6 차시 방사선 피폭과 방사선량

6 차시

방사선 피폭과

방사선량

방사선피폭이란?

• 방사선피폭 = 물체가 방사선 에너지를 흡수하는 것

방사선원 ^{방사선(에너지)}

방사선표지

외부피폭과 내부피폭

외부피폭:

체외에서 오는 방사선에 피폭

내부피폭: 오염된 공기 흡입/음식 취식으로 체내에 섭취된 방사능이 내는 방사선에 피폭

같은 양의 방사선 : 내부피폭이 더 위해도가 크다?

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방사선량이란?

방사선피폭량을 나타내는 척도

• 조사선량(exposure dose)

• 흡수선량(absorbed dose)

• 등가선량(equivalent dose)

• 유효선량(effective dose)

표준상태(기체상태 0℃, 1기압)에서, 광자전자파(X, 𝜸𝜸선) ^{에 의해}

공기의 단위질량당[1㎤의 공기(0.001293g)]

생성된 전하의 양

조사선량(Exposure Dose)

☞ 3 MeV 이하의 광자의 방사선계측기 교정 시 사용

1 R ≈ _{1𝑐𝑐𝑐𝑐} ^{1𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒} _{3 −𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎} = _{1.293 ×10} ^{1𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒} _{−3 𝑔𝑔−𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎}

광자에 의해 공기의 단위질량당 생성된 전하의 양

- 전통적인 단위 - -- -- - - - - - - - - -- 단위 - -- -- - - -

dm X = dQ

𝟏𝟏𝟏𝟏 ∶ 표준상태 𝟏𝟏𝒄𝒄𝒄𝒄^𝟑𝟑 𝟏𝟏. 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟑𝟑 × 𝟏𝟏𝟏𝟏^−𝟑𝟑𝒈𝒈 내에서 만들어지는 이온쌍이 𝟏𝟏 𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆의 전하량을 생성시키는 광자의 방사선량

= 2.58 ×10 ^-4 C/kg

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𝟏𝟏 𝑿𝑿 = 𝟏𝟏 𝑪𝑪

𝒌𝒌𝒈𝒈 = 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟏𝟏 𝟏𝟏

※ 쿨롱(Coulomb) :

전리되는 +,- 한쪽의 전하량

1 R 조사로 공기 1g에 주는 에너지 ?

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• 1 𝑅𝑅 = _{1𝑐𝑐𝑐𝑐} ^{1𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒} _{3 −𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎} = _{1.293 ×10} ^{1𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒} _{−3 𝑔𝑔−𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎}

= _{1.293 ×10} ^{1𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒}

_{𝑔𝑔−𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎} × 1 𝑎𝑎𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑝𝑝𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎

4.8×10

𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 × 1 𝑎𝑎𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑝𝑝𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 ^{34 𝑒𝑒𝑒𝑒} × ^1.6×10 _{1𝑒𝑒𝑒𝑒}

^{𝑒𝑒𝑎𝑎𝑔𝑔}

= 𝟑𝟑𝟖𝟖𝒆𝒆𝟖𝟖𝒈𝒈/𝒈𝒈

• 물질의 단위질량당 흡수된 방사선의 에너지

• 전통적인 단위 : rad

• SI단위 : Gy

dm D = dE

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)

• 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 W_R(ICRP-60) 광자

전자, 뮤온 중성자

- <10 keV - 10-100 keV

- >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)

• 방사선 피폭의 영향은 조직 또는 장기 에 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 W_T(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 E ₅₀ 을 섭취 발생년 선량으로 간주

E(t)

0 시간 t

섭취 후 방사능 붕괴 및 배설로 선량률 감소

예탁유효선량

(Committed Effective Dose) E

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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 10

명 = 10

man-Sv)

집단선량 (Collective Dose)

방사선 관련 용어

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 = 2.58x10-⁴ 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)

방사능 (Radioactivity) : 이온화 방사선을 방출하는 능력

조사선량 (Exposure) : 방사성핵종에서 방출된 방사선이 공기중에서 공기분자를 이온화 시킬수 있는 방사선의 세기를 표현하는 양

흡수선량 (Adsorbed dose) : 피폭한 물질의 단위질량당 흡수되는 방사선의 평균에너지로 방사선과 물질간의 상호작용과 그 영향을 정량적으로 표시 등가선량 (Equivalent dose) : 흡수되는 방사선의 종류와 에너지에 따라, 방사선가중치를 환산하여 나타내는 생물학적 단위

유효선량 (Effective dose) : 방사선 피폭에 의한 인체의 조직가중치를 환산

방사선 관련 용어 정리

• 방사선과 관련한 물리량과 단위

- 물리량 : 시간, 부피, 방사선량 등

• 국제 단위계(SI단위)사용 원칙

필요시 관습적 단위(Conventional Units) 사용

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방사선방호의 양과 단위

국제 단위계(SI)

- International Sys. Of Units, 1960년도에 공식명칭

• 기본단위(Basic Units)

- 7 개의 기본단위 (MKSA단위

양 명칭 기호 적용 년도

길 이 미터(meter) m 1954년

질 량 킬로그램(kilogram) kg 시 간 초(second) s 전 류 암페어(ampere) A

열역학적 온도 켈빈(kelvin) K 1967년 물질의 양 몰(mole) mole 1971년 광 도 칸델라(candela) cd 1954년

• 유도 단위(Derived Units)

- 기본단위에 대수적인 관계식으로 결합 방사선과 관련된 단위로는

양 명 칭 기 호 SI 단위 관습단위

방사능 베크렐(becquerel) Bq sec^{-1 Ci} 흡수선량, 커마 그레이(gray) Gy J/kg rad

등가선량, 유효선량 시버트(sievert) Sv J/kg rem

에너지 : 일을 할 수 있는 능력 (J : 1 N의 힘으로 1m 이동한 일의 양) 𝟏𝟏 𝑱𝑱 = 𝟏𝟏 𝑵𝑵 ∙ 𝒄𝒄 = 𝟏𝟏 𝒌𝒌𝒈𝒈 ∙ 𝒄𝒄^𝟐𝟐/𝒆𝒆𝒆𝒆𝒄𝒄^𝟐𝟐

∗ 𝒄𝒄𝒈𝒈𝒆𝒆 𝒆𝒆𝒖𝒖𝒖𝒖𝒖𝒖 ∶ 𝟏𝟏 𝑱𝑱 = 𝟏𝟏𝟏𝟏^𝟖𝟖𝒆𝒆𝟖𝟖𝒈𝒈

단위의 표기

• 본래 명칭으로 쓸 때는 소문자로 표기 : sievert

• But, 줄여쓸 때는 사람이름에 유래된 건 첫 글자를 대문자로 : Sv

• 단위와 단위 사이는 띄어 쓴다 : J s

• 역수 단위는 혼돈의 우려가 있을 때 정사선(/) : m/s

• 접두기호도 소문자로 쓰는 게 원칙이지만 10

이상 일 때는 대문자 약자로 적는다.

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