소개글
"방사선"에 대한 내용입니다.
목차
1. 물질의 구조와 방사선
1.1. 주기율표와 원자 구조
1.2. 동위원소와 방사성 물질
1.3. 핵연료와 핵분열
2. 방사선의 종류와 특성
2.1. 방사선의 발견과 역사
2.2. 알파선, 베타선, 감마선
2.3. 전리방사선과 비전리방사선
3. 방사선의 이용
3.1. 의료 분야
3.2. 공업 분야
3.3. 농업 및 식품 분야
3.4. 조사 및 분석 분야
3.5. 방사성물질 이용 제품
3.6. 원자력 발전
4. 방사선 이용의 전망
5. 참고 문헌
본문내용
1. 물질의 구조와 방사선
1.1. 주기율표와 원자 구조
주기율표는 원소들의 성질을 규칙적으로 나타낸 표이다. 주기율표에는 총 118종의 원소가 표시되어 있는데, 그중 1번부터 92번까지의 원소는 자연계에 존재하는 원소이며, 93번부터 118번까지의 원소는 인간이 인위적으로 만든 원소이다.
원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있는데, 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있다. 원자번호는 원자핵 안에 존재하는 양성자의 수와 같고, 질량수는 양성자의 수와 중성자의 수를 합한 것이다. 국제 단위계의 기본 단위로는 길이의 M, 질량의 K, 시간의 S가 사용된다.
토머스 톰슨은 1897년 음극선관 실험을 통해 전자를 발견했고, 러더퍼드는 알파선 산란 실험을 통해 원자핵을 발견했다. 이후 채드윅이 중성자를 발견하면서 원자의 구조에 대한 이해가 더욱 깊어졌다. 양성자 수는 같지만 중성자 수가 다른 원소를 동위원소라고 한다. 동위원소에는 안정한 동위원소와 불안정한 동위원소가 있는데, 불안정한 동위원소는 방사성 동위원소로 불리며 자발적으로 붕괴하여 안정한 동위원소로 변한다.
1.2. 동위원소와 방사성 물질
양성자 수는 같으나 중성자 수가 다른 경우를 동위원소라고 한다. 동위원소는 안정한 동위원소와 불안정한 동위원소가 있는데, 불안정한 동위원소는 방사성 동위원소라 하며 안정한 동위원소로 돌아가기 위해 붕괴하여 양성자나 중성자를 방출한다. 예를 들어 원자번호가 88번인 라듐은 알파 붕괴를 하면서 원자번호 86번인 라돈으로 변하게 된다. 이처럼 불안정한 동위원소는 자연적으로 더 안정한 동위원소로 변화하는 과정에서 방사선을 방출하게 되는데, 이러한 성질을 방사성이라 한다. 또한 인간이 인위적으로 만들어낸 방사성 물질도 존재하는데, 이는 핵반응을 통해 생성된다. 방사성 물질은 의료, 공업, 농업 등 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있다.
1.3. 핵연료와 핵분열
핵연료와 핵분열은 원자력 발전의 근간을 이루는 중요한 개념이다. 핵연료는 우라늄, 플루토늄, 토륨 등과 같은 무거운 원자핵을 포함하는 물질로, 이들이 중성자를 흡수하여 핵분열을 일으킬 수 있다. 천연 우라늄에는 우라늄-235(U-235)가 0.7% 포함되어 있는데, 이 핵분열성 물질이 원자로에서 중성자를 흡수하여 핵분열을 일으키며 에너지를 방출한다. 현재 대부분의 원자력 발전소는 저농축 우라늄을 연료로 사용하는데, 우라늄-235 농도를 약 3~5%로 높인 핵연료를 사용한다. 또한 플루토늄이나 토륨도 핵분열성 물질로 이용될 수 있다. 플루토늄-239(Pu-239)는 우라늄-238이 중성자를 흡수하여 변환된 물질로, 핵무기뿐만 아니라 원자로 연료로도 활용된다. 토륨-232(Th-232)는 중성자를 흡수하여 우라늄-233(U-233)으로 변환되는데, U-233 또한 핵분열성 물질이므로 차세대 원자로 연료로 주목받고 있다.
핵분열은 무거운 원자핵이 둘 이상의 가벼운 핵종으로 분열되는 과정으로, 이 과정에서 많은 양의 에너지가 방출된다. 우라늄-235가 중성자를 흡수하여 핵분열을 일으키면 바륨-141과 크립톤-92라는 두 개의 가벼운 핵종으로 분열되며, 에너지와 2~3개의 중성자가 방출된다. 이렇게 발생한 중성자가 다른 우라늄-235 원자핵을 분열시키면 사슬 반응이 일어나게 된다. 이 사슬 반응을 제어하고 에너지를 발전에 이용하는 것이 원자력 발전의 핵심 원리이다.
원자로에서는 핵분열 반응이 효율적으로 일어날 수 있도록 감속재와 제어봉을 사용한다. 감속재는 중성자의 속도를 늦추어 핵분열 확률을 높이는 역할을 하며, 제어봉은 중성자 흡수를 통해 핵분열 반응을 조절한다. 이러한 기술적 제어를 통해 ...
참고 자료
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방사선 개론 교재편찬위원회,『이해하기 쉬운 방사선개론』,서울: 현문사, 2011
방사선과학연구회, 『방사선과학개론』개정판, 서울: 청구문화사, 2013
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Stewart Carlyle Bushong, 『방사선과학의 이해』, 강병삼 등 옮김, 서울: JMK, 2015
“방사선 물리학 기초”,
(http://radiotech.tistory.com/entry/%EB%B0%A9%EC%82%AC%EC%84%A0-%EB%AC%BC%EB%A6%AC%ED%95%99-%EA%B8%B0%EC%B4%88, 2016.4.2.)
“널리 이용하고 있는 인공방사선”, , (http://kans.re.kr/nabi/edu/edu01_1_05.html,2016.4.2.)
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