KR102394944B1 - Apparatus for measuring and amending activity concentration density of radioactive material and operation calibration methode thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 원자력 발전소의 해체과정에서 발생되는 대량의 폐기물 처리에 있어서, 대용량의 정형 및 비정형 포장용기의 핵종농도 분석 장비의 효과적인 운용에 필수적인 시스템의 보정에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 개시는 1. 핵종분석 시스템 검출효율을 극대화 시키는 검출기의 유효시야 (UFOV) 결정방법, 2. 핵종분석 시스템의 보정방법 그리고 3. 측정되는 용기 및 내용물의 밀도에 따른 효율곡선을 구하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to the correction of a system essential for the effective operation of a nuclide concentration analysis equipment for a large-capacity structured and unstructured packaging container in the treatment of a large amount of waste generated during the decommissioning process of a nuclear power plant. More specifically, the present disclosure provides 1. A method for determining the effective field of view (UFOV) of a detector that maximizes the detection efficiency of a nuclide analysis system, 2. A method for calibrating a nuclide analysis system, and 3. Obtaining an efficiency curve according to the density of the container and contents to be measured. it's about how
원전해체 과정에서 발생되는 방사성 해체폐기물의 처리에 있어서는 규제 지침과 인수 기준에 의거하여 방사선의 준위 별로 분류되어 포장, 운반, 처분되며, 이때 방사성 폐기물 포장용기의 경우 분류 기준에 따라 처분장에서 요구하는 인도/수용기준으로 핵종 및 농도 분석, 크기/무게 등의 일반요건, 고형화 요건, 물리/화학적 특성 등을 만족하도록 규제하고 있다.In the treatment of radioactive decommissioning waste generated during the nuclear power plant decommissioning process, it is classified by radiation level according to the regulatory guidelines and acceptance criteria, and packaged, transported, and disposed of. /Acceptance standards are regulated to satisfy general requirements such as nuclide and concentration analysis, size/weight, solidification requirements, and physical/chemical properties.
특히, 핵종구별 및 핵종의 농도 분석은 해체폐기물의 준위 별 분류 및 자체처분의 기준이 되기 때문에 이에 대한 정확한 측정과 분석이 매우 중요하다.In particular, since the classification of nuclide and analysis of the concentration of nuclides becomes the standard for classification and self-disposal by level of decommissioned waste, accurate measurement and analysis are very important.
국내에서는 현재시점까지 200 리터 또는 320 리터의 정형 드럼용기를 방사성 폐기물 포장용기의 표준으로 사용하고 있으며, 이러한 정형용기에 대한 비파괴적 핵종분석을 수행하는 장비는 방사성 폐기물의 생성자인 각 원자력 발전소 및 처분시설인 원자력환경공단 등에 매우 잘 구축되어 운영되고 있다.In Korea, up to now, 200 liters or 320 liters of standard drum containers have been used as standard for packaging containers for radioactive waste. The facility, such as the Nuclear Environment Corporation, has been built and operated very well.
그러나, 원전 해체 시 발생하는 폐기물은 콘크리트, 토양 및 금속류를 다량 포함하고 있으며 대량으로 발생하는 특징에 따라 현행 표준으로 사용되는 200 리터나 320 리터 드럼용기는 사용에 있어서 효율성/경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 따라서 일반적으로 해체폐기물의 처리에는 다양한 크기와 용도의 포장용기가 사용되며 ISO 컨테이너 크기까지 확장되어 사용되기도 한다. 따라서, 이러한 대용량 용기를 측정하는 전용 핵종분석 시스템이 구축되어 사용된다.However, the waste generated during the dismantling of nuclear power plants contains a large amount of concrete, soil, and metals, and depending on the characteristics of the large quantity, the 200-liter or 320-liter drum container used as the current standard has problems in terms of efficiency/economical use. will do Therefore, in general, packaging containers of various sizes and uses are used for the treatment of decommissioning wastes, and they are sometimes extended to the size of ISO containers. Therefore, a dedicated nuclide analysis system for measuring such a large-capacity container is constructed and used.
본 개시는 검출기의 유효시야 조정을 통한 시스템의 검출효율 극대화 방법, 시스템의 보정방법, 내용물의 밀도에 따른 효율곡선 계산방법에 대하여 개시한다. The present disclosure discloses a method for maximizing detection efficiency of a system through adjustment of an effective field of view of a detector, a method for calibrating the system, and a method for calculating an efficiency curve according to the density of contents.
