무연 방사선 차폐 시트에 대한 몬테카를로 전산모사

Abstract

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. 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.