KANS

1. 방사선

가. 정의

• 방사선은 공간을 흐르는 에너지이다.
• 방사선은 불안정 원자가 안정 원자로 되면서 방출하는 에너지이다.

나. 종류

• 이온화 능력에 따라 이온화 방사선, 비 이온화 방사선 등으로 분류
  • 이온화 방사선: 알파선, 베타선, 감마선, X선 등
  • 비 이온화 방사선: 가시광선, 자외선 등

• 방사선의 실체에 따라 입자방사선, 전자파방사선 등으로 분류
• 생성 원에 따라 자연방사선, 인공방사선 등으로 분류
  • 자연방사선: 태고 때부터 자연계에 존재하고 있는 지각 방사성원소로부터의 방사선과 우주 방사선
  • 인공방사선: 핵분열 원자로에서 우라늄/토륨 등의 핵분열로 생성되 거나 또는 입자가속기로부터 생성된 방사성원소들로부터 방출되는 방사선(알파선, 베타선, 감마선, 중성자선, X선 등), X선 발생장치로 부터의 X선, 전자가속기로부터의 전자선 등 방사성원자의 종류(방사성 핵종)가 같으면 그 핵종 생성원이 자연이건 인공이건 무관하게 방출 방사선도 같다.

2. 원자, 원자핵

가. 원자

• 세상의 모든 물질은 분자의 집합이고 분자는 원자로 되어있다. 원자는 중앙에 핵이 있고 전자가 그 주위에 있는 구조이다.

나. 원자핵

• 양성자와 중성자로 되어있고 핵속의 양성자수는 그 원자번호와 같다.
  • 원자핵의 질량은 양성자 수와 중성자 수의 합이다.
• 핵종: 원자핵 속의 양성자수와 중성자수에 주목한 핵의 종류를 말한다.
• 동위원소, 방사성동위원소: 핵 속의 양성자 수는 같으나 중성자 수가 같지 않은 핵종을 동위원소라고 하며, 동위원소 중 방사선을 내는 것을 방사성동위원소라고 한다.
  • 수소원자핵은 양성자 1개로 되어있고 그 주변을 전자 1개가 돌며 전기적으로 중성이다. 수소원자핵 속에 양성자 1개와 중성자 2개를 가진 핵종은 3중수소이고 수소와 동위원소의 관계이며 방사선을 내므로 수소의 방사성동위원소이다.

3. 방사성 붕괴 및 방사성 붕괴양식

가. 방사성 붕괴

• 에너지를 과량 갖고 있어서 불안정한 원자인 방사성원자는 그 과량의 에너지를 방사선으로 방출하고 안정한 원자로 돌아간다. 이 과정을 방사성붕괴라고 한다.

나. 방사성 붕괴 양식

• 알파 붕괴: 어미핵종은 알파입자(질량 수=4)를 방출하고 원자번호가 2만큼, 질량 수가 4만큼 각 각 줄어든 딸핵종이 된다.
• 베타 붕괴: 어미핵종은 음전자나 양전자를 방출하고 원자번호가 하나 많거나 적은 원자인 딸핵종 이 된다.
  • 음전자방출;양성자수보다중성자수가많은핵종에서일어남; 중성자(n) → 양성자(p)+음전자(e-)+반중성미자(ν)
  • 양전자방출;양성자수보다중성자수가별로많지않은핵종에서일어남; 양성자(p) → 중성자(n)+양전자(e+)+중성미자(ν)
• 감마 방출: 높은 에너지상태인 방사성원자가 감마선을 방출하고 보다 낮은 에너지상태인 원자로 돌아간다.
  양성자 수가 변동이 없어 원소변환은 일어나지 않는다.

4. 방사능

5. 방사선의 단위

방사선의 조사(노출), 흡수, 피폭의 인체영향 등 각각에 대해 단위가 달리 정해져 있다.

• 조사선량: 조사장에서의 조사선량률 F(R/hr) = Γ×A/r2 , r ; 거리(m), A: 방사선 원의 방사능(Ci), Γ; 조사선량률 정수(R - m2/hr - Ci) SI단위: C/kg,즉,조사받는 물질 kg당의C(쿨롱)
  • 고전적 단위: 조사선량률;시간당뢴트겐;R/hr, 조사선량: 뢴트겐(R), 1 R=2.58×10-4 C/kg
  • 같은 조사량이라도 물질에 따라 흡수선량은 달라진다. 약 1 MeV의 감마선 조사량이 1R 일때 사람이나 물의 흡수선량은 약 1rad이다.
• 흡수선량: 물질1kg에 흡수된 방사선량;SI단위;Gy(그레이).1Gy=1J/kg, 고전적 단위: rad, 1Gy=100rad
• 등가선량(H): 피폭 방사선의 종류에 따른 영향을 고려한 단위 등가선량 H(Sv) = 흡수선량(D)×방사선가중치(WR) WR ;감마선,X선,베타선1,알파선및100keV~2MeV중성자;각20 등
• 유효선량(E): 피폭 방사선의 종류와 피폭 신체부위를 동시에 고려한 선량단위 ; 유효선량 E(Sv) = (등가선량×각 생체조직 가중인자)의 전체 피폭조직에 대한 합계 즉 E(Sv)= ∑T(WT×H) WT;조직 가중 인자, ∑T;피폭된 모든 조직에 대해 합산 WT ;적골수0.12, 방광0.05, 피부0.01, 전신1.0등

6. 핵분열과 원자력발전

• 우라늄-235는 대표적인 핵분열성 원자이다. 일정 질량 이상의 농축된 우라 늄-235에 중성자를 충격하면 핵분열 되어 핵분열생성물(질량수가 99 근처 등 여러 종류의 핵종들)을 만들면서 막대한 에너지를 열과 방사선형태로 내 놓는다. 이 때 2~3 개의 중성자도 새로 발생되며 그것이 또 다른 우라 늄-235원자를 충격하여 핵분열하므로 연쇄핵분열반응이 일어날 수 있다. 이 연쇄반응을 일정한 속도로 조절, 열에너지에 따른 증기압으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 기술이 원자력발전이다.