방사선 차폐 반가층 계산기

방사선의 세기를 절반으로 줄이는 차폐체 두께입니다. 선감쇠계수 μ와는 HVL = ln2/μ 관계입니다. 반가층 두 개를 겹치면 1/4, 세 개면 1/8이 되고, n개를 지나면 정확히 2⁻ⁿ이 됩니다. 그래서 반가층 10개면 1/1,024로 대략 1000분의 1이 됩니다.

핵종의 광자 에너지를 모르면 답할 수 없습니다. μ가 물질뿐 아니라 광자 에너지에 따라서도 크게 달라지기 때문입니다. 같은 납이라도 60keV와 1.25MeV에서 μ가 수십 배 차이 납니다. 저에너지에서는 광전효과가 지배해 원자번호에 민감하고, 1MeV 근처에서는 콤프턴 산란이 지배해 물질 종류에 거의 무관해집니다. 쓰시는 핵종과 에너지에 맞는 μ 또는 반가층 값을 NIST XCOM이나 ICRU 자료에서 확인해 넣어 주세요.

3.3219배입니다. TVL = ln10/μ, HVL = ln2/μ이므로 두 값의 비는 ln10/ln2가 되어 μ가 약분됩니다. 물질과 에너지에 관계없이 항상 같은 비라는 뜻입니다. 감쇠 목표를 열 배 강화할 때마다 TVL 한 개씩 더 필요합니다.

e^(−μx)가 산란선을 빼고 계산한 값이라 실제보다 차폐가 잘 되는 것으로 나오기 때문입니다. 이 식은 한 번이라도 산란된 광자는 검출기에 도달하지 않는다고 보는 좁은 빔 기하 가정입니다. 실제 차폐체는 넓은 빔이라 산란된 광자가 방향을 틀어 뒤쪽으로 새어 나옵니다. 빌드업 계수 B는 항상 1 이상이고 두께가 두꺼울수록, 에너지가 낮을수록 커져서 반가층 열 개쯤에서는 수 배에 이르기도 합니다. B를 무시하면 안전 쪽이 아니라 위험한 쪽으로 어긋납니다.

μ = (μ/ρ) × ρ 관계로, 질량감쇠계수에 밀도를 곱하면 선감쇠계수가 됩니다. 질량감쇠계수(cm²/g)는 밀도로 나눈 값이라 같은 물질이면 상태(기체·액체·고체)와 무관하게 일정해서 표로 정리하기 좋습니다. NIST 표가 이 형태로 되어 있어서, 실제 계산에서는 밀도를 곱해 μ로 바꿔 씁니다.

안 됩니다. 이것은 감쇠 계산이지 방사선 안전 판단이 아닙니다. 실제 차폐 설계는 선량한도, 점유계수, 작업부하, 산란선과 누설선까지 함께 봐야 하고 규제기관의 확인을 받아야 합니다. 여기서 나온 두께는 어느 정도 규모인지 가늠하는 용도로만 쓰시기 바랍니다.

평균자유행로는 1/μ이고 반가층은 ln2/μ이므로, 반가층이 평균자유행로의 0.693배로 더 짧습니다. 평균자유행로는 광자가 상호작용 없이 지나가는 평균 거리이고, 그만큼을 지나면 세기가 1/e(약 36.8%)로 줄어듭니다. 반가층은 50%가 되는 지점이라 조금 더 앞쪽입니다.