7 차시,

방사선 피폭과 방사선량

원자와 원자핵

방사선과 방사능

원자핵반응

방사선피폭과 방사선량

방사성핵종

방사평형

방사선과 물질과의 상호작용

방사선피폭

• 방사선피폭 = 물체가 방사선에너지를 흡수하는 것

방사선원 방사선(에너지)

방사선표지

방사선 피폭

방사선 량

외부피폭과 내부피폭

외부피폭: 체외에서 오는 방사선에 피폭

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

4

방사선량이란?

방사선피폭량을 나타내는 척도

• 조사선량(exposure dose) : • 흡수선량(absorbed dose)

• 등가선량(equivalent dose)

• 유효선량(effective dose)

방사선 피폭

방사선 량

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

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

7

𝟏 𝑿 = 𝟏𝑪

𝒌𝒈= 𝟑𝟖𝟖𝟏 𝑹

※ 쿨롱(Coulomb) :

전리되는 +,- 한쪽의 전하량

1 R 조사로 공기 1g에 주는 에너지 ?

8

• 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

• 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)

- 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

11

- 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

• 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)

• 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)

14

• 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

15

• 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)

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)

16

방사선 관련 용어 정리