본 개시의 일 실시예에 따른 방사성 물질에 대한 핵종분석 시스템의 동작 방법에 있어서, 핵종분석 시스템은 콜리메이터 및 섬광체 기반의 검출기를 포함하는 검출기 모듈, 검출기 모듈을 구동하는 검출기 구동모듈, 측정대상 용기를 수용하는 검색대, 및 검색대의 구동을 하는 검색대 구동장치을 포함하고, 검출기 모듈의 유효시야 및 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)을 결정하는 보정에 있어서, 검출기에 대한 콜리메이터의 위치에 의하여 검출기 모듈의 유효시야를 조정하는 방법 및 검출기 구동모듈이 및 검색대 구동장치에 기초하여 검색대 상의 측정대상 용기에 대한 검출기 모듈의 위치를 결정하여 측정대상 용기의 세그멘테이션을 결정하는 제 1 보정을 수행하는 단계, 검출기 모듈의 전기적 출력 신호와 방사선 측정 정보를 맞추기 위한 제 2 보정을 수행하는 단계, 및 핵종농도의 정량적 분석을 위해 용기별 그리고 내용물의 밀도별 효율곡선을 계산하기 위해 시뮬레이션과 실측과의 관계식을 이용하여 용기별 그리고 내용물의 밀도별 효율곡선을 계산하는 제 3 보정을 수행하는 단계를 포함한다.In the method of operating a nuclide analysis system for a radioactive material according to an embodiment of the present disclosure, the nuclide analysis system comprises a detector module including a collimator and a scintillator-based detector, a detector driving module for driving the detector module, and a container to be measured In the calibration for determining the effective field of view of the detector module and the segmentation of the container to be measured, comprising: a search table for accommodating and a search bar driving device for driving the search bar A method of adjusting an effective field of view and performing a first correction for determining the segmentation of the measurement target container by determining the position of the detector module with respect to the measurement target container on the search target based on the detector driving module and the scanning device driving device; Performing the second correction to match the electrical output signal of the detector module with the radiation measurement information, and using the relationship between simulation and actual measurement to calculate the efficiency curve for each container and each density of the contents for quantitative analysis of nuclide concentration and performing a third correction for calculating the efficiency curve for each container and each density of the contents.
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 제 1 보정을 수행하는 단계는 콜리메이터의 설계에 있어서 민감도를 극대화하는 동시에 균일도를 최소화하는 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계, 측정대상 용기에 대한 검출기 모듈의 미리 정해진 위치에 따라 MDA(miminum detection activity)를 획득하는 단계, 및 MDA가 최소가 되는 측정대상 용기의 세그멘테이션 개수를 결정하는 단계를 포함한다.The step of performing the first calibration of the operating method of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure includes determining an effective field of view of an optimal detector module that maximizes sensitivity and minimizes uniformity in the design of a collimator, measuring obtaining a minimum detection activity (MDA) according to a predetermined position of the detector module with respect to the target container; and determining the number of segments of the container to be measured for which the MDA is the minimum.
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계는 민감도를 아래 수식으로 결정하는 단계, 민감도 = Am/A0, 여기에서 Am 은 검출기 모듈이 검출하는 방사선량이며 A0는 측정대상 용기에서 발생되는 방사선 총량이고, 균일도는 아래 식에 의하여 획득되고,The step of determining the effective field of view of the detector module of the operating method of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure is the step of determining the sensitivity by the following equation, sensitivity = Am/A0, where Am is the radiation detected by the detector module and A0 is the total amount of radiation generated from the container to be measured, and the uniformity is obtained by the following equation,
여기에서 max와 min은 검출기 모듈이 측정대상 용기에서 측정한 방사선 신호(activity)의 최대와 최소이다.Here, max and min are the maximum and minimum of the radiation signal (activity) measured by the detector module in the measurement target container.
