방사선(α, β, γ)이 물질을 통과할 때 각각 어떤 차별적인 투과력을 가지며, 이로 인해 어떤 차별적인 차폐재가 필요한가요?
안녕하세요. 방사선가 α, β, γ물질을 통과할 때 각각 차별적인 투과력을 가지고 있다고 하던데요, 그렇다면 어떤 차별적인 차폐재가 필요한지 궁금합니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 α, β, γ 방사선은 물질과 상호작용하는 방식과 질량, 전하, 에너지 특성이 다르기 때문에 투과력에서 큰 차이를 보이며, 따라서 차폐재도 서로 다르게 요구되는데요, 우선 α선은 사실 He²⁺ 입자를 말하는 것으로 질량이 크고, 이온화력이 매우 강하므로 짧은 거리를 이동하면서 대부분의 에너지를 물질에 빠르게 전달합니다. 질량이 크다보니, 공기 중에서는 수 cm 정도밖에 이동하지 못하며, 종이 한 장이나 피부 표피층만으로도 차단되기 때문에 특별한 두꺼운 차폐재가 필요하지 않고, 얇은 종이, 장갑, 의복 등으로도 충분합니다. 다만 체외에서는 거의 위험하지 않지만, 체내로 흡입되거나 섭취될 경우 주변 조직에 강한 국소적 손상을 일으킬 수 있습니다.
다음으로 β선은 전자를 의미하는데요, 질량이 작고 -1의 전하를 가지며, α선보다 투과력이 크지만 여전히 이온화 작용을 통해 점차 에너지를 잃습니다. 공기 중 수 m 정도 이동 가능하며, 얇은 알루미늄판 정도로도 쉽게 차단되기 때문에 플라스틱, 유리, 알루미늄 같은 가벼운 물질로 충분히 막을 수 있습니다. 단, 납처럼 밀도가 높은 금속을 사용하면 오히려 제동복사(X선)가 발생할 수 있어 적절하지 않습니다. 마지막으로 γ선은 고에너지 전자기파인데요, 전자기파로서 질량과 전하가 없으며, 에너지가 매우 크고 물질과의 상호작용은 광전효과, 콤프턴 산란, 전자쌍 생성 등의 기작으로 일어납니다. 이때 투과력이 매우 커서 수 cm 두께의 납판, 수십 cm 두께의 콘크리트도 필요한데요, 따라서 납이나 텅스텐, 두꺼운 콘크리트와 같이 밀도가 높은 물질이 차폐재로 사용되며, 두께가 충분히 확보되지 않으면 완벽한 차폐가 어렵습니다. 감사합니다.