해석적인 방법과 MCNP 로드를 사용하여 $^{198}Au$ 선원시료에 대한 자체감쇠인자와 검출기의 원반형 Al 덮개에 대한 0.412 MeV 감마선의 투과율을 구하였다. 그 결과, 비교적 반경이 큰 Au 시료를 제외하고 모든 경우에서 해석적인 해가 MCNP 코드의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 이때 두 방법의 최대 편차는 약 9 %로서 Au 시료의 반경이 1.5 mm인 경우에 나타났다. 검출기 Al 덮개의 직경이 7.62 cm인 경우에 대한 0.412 MeV 감마선의 투과율에 대한 해석적인 해는 HCNP 코드의 결과와 표준편차의 범위내에서 잘 일치하는 것으로 나타났다.
일반적으로 x선 CT는 물체 투과율이 짧기 때문에 대형 산업공정 내부의 영상진단 시 대상체는 금속으로 구성되어 있으며 내부는 액체, 고체, 기체 등 고밀도 물질이 포함되어 있어 계측이 어렵다. 따라서 본 논문에서는 물체 투과율이 x선에 비해 긴 감마선을 사용하였다. 대형 산업공정 내부의 단면영상을 재구성하기 위하여 반복적인 영상재구성 방법의 가중치 함수를 비교하였다. 실험 결과를 통하여 감마 CT 영상에서 빔 통과 여부에 따른 가중치 함수보다 빔 길이나 면적에 의한 가중치 함수로 복원할 경우, 원 영상과 유사함을 확인하였다.
옥수수 전분의 추출공정 개선 연구의 일환으로 메 밀 찰옥수수에 0-10 kGy범위의 감마선을 조사한 후 전분 추출시험과 추출전분의 이화학적 특성을 펴가하였다. 적정선량 범위의 감마선조사는 전분추출을 위한 침지시간을 기존 50시간에서 40시간으로 단축 시킬 수 있었으며, 환경기준 물질인 옥수수침지액(아황산용액)의 농도를 기존 0.8-1.2% 에서 0.2%로 크게 감소시킬 수 있었다. 또한 옥수수전분 추출액에 있어서 감마선 조사된 메옥수수와 찰옥수수는 비조사군에 비해 10-30% 이상의 추출율 증대효과를 나타내었다. 추 전분의 이화학적 특성시험에있어서는 두 시료 모두 감마선조사에 의해 alkaili number와 광투과도가 크게 증가 하였으며, 물 결합능력 및 swelling power는 다소 감소하는 경향이었다.전분의 색도는 조사군과 비조사군 사이에 유의적인 차이가 없었다. 효소반응 시험에서는 감마선 조사량이 증가함에 따라 효소반응 생성물인 포도당과 환원당 함량이 크게 증가하였다. Amylograph에 의한 물성시험에서는 감마선조사에 의해 전분호화액의 점도는 감소되었고, 그 경향은 메옥수수보다 찰옥수수에서 더욱 현저하였다. 또한 감마선의 이용은 옥수수 전분의 breakdown ratio 및 setback ratio를 향상시킬 수 있어 식품가공에서 전분의 고존도 사입 가능성을 시사하였다. 시사하였다.
감마선 또는 x-선 등 방사선을 이용한 구조물 진단은 산업전반에 걸쳐 널리 이용되고 있다. 기존의 x-선이나 Ir-192의 감마선 등을 이용한 비파괴검사는 용접부의 확인이나 구조물의 내부 결점 확인과 같이 국부적인 진단에는 유용하나 석유화학산업에서 반응물의 분리 또는 정제 등에 많이 사용되고 있는 증류탑의 내부진단 실험에는 적합하지 않다. 증류탑은 목적에 따라 직경이 $3{\sim}10m$, 높이 $10{\sim}100m$에 달하는 대형 장치로서 내부의 이상현상에 대한 정확한 진단은 공정 전체의 가동효율 최적화에 결정적인 영향을 끼친다. 밀봉 감마선원으로부터 방출된 방사선의 투과율 변화를 증류탑의 반대편에 설치한 방사선 검출기로 측정하여 수직밀도분포(vertical density profile)를 구하여 증류탑의 내부현상에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있는데 이러한 작업을 자동으로 수행할 수 있도록 한 것이 자동 증류탑 검사장치이다. 증류탑 진단장치는 크게 방사선 계측 및 데이터 전송회로, 방사선원부와 방사선검출부의 구동장치 및 구동회로, 데이터 수집 및 제어장치 둥으로 구성되어 있으며, 증류탑 검사를 자동화하여 진단결과의 신뢰도와 재현성을 향상시켰다. 본 논문은 방사선원과 방사선 검출장치의 위치를 자동으로 제어하면서 방사선 계측결과를 전송시키는 장치의 개발에 관한 내용으로서 개발된 장치의 소개와 산업현장 적용의 예를 소개함으로써 기존의 비파괴검사기술로는 진단할 수 없는 대형 증류탑의 진단에 효과적인 방사선 응용 계측장치임을 보이고자 한다.
