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논문 상세정보

무연 방사선 차폐 시트에 대한 몬테카를로 전산모사

Monte Carlo Simulation for Radiation Protection Sheets of Pb-Free

초록

방사선 특히, 엑스선 또는 감마선으로부터 인체를 보호하기 위해 납(Pb)으로 된 보호 장구를 광범위하게 사용해왔다. 최근 납 중독 및 환경오염의 문제로 납을 대신하는 무연 방사선 차폐재의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 차폐재의 성능 확보를 위해서는 제작 및 평가의 순환 사이클을 반복하게 된다. 본 연구는 실제 무연 방사선 차폐소재의 제작에 앞서 차폐재의 성능을 몬테카를로 전산모사를 통해 확인함으로써 가능한 차폐소재의 조합을 연구하였다. 방사선 차폐소재의 평가에 사용되는 조건으로 엑스선관을 Geant4를 이용하여 전산모사하고 획득된 광자 스펙트럼을 이용하여 텅스텐과 비스무스의 조합에 따른 차폐소재의 성능을 평가하였다. 차폐소재의 공극에 따른 성능 저하도 평가하였다. 방사선 차폐 소재 개발 시 공극률을 줄이는 것이 중요한 인자라는 것을 알 수 있었다.

Abstract

Radiation protection equipment has widely used to protect human body from radiations, for example X-ray and gamma ray. The material of the radiation protection equipment is mainly lead (Pb) which has brought out lead poisoning and pollution when the equipment is fallen into disuse. This problem makes research and development find new Pb-free materials for use of radiation protection. Manufacturing and evaluation processes for developing those material were carried out repletely until obtaining the performance of protection rate. In this study, combination possibility of shielding material was studied using Geant4 monte carlo simulation. X-ray tube under the same condition in the real measurement of the protection rate was simulated, and X-ray tube spectrum was obtained. The X-ray tube spectrum was applied to study on the protection rate and lead equivalent. The porosity effect was simulated, and was one of key factors to determine protection rate or lead equivalent in radiation protection sheet of Pb-free.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차폐재의 성능 확보
차폐재의 성능 확보를 위해 무엇을 반복하는가?
제작 및 평가의 순환 사이클을 반복

최근 납 중독 및 환경오염의 문제로 납을 대신하는 무연 방사선 차폐재의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 차폐재의 성능 확보를 위해서는 제작 및 평가의 순환 사이클을 반복하게 된다. 본 연구는 실제 무연 방사선 차폐소재의 제작에 앞서 차폐재의 성능을 몬테카를로 전산모사를 통해 확인함으로써 가능한 차폐소재의 조합을 연구하였다.

경험에 기반을 둔 방법
무연 방사선 차폐 소재의 개발에 있어 경험에 기반을 둔 방법의 문제점은?
경제적·시간적 손실이 매우 크기 때문에

무연 방사선 차폐 소재의 개발은 무연 방사선 차폐 물질을 혼합하여 합성수지로 만들고, 실험적으로 평가하고, 그 결과를 피드백(Feed-back)하여 배합 및 조성을 조정하여, 새로운 조건으로 재제작하고 평가하는, 경험에 기반을 둔 방법을 주로 사용해왔다. 이러한 방법은 경제적·시간적 손실이 매우 크기 때문에 이론적으로 예상 차폐율 또는 납당량을 얻도록 소재를 배합한 다음 전산모사(Simulation)로 평가하고 예상한 효과를 나타낸다고 판단되면 실제 무연 시트를 만들어 차폐율과 납당량을 평가하는 방향으로 연구가 점차 바뀌고 있다. [14-15]

방사선
방사선이용 시 주의해야할 점은 무엇인가?
인체에 노출될 경우 DNA의 사슬 손상이나 생·화학적 변화가 유발될 수 있기[1-4] 때문에 진단목적이나 치료목적이 아닌 경우에는 직접 노출되는 일이 없도록 주의를 기울여야 한다.

방사선이 인체에 노출될 경우 DNA의 사슬 손상이나 생·화학적 변화가 유발될 수 있기[1-4] 때문에 진단목적이나 치료목적이 아닌 경우에는 직접 노출되는 일이 없도록 주의를 기울여야 한다. 따라서 방사선의 사용목적 이외에 무작위로 발생하는 산란방사선이나, 환경적 요인으로 발생하는 방사선이 인체에 노출되지 않도록 차폐하는 것이 매우 중요하다.

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