선량 쿨롱/킬로그램 렌트겐 (R) 1 R = 2.58x104 C/kg
흡수선량 그레이 (Gy) 라드 (rad) 1 rad = 0.01 Gy
1 Gy = 100 rad = 1 J/kg
등가선량 시버트 (Sv) 렘 (rem) 1 rem = 0.01 Sv
1 Sv = 1 J/kg 유효선량 시버트 (Sv) 렘 (rem)
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방사선 관련 용어 정리