국내에서 산출되는 각종 광물골재를 사용하여 방사선 차폐용 중차폐 콩크리트를 제조하고 감마선에 대한 차폐 효과를 실험한 결과 최적하다고 판단된 자철광 중차폐 콩크리트를 대상으로 60Co 감마선의 Broad beam을 사용하여 방사선 차폐 효과를 측정하였다. 본 실험을 통하여 실험적으로 차폐체내의 방사선의 감쇄곡선으로부터 차폐 체 두께의 변화에 따르는 방사선 투과율과의 상호관계에 관한 수식을 다음과 같이 유도해냈다. I (x) = I (ο) exp(-$\mu$X) exp(1.03$\times$$10^{-1}$X-3.38$\times$$10^{-3}$X$^2$+5.29$\times$$10^{-5}$X$^3$) X< 20 cm 때, I (x) =I (ο) exp(-$\mu$X) exp(4.66$\times$$10^{-2}$ X+2.12$\times$$10^{-1}$) X>20 cm 때. 이와같이 얻은 결과식에서 오른쪽 첫번째항은 최초 감마선의 감쇄를 표시하고 그 다음항은 차폐체 내에서의 감마선 재생계수를 나타낸다. 이 실험에 첨가하여 차폐체의 실제 설계에 입각한 입방형 자철광 구조체 (두께 8 cm, 내부공간 40$\times$40$\times$40cm)에 대한 차폐효과를 측정한 결과 평판 차폐체를 사용할 때 보다 투과 방사선이 증가됨을 알았다.
본 연구는 Apron의 재질로 이용되고 있는 텅스텐 차폐체를 핵의학과에서 사용하는 선원의 종류와 차폐체의 두께, 선원부터 검출기 사이의 거리를 변화시켜 차폐체에 투과시킨 후 투과선량과 차폐율을 알아보고자 하였다. 실험을 위해서 선원과 차폐체와 검출기를 일직선으로 배치하고 높이 100 cm 지점에서 Inspector로 측정하였다. 그 결과 텅스텐에 차폐효과가 가장 높은 선원은 $^{201}Tl$ 선원으로 측정되었고, $^{123}I$ 선원이 $^{99m}Tc$ 선원보다 차폐효과가 높게 나타났다. 실험에 사용한 선원과 검출기 사이의 거리는 멀어질수록 투과선량은 작아졌고, 텅스텐 차폐체의 두께는 두꺼울수록 차폐율은 높게 측정되었다. 하지만 $^{131}I$와 $^{18}F$ 선원에서는 0.25 mmPb의 차폐체를 사용했을 경우 차폐체가 없을 경우 보다 차폐율이 감소하는 것을 확인하였다. 따라서 $^{13}1I$와 $^{18}F$ 선원을 사용할 경우에는 방사선 차폐효과가 높은 텅스텐일지라도 선원의 종류에 따른 특성과 차폐체의 두께를 고려하여 사용하길 권장하고, 실험 결과를 참고하여 사용한다면 피폭 저 감화방안에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.
현대사회의 급속한 고령화로 암 환자의 수는 2002년 기준 약 10만 명에서 매년 7~10 %씩 증가되어 2012년에는 20만 명이 될 것으로 추정되어지고 있다. 수술, 방사선 치료, 약물요법 등이 주요 치료방법이며, 암 환자의 30-50 %가 전리 방사선치료를 받고 있다. 방사선치료는 19세기 말에 발견된 미지의 X-선이 희망의 방사선으로 변화하여 암의 진단 및 치료에 활용되고 있으며, 인간 삶의 질 향상에 핵심적인 역할을 담당하고 있다. 기존의 X-선이나 감마선의 단점을 극복 할 수 있는 입자 빔을 1970년대 미국의 캘리포니아 대학 Berkely National Laboratory에서 처음으로 암 치료에 적용하였다. 현재는 일본과 독일에서 활발하게 활용되고 있으며 국내에서도 입자 치료시설을 구축 또는 개발계획 중에 있다. 방사선치료의 완치율을 높이기 위해서는 정확한 선량을 암세포에 전달해야 한다. 환자에 전달되는 입자빔을 실시간으로 측정하는 기술이 연구되어지고 있다. 지금까지는 빔의 특성을 측정하기 위해 간섭적인 방법을 사용하였으나, 투과형 검출기를 개발하여 실시간으로 치료와 빔 특성을 동시에 수행하는 기술개발연구가 보고되고 있다. 본 연구에서는 Multileaf Faraday Cup (MLPC) 검출기 설계구조와 데이터 측정방법에 관한 연구를 수행하고자 한다. 빔의 전송 방향으로 3개층의 $4{\times}4$ 배열의 구조로 48 channel의 전류값을 측정하여 입자빔의 분포를 실시간으로 관측하고, 측정된 전류는 ADC를 거쳐 치료계획에 의해 선택된 영역의 SOBP를 유지하도록 range modulation propeller를 조절하는 feed-back system을 갖춘 방사선치료빔 실시간 측정장치 개발에 관한 결과를 보고하고자 한다.
염 스트레스 하에서 벼 생육에 대한 저선량 방사선의 경감효과를 확인하기 위해 일품벼와 간척벼 두 품종에 저선량 감마선을 0-32 Gy 수준으로 조사하였다. 염 처리에 따른 생장반응은 무 처리구에 비해 두 품종 모두 염 처리구에서 생육이 감소하였으며, 초장과 생체중보다 건물중에서 더 많은 감소를 보였다. 이외에도 초기건량에 대한 단위시간당 건물의 증가를 나타내는 상대생장율을 관찰한 결과, 전체 상대생장율이 염 처리구에서 50% 이상 억제되었다. 그러나 이러한 생육억제는 저선량 방사선에 의해 경감됨을 확인할 수 있었다. 특히, 줄기 상대생장율의 경우 염 처리시 4 Gy 조사구가 대조구보다 30% 이상의 경감효과를 보였다. 또한 염 스트레스에 대한 조직의 막투과성 정도는 염 처리에 의해 4배 정도 피해를 보였으나 4 Gy 조사구에서 10% 이상의 경감효과를 보였으며, 상대수분함량도 30% 정도의 감소를 보인 염 처리구에서 저선량 방사선의 효과를 확인 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해, 저선량 방사선이 염 스트레스에 대한 저해 효과를 경감시키는 것으로 사료된다.
광섬유는 신호를 전달하는 통신용 섬유, 물체를 관찰하기 위한 이미지 섬유, 각종 센서용 광섬유로서 원자력분야에서 사용된다. 특히 센서용 섬유로서 라만 산란광을 이용한 온도감지 섬유와 광섬유 브래그 격자을 이용한 온도/스트레인 섬유, 광자기효과를 이용한 광회전센서 섬유 등은 이미 실용화되어 있다. 그러나 광섬유에 방사선을 조사하면 색중심(color center)이 생성되어 광의 투과성이 크게 저하되고, 방사선 환경에서 적용의 제한이 있다. 본 논문에서는 고준위 방사선환경에 대한 광섬유 센서의 적용을 위한 연구로서 Ge가 함유된 일반단일모드 광섬유에 대한 감마선 조사에 따른 전송손실 특성 평가를 수행하였다. 시험에 사용된 방사선원은 $Co^{60}$ 감마선원으로, 총 4시간동안 0.5kGy/hr, 2kGy/hr, 8kGy/hr의 선량률(dose rate)로 조사하였다. 그 결과 감마선조사에 의한 단일모드 광섬유의 전송손실이 뚜렷하게 나타났고, 동일 누적선량에서 선량률이 클수록 전송손실이 증가하는 선량률 효과와 조사 후 광섬유의 전송손실이 클수록 손실 회복율이 증가하는 열화(annealing) 특성을 보였다. 본 시험결과는 향후 광섬유의 내방사화 연구의 기초자료로 활용할 계획이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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