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 측정대상 용기의 세그멘테이션 개수를 결정하는 단계에 있어서, 검출기 구동모듈이 검색대 구동장치에 기초하여 측정대상 용기에 대한 검출기 모듈의 복수의 미리 정해진 위치로 결정하는 단계 및 복수의 미리 정해진 위치에 대해서 MDA가 최소가 되는 세그멘테이션의 개수를 결정하는 단계를 포함한다.In the step of determining the number of segments of the measurement target container of the operating method of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure, the detector driving module includes a plurality of presets of the detector module for the measurement target container based on the search stand driving device. determining a predetermined position; and determining the number of segmentations for which an MDA is minimized for a plurality of predetermined positions.
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 MDA의 계산방법은 ISO에서 정의하는 아래 수식을 사용하되, The calculation method of the MDA of the operating method of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure uses the following formula defined in ISO,
은 관심 피크의 분기이고, t는 측정시간이며, 은 에너지 피크 효율이고, B 는 background 방사선량이고, background 방사선량은 측정대상 용기의 내부의 면적 및 측정대상 용기의 외부의 면적의 비율을 고려한다. is the branch of the peak of interest, t is the measurement time, is the energy peak efficiency, B is the background radiation dose, and the background radiation dose considers the ratio of the area inside the container to be measured and the area outside the container to be measured.
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 검출기 모듈의 전기적 출력 신호와 방사선 측정 정보를 맞추기 위한 제 2 보정을 수행하는 단계는 방사성 물질을 포함하는 미리 정해진 체적의 측정대상 용기를 24의 보정체적들로 나누는 단계, 검출기가 보정체적들 중 하나에 대하여 전기적 출력 신호를 생성하는 단계, 보정체적들 중 하나에 대해 미리 저장되어 있는 제 3 방사선 측정 정보를 획득하는 단계, 및 전기적 출력 신호를 제 3 방사선 측정 정보로 변환하는 수식을 획득하는 단계를 포함하고, 보정체적들 중 하나의 보정체적은 8개의 단위보정체적들로 나뉘어 있으며, 단위보정체적들의 무게중심에 보정선원이 각각 위치하고, 단위보정체적에서 보정선원 이외의 부분은 공기로 채워지며, 전기적 출력 신호 및 제 3 방사선 측정 정보는 에너지별 효율이며, 효율은 검출기에서 수집된 방사선량/보정선원의 총선량이다.The step of performing the second correction for matching the electrical output signal of the detector module and the radiation measurement information of the operating method of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure is to perform a measurement target container of a predetermined volume containing a
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 보정선원은 CRM소스로서 Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Co-60 및 Y-88 선원을 포함한다.The calibration source of the method of operation of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure is Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Co-60 and Y as CRM sources. -88 includes crew members.
본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작 방법의 제 3 보정을 수행하는 단계는 측정대상 용기의 매질이 공기로 채워진 상태에서의 시뮬레이션(Simu)과 실측(Exp)과의 보정인자를 계산하는 단계, 측정대상 용기의 매질의 밀도를 변화하며 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 획득하는 단계, 및 보정인자에 기초하여 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 보정하여 매질의 밀도별 실측 효율곡선을 획득하는 단계를 포함한다. The step of performing the third correction of the operating method of the nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure is to calculate a correction factor between the simulation (Simul) and the actual measurement (Exp) in a state in which the medium of the measurement target container is filled with air. obtaining an efficiency curve that is a simulation result by performing a simulation while changing the density of the medium of the container to be measured, and correcting an efficiency curve that is a simulation result based on a correction factor to obtain a measured efficiency curve for each density of the medium including the steps of
또한, 상술한 바와 같은 핵종분석 시스템의 동작방법을 구현하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.In addition, the program for implementing the operating method of the nuclide analysis system as described above may be recorded in a computer-readable recording medium.
1) 검출기의 유효시야 조정을 통한 핵종분석 시스템 검출효율 극대화 방법1) Method of maximizing the detection efficiency of a radionuclide analysis system by adjusting the effective field of view of the detector
본 개시에서 정의되는 방법을 이용하여 결정된 유효시야에 따르면 1x1x3 m3의 용기에 대해서 총 24개의 세그멘테이션(segmentation)이 이루어 지며, 이는 동일 측정체적에 대해 12개의 세그멘테이션을 운용하는 상용화 시스템(비특허 문헌 (1) 및 (2))보다 MDA를 향상시키는 효과를 보인다.According to the effective field of view determined using the method defined in the present disclosure, a total of 24 segmentations are made for a container of 1x1x3 m3, which is a commercial system (non-patent literature (non-patent literature) It shows the effect of improving MDA than 1) and (2)).
2) 핵종분석 시스템의 보정방법2) Calibration method of the nuclide analysis system
본 개시에서 제안하는 시스템 보정방법을 사용하면 상대적으로 대용량의 체적에 대한 보정방법 수행시 필요한 방사선원의 수량이 작어지며, 보정에 걸리는 시간을 단축하여, 상시로 필요한 보정시 비용과 시간을 절약할 수 있는 효과를 가진다.When the system calibration method proposed in the present disclosure is used, the amount of radiation source required when performing the calibration method for a relatively large volume is reduced, and the time taken for calibration is shortened, thereby saving cost and time for always required calibration. have an effect
3) 내용물의 밀도에 따른 효율곡선 계산방법3) How to calculate the efficiency curve according to the density of the contents
실험적 방법과 Monte carlo simulation 방법을 연계하여 밀도에 따른 에너지 대역별 효율곡선을 계산하여, 실험적 방법으로 한계가 예상되는 효율곡선의 예측이 가능하며, 비용과 시간을 절약하는 효과를 가진다.By linking the experimental method and the Monte carlo simulation method to calculate the efficiency curve for each energy band according to the density, it is possible to predict the efficiency curve that is expected to be limited by the experimental method, and it has the effect of saving cost and time.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기(22)를 나타낸다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 민감도 및 균일도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)별 background 영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시에 따른 분석대상 용기를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시에 따른 분석대상 용기를 나눈 보정체적 및 단위보정체적을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 단위보정체적의 시뮬레이션결과를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 일실시예에 따른 효율 곡선을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 보정인자를 나타내는 도면이다.
도 12는 매질에 따른 효율 곡선을 나타내는 도면이다.1 shows a perspective view of a nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure.
2 shows a
3 is a diagram illustrating sensitivity and uniformity according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram illustrating segmentation of a measurement target container according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a diagram illustrating a background area for each segmentation of a measurement target container according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating an experimental result according to segmentation of a measurement target container according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a view showing a container to be analyzed according to the present disclosure.
8 is a view showing a correction volume and a unit correction volume divided by the analysis target container according to the present disclosure.
9 shows a simulation result of a unit correction volume according to an embodiment of the present disclosure.
10 is a diagram illustrating an efficiency curve according to an embodiment of the present disclosure.
11 is a diagram illustrating a correction factor according to an embodiment of the present disclosure.
12 is a diagram illustrating an efficiency curve according to a medium.
이하, 본 개시에 따른방사성물질의 핵종농도 측정장치의 보정방법의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명한다. 개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the calibration method of the apparatus for measuring the nuclide concentration of a radioactive material according to the present disclosure will be described in detail based on the accompanying drawings. Advantages and features of the disclosed embodiments, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the present disclosure to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains. It is only provided to fully inform the person of the scope of the invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Terms used in this specification will be briefly described, and the disclosed embodiments will be described in detail.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. Terms used in this specification have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present disclosure, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the term and the contents of the present disclosure, rather than the simple name of the term.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.References in the singular herein include plural expressions unless the context clearly dictates the singular. Also, the plural expression includes the singular expression unless the context clearly dictates the plural.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. In the entire specification, when a part "includes" a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.Also, as used herein, the term “unit” refers to a software or hardware component, and “unit” performs certain roles. However, "part" is not meant to be limited to software or hardware. A “unit” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to refresh one or more processors. Thus, by way of example, “part” includes components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functionality provided within components and “parts” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further divided into additional components and “parts”.
본 개시의 일 실시예에 따르면 "부"는 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다. 용어 "프로세서" 는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치 (CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태 머신 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서는, "프로세서" 는 주문형 반도체 (ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. 용어 "프로세서" 는, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, “unit” may be implemented with a processor and a memory. The term “processor” should be interpreted broadly to include general purpose processors, central processing units (CPUs), microprocessors, digital signal processors (DSPs), controllers, microcontrollers, state machines, and the like. In some circumstances, a “processor” may refer to an application specific semiconductor (ASIC), a programmable logic device (PLD), a field programmable gate array (FPGA), or the like. The term “processor” refers to a combination of processing devices, such as, for example, a combination of a DