공기채집기를 이용한 공기 중 방사능 농도 측정

소개글

공기채집기를 이용한 공기 중 방사능 농도 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
1.1 실험 동기
1.2 예상 결과
2. 이론적 배경
2.1 GM 계수관
2.2 공기채집기
3. 실험 방법 및 절차
3.1 GM 계수관의 동적전압 결정과 성능 점검
3.2 공기채집기를 이용한 공기 중 방사능 농도 측정
4. 실험 결과
4.1 GM 계수관의 동적전압 결정과 성능 점검
4.2 공기채집기를 이용한 공기 중 방사능 농도 측정
5. 결론
6. 논의
7. 참고문헌

본문내용

8737
481
4592
4638
4615
9230
521
4649
4648
4648.5
9297
561
4713
4648
4680.5
9361
601
4733
4766
4749.5
9499
641
4781
4714
4747.5
9495
681
4847
4956
4901.5
9803
721
4828
5055
4941.5
9883
761
4901
4712
4806.5
9613
801
4802
4893
4847.5
9695
841
5051
5167
5109
10218
881
5556
5198
5377
10754
921
6297
6267
6282
12564
961
7952
7660
7806
15612
실험 데이터


인가전압에 의한 계수율의 변화를 관찰하여 다음과 같은 상수항들의 값을 구할 수 있었다.
(플래토우 하단의 계수율(cpm)) = 827.4cpm
(플래토우 상단의 계수율(cpm)) = 1075.4cpm
-(플래토우의 폭(V)) = 480V
(플래토우의 하단 전압(volts)) = 401V
(플래토우의 상단 전압(volts)) = 881V
계수관 성능 점검
계수관의 성능 점검을 위하여 위 상수 값들을 이용하여 플래토우의 기울기를 구한다.
기울기가 10%보다 작으므로 GM 계수관의 성능이 정상이라고 판단할 수 있다.
동작전압 결정
다음으로 측정값들을 이용해 동작전압을 구한다.
따라서 앞으로의 실험수행에서 인가전압을 561V로 하여 실험을 수행한다.
공기 채집기를 이용한 공기 중 방사능 농도 측정
실험 데이터
계수
(counts)
총계수율
(cpm)
백그라운드 계수(counts)
백그라운드 계수율
(cpm)
1차 측정
2645
529
145
29
2차 측정
1409
281.8
159
31.8
평균
2027
405.4
152
30.4


공기 중 방사능 농도
위 데이터를 이용해 공기 중 방사능 농도를 계산할 수 있다.
이를 통해 교내 방송실의 공기 중에 존재하는 방사능은 13.9임을 알 수 있다.
결론
실험을 통해 교내 방송실의 공기 중 방사능 농도가 13.9임을 알아낼 수 있었다. 이는 환경부의 실내공기질관리법에 명시된 라돈 권고기준인 148에 비해 낮은 수치로 교내 공기 중 방사능 농도는 기준치에 적합함을 알 수 있었다.
논의
1차 측정과 2차 측정 시에 계수값의 차이가 존재하는 이유는?
라듐이 토론으로 붕괴하는 과정에 소요되는 시간은 약 55.6초이다. 따라서 30분의 시간이 지난 후인 2차 측정에서는 2차 측정에 비해 붕괴하는 라듐의 수가 감소하여 더 적은 방사선량이 검출된다.
방사선 입자의 포집에 사용되는 필터가 불활성 방사성기체 포집에는 가용하지 않는데 불활성기체의 방사선량을 측정하기 위한 방법은 무엇일까?
불활성기체의 방사능을 측정하기 위해서는 종이 필터에 공기를 여과시키는 방법 대신 기체에서 직접 측정하는 방법을 사용한다. 우리나라에서 널리 사용하고 있는 방법은 주기적인 그랩 시료 채취를 통해 기체에 존재하는 불활성기체의 방사능을 결정하는 것이다.
실험을 통해 알게 된 점
신윤도
GM 계수관의 성능 분석 실험을 준비하면서 원자 전이에 의한 에너지 방출 펄스를 측정하는 GM 계수관의 구조와 작동 원리를 알게 되었으며, 방사능의 절대적인 양이나 방사선의 종류를 구분할 수 없다는 등 측정의 한계를 알 수 있었다. GM 계수관으로 측정한 데이터를 토대로 플래토우 곡선을 그림으로써 이를 분석하여 동작전압을 찾고, GM 계수관의 성능을 점검하는 방법을 알게 되었다. 추가로 GM 계수관의 작동 메커니즘을 공부하면서 방사성 물질 중 라돈과 토론의 생성 과정도 알 수 있었다. 공기 채집기의 구조와 작동 원리를 알게 되었고, 공기 채집에 사용한 필터와 GM 계수관으로 측정한 데이터를 분석하여 공기 중 방사능 농도를 계산할 수 있게 되었다. 기체 포집을 통한 방사성 실험을 다루는 논문을 읽으면서 다양한 시료 채취법을 보았고, 불활성 방사성 기체를 포집하여 실험을 진행하는 실험 방법(그랩 채취)에 대해서도 알 수 있었다. 또한 계산한 방송실의 방사능 농도의 오차 요인을 탐구하면서 라돈과 토론에 의한 오차가 발생할 수 있다는 것을 알게 되었다. 이와 함께 공기 채집 이후 시간이 지날수록 계수율이 작아지는 이유를 탐구해볼 수 있었다.
이윤수
GM 계수관을 통해 방사선을 측정할 수 있는 방법에 대해 조사하면서 전이되는 전자에 의한 전류를 측정하는 계수관의 원리에 대해 알 수 있었다. 공기중에는 인간에 의해 만들어지는 방사선 외에도 원소가 방사선 붕괴하여 형성되는 자연방사선이 존재한다는 것을 알게 되었고 공기중에서 라듐과 토륨이 어떤 과정을 통해 붕괴되고 방사선을 생성하는지 알게 되었다. 또한, 방사능의 농도를 측정하는 여러 논문을 읽고 분석해보며 우리가 사용한 기체 포집 방법으로는 비활성 기체에 존재하는 방사능을 포집할 수 없다는 것을 알게 되었고 기체를 포집하여 분석하는 새로운 방법인 그랩 시료 채취 방법에 대해 알게 되었다. 원자력 발전이 확대되며 방사선 분석 방법에 대한 연구도 늘어나고 있는 것을 알게 되었고 위 실험 방법 외에도 다양한 방법을 활용하여 방사선의 양을 분석해보고 싶다는 생각을 하게 되었다.
참고문헌
- 한국원자력학회.(2021).후쿠시마 원전 오염처리수의 처분으로 인한 우리나라 국민의 방사선영향 보고서
관계부처합동.(2019).건축자재 라돈 저감 관리 지침서
한국방사선학회.(2013).방사선 측정.http://www.radlab.org/board/board
_view?p=3&menu_num=78&keyword=&key=&pid=29
한양대학교, Nuclear Engineering Experiment Guide, 한양대학교 원자력공학과(1999)
H. J. Moe, E. J. Vallario, Operational Health Physics Training, Argon National Laboratory, ANL-88-26 (1992)
한국원자력안전기술원.(2005).원자력이용시설의 방사성유출물 관리에 대한 규제 개선방안 연구

키워드

공기채집기,   물리첨단기기,   GM 계수관,   방사능 농도,   방사능