방사선교육 방사선의 활용, 이용분야 실례, 장해방어 실무 한국원자력연구원 정읍 방사선과학연구소.

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1 방사선교육 방사선의 활용, 이용분야 실례, 장해방어 실무 한국원자력연구원 정읍 방사선과학연구소

2 목 차 방사선 활용역사 I 방사선이용분야 소개 II 방사선장해방어실무 III

3 방사선의 발견 방사선의 활용 1895 : Roentgen, X-ray 발견
1896 : Bacqurel, U 광석에서 방사능 발견 1898 : Curie, Ra에서 α-선 방출 현상 발견 Roentgen

4 1900년 ~ 1950년 (천연 RI 및 X-ray 사용) 방사선의 활용역사(2)
특히 `30 ~ `50년대에 급속한 증가 평균 방사능 : 수 mg ~ 수십 mg (수십 MBq ~ 수백 MBq)

5 1950년 ~ 1960/70년 (인공 RI 및 방사선 사용) 방사선의 활용역사(3)
의료용 : Ra Co-60, Cs-137, Sr- 90 등으로 대체 산업용 : gauging, irradiation, radiography 등 연구용 : 수백 mg의 Ra- 226 (기기 교정용 등)

6 1960/70년 ~ 현 재 방사선의 활용역사(4) 대용량화, 다양화, 일반화 방사선 안전규제 제도의 수립
RI 수입(장치) : 1,128억원, (2000년) RI 생산 : 10억원 방사선 안전규제 제도의 수립

7 원자력 G5 국가안보·국민복지·경제발전 원자력기술의 양대 축 방 원 사 자 선 력 융 에 합 너 기 지 술 원자력발전
해수담수화 수소생산 지역난방 등 산업/환경 분야 생명산업 분야 의학적 이용 BT/NT/IT/ET 등의 기반 국가안보·국민복지·경제발전

8 [ 한·미·일 GDP 대비 방사선이용 경제규모 비교 ]
방사선 산업 및 이용현황 [ 한·미·일 GDP 대비 방사선이용 경제규모 비교 ] 구분 미국(’97년) 일본(’97년) 한국(’03년) 방사선이용 경제규모 142조 8천억원 62조 4천억원 5조 9천억원 GDP 대비 1.4 % 1.2 % 0.82 % [ 한·미·일 방사선산업현황 비교 ] 구분 미국(’00년) 일본(’00년) 한국(’01년) 발전 / 비발전 20:80 46:54 90:10 투자주체 민간 > 정부 민간 = 정부 민간 < 정부 기술·산업현황 세계시장 주도 기술 성숙화 기반조성 및 도약기

9 Radiography Techniques Industrial Gamma and X-ray Radiography (NDT)
이용원리 방사선을 시료에 투과 - 필름 기록, 영상 방사선원 Ir-192 : 1 ~ 10TBq (steel ~ 60 mm) Co-60 : 1 ~ 100TBq (steel ~ 150 mm) 방사선발생장치 X-ray : 수백 kV ~ 8 MV

10 Medical Dignostic Radiography
이용원리 방사선을 신체에 투과하여 필름으로 기록 또는 영상으로 나타냄 방사선원 I-125, Am-241 : 4 ~ 20 GBq X-ray : 30 ~ 130 kV 사용분야 모든 범위의 방사선 사진 또는 형광 투시 치아, 팔다리 등의 진단 영상 방사선 방호 (C) Shutter 장치 및 사용표시 설비 필요 환자 및 의료진 모두 방사선 안전관리 고려 Beam 방향 및 폐기선원 관리에 주의

11 Neutron Radiography 이용원리 방사선원 열중성자 시료에 투과 낮은 원자번호 물질에 대한 열중성자의 산란 또는
중성자 흡수단면적이 큰 물질에 의한 흡수 현상 필름으로 기록 방사선원 Cf- 252 : 100μg ~ 10 mg 연구로 열중성자 X-ray 투과검사 결과 중성자 투과검사 결과

12 Photon Switching (Level Gauge etc.)
이용원리 방사선원, 검출기 반대방향에 위치 투과방사선강도- ion chamber, NaI detector 준위 측정 방사선원 Co-60, Cs-137, Am-241 : 1 ~ 80 GBq X-ray : 수십 ~ 수백 kVp 사용분야 can 또는 병 내용물의 적정성 확인 대형 탱크의 내용물 공정관리 (수용액, 액체연료 등) 방사선 방호 (B) Shutter 장치 및 사용표시 설비 필요 휴대용 경우 shutter 개방 방지 장치 필요 용기내에 설치하는 경우 내용물에 의한 선원 손상 주의

13 X-ray Fluorescence 이용원리 방사선원 사용분야 방사선 방호 (C)
저 에너지 방사선 조사 - 시료 형광 엑스선 여기 엑스선 에너지 및 강도 측정- 내부 성분 및 수량 확인 방사선원 Fe-55, Co- 57, Gd-153·Pu-238, Am-241 : 40 MBq ~ 40 GBq X-ray : 40 ~ 60 kVp (20 ~ 60 mA) 사용분야 생산관리를 위한 화학 분석 합금성분 분석, 야외에서 원광 분석 방사선 방호 (C) 장비제작 기술의 발달로 고유 안전성 양호 선원 노출방지 등 선원 관리에 주의

14 Electron Capture 이용원리 방사선원 사용분야 방사선 방호 (C)
Gas chromatography column 가스 통과 β-선원이 내장된 ion chamber에서 ion화 시료gas통과 chamber내 이온화전류 감소량 측정, 정성/정량 분석 방사선원 Ni-63 (400 MBq), H-3 (250 GBq) 사용분야 유기수은, 염소계 잔류농약 등 측정 수중 및 대기중의 오염물질 측정 방사선 방호 (C) 제작기술 발달로 안전성 양호 미봉인 선원이므로 장비내 축적 우려 (정기적 청소 및 검사)

15 Transmission Gauge 이용원리 방사선원 사용분야 방사선 방호 (B) 방사선원과 검출기를 서로 반대 방향에 설치
방사선원과 검출기를 서로 반대 방향에 설치 통과시료의 방사선 흡수율 측정 시료의 두께 또는 밀도(것보기) 측정 방사선원 Kr-85, Cs-137, Pm-147, Tl-204, Am-241 : 4 MBq ~ 40 GBq X-ray : 수백 kV 사용분야 플라스틱, 종이, 얇은 철판, 유리, 고무, 직물 등의 두께 측정 궐련의 담배량 측정 방사선 방호 (B) Shutter 장치 및 사용표시 설비 필요 선원접근 제한 및 안내판 설치 사용 및 선원 교환시 선원의 손상 방지에 주의

16 Beta Backscatter Gauge
이용원리 방사선원 과 검출기 같은 방향에 설치 얇은 시료에서 방사선의 후방 산란 이용 G-M counter 방사선 강도 측정 시료 두께 확인 방사선원 Kr-85, Pm-147, Tl-204 : 40 ~ 200 MBq 사용분야 종이, 플라스틱, 고무 등 얇은 시료 두께 측정 기판의 도장 두께 측정 방사선 방호 (B) Shutter 장치 및 사용표시 설비 필요 선원접근 제한 및 안내판 설치 사용 및 선원 교환시 선원의 손상 방지에 주의

17 Gamma Backscatter Gauge
이용원리 방사선원과 검출기 같은 방향에 설치 투과 측정이 곤란한 경우에 방사선의 후방 산란 이용 Proportional counter로 방사선을 측정하여 두께 확인 방사선원 Cs-137, Am-241, Pu-238 : 1 ~ 4 GBq 사용분야 베타 측정범위를 초과하는 유리, 플라스틱, 고무 등의 두께 측정 파이프, 탱크, 공정용기 등의 두께 측정 석탄의 화산재 함유량 등 측정 방사선 방호 (C) Shutter 장치 및 사용표시 설비 필요 휴대용의 경우에는 shutter 개방 방지 장치 필요

18 Thermalization of Neutrons
이용원리 고속중성자는 시료에 함유된 수소 등과 충돌하여 에너지 상실(열에너지화) 감속된 중성자를 BF3 detector로 측정하여 농도 확인 방사선원 241Am-Be : 1 ~ 800 GBq Cf-252 : 0.1μg 사용분야 토양의 수분 측정 (수소 함유량 측정) 석유탐사 (수소 함유량 측정으로 매장량 추정) 방사선 방호 (B) 야외 사용시 제한구역 설정 Shutter 장치, 사용표시 설비 필요 선원 운반 container 등 철저한 장비관리

19 Radiation Beam Therapy(Teletherapy)
이용원리 일정 간격으로 γ-선 또는 X-선을 환자의 종양 부위에 직접 조사 방사선으로 종양세포 괴사 방사선원 Co-60, Cs-137 : 50 ~ 500 TBq X-ray : 1MeV 이상 사용분야 피부 표면 및 인체 내부의 악성종양 치료 방사선 방호 (A) Interlock 장치, audible 및 visual 장치 필요 환자 및 의료진 모두에 대한 안전관리 고려 개인용 alarm monitor 착용 필요 방사선원 이동 mechanism 관리 및 방사선원 교체시 주의

20 Brachytherapy 이용원리 방사선원 방사선 방호 (A) 방사선원을 인체 내·외부 표면에 직접 접촉
Interstitial : 인위적으로 인체 내부에 접촉 Intercavitary : 인체의 동공을 이용해 인체 내부에 접촉 Surface : 인체 외부 표면에 접촉 방사선원 Co-60, Cs-137, Ir-192 : 50 ~ 500 MBq Au-198 : 2 GBq사용분야 인체 내·외부(기도, 자궁)의 악성종양 치료 눈의 각막 치료 방사선 방호 (A) 별도 독립된 구역에서 사용하고, 사용후선원 회수 확인 Remote after loading 시설이 없는 경우 방사선 피폭에 주의 자궁암치료

21 Food Preservation 사용분야 방사선 방호 (A) 이용원리 방사선원 곡식의 발아 억제 곡식에 대한 곤충침식 방지
방사선 직접 조사로 미세 유기체, 세균 등 제거 방사선원 Co-60, Cs-137 : 400 PBq 이상 X-ray : 5 MeV 초과 사용분야 곡식의 발아 억제 곡식에 대한 곤충침식 방지 미생물 제거 ⇒ 육류 저장기간 연장 식품의 품질향상 방사선 방호 (A) Interlock 장치 또는 audible·visual 장치 필요 안전계통의 방사선 영향 고려 선원 교체시 세심한 주의 필요 감자의 식품조사(발아억제)

22 Blood Irradiation 이용원리 방사선원 방사선 직접 조사로 미세유기체, 세균 등 제거
Cs-137 : 1,000 Ci 이상

23 Radioisotope Tracer Techniques
이용원리 계통에 추적자를 주입 측정기로 추적 또는 시료채취 분석 낮은 농도에서도 용이하고 확실하게 계측 방사선원 H-3, C-14, P-32, S-35, Ar-41, Cd-45, Sc-46, Ga-68, As-76, Br-82, Kr-85, Xe-132, La-140, Au-198, Hg-203 사용분야 산업 분야 : 통풍(유속·여과), 흐름 (속도·상변화), 누출 (공정·매설관) 의학 분야 : in-vivo 및 in-vitro 방사선 방호 (B) 산업적 이용시 외부 피폭 및 오염 관리에 주의 의학적 이용시 환자 배설물 관리에 주의

24 질병의 단계에 따른 영상 진단 건강한 상태 질병 양전자방출단층 촬영(PET) CT, MRI, 초음파 유전자 변화 생화학적 변화
기능적 이상 형태적 변화 질병 양전자방출단층 촬영(PET) CT, MRI, 초음파

25 Smoke Detector 이용원리 방사선원
일정한 이온화 전류를 발생하는 2개의 방사선원 내장 전리함에 이물질(연기)가 스며들면 이온화 전류량에 변동 전리함 균형 파괴 경보 발동 방사선원 Ra Am-241 공업용 : 4 MBq 가정용 : 20 ~ 40 kBq 사용분야 공장, 호텔, 영화관 등 공공장소 가정의 소방시설 방사선 방호 (제작사의 경우 B) 제품의 안전성 높으나 제작자에 대한 관심 필요 청소/보수시 및 폐기 선원에 주의 필요

26 Nuclear Battery 사용분야 방사선 방호 (제작사의 경우 B) 이용원리 방사선원
방사선 발생열을 전기 에너지로 변환 방사선원 Co-60, Sr-90 : 1 PBq Pm-147, Pu-238 : 1 ~ 2 TBq 사용분야 항해용 보조물 (무인 등대) 및 무인 송신기 (Co-60, Sr-90) 심장박동 보조기 (Pm-147, Pu-238) 방사선 방호 (제작사의 경우 B) 폐기선원 회수 심장박동기에는 착용자 신원을 기록 심장박동기는 비행기 추락, 소각 등의 사고를 고려하여 견고하게 제작

27 전선가교 가속관 고전압발생기 Dancer 조사Beam 케이블 Capstan 송출기 권취기 콘크리트 차폐체 The End

28 인체에 미치는 영향 방사선 영향의 분류 영향이 나타나는 개체에 따른 분류 영향이 나타나는 시기에 따른 분류
신체적 영향 : 피폭된 본인에게 나타나는 영향 유전적 영향 : 피폭된 사람의 자손에 나타나는 영향 영향이 나타나는 시기에 따른 분류 급성영향 만성영향 영향이 발현하는 메커니즘에 따른 분류 결정론적 영향(deterministic effects) 확률론적 영향(stochastic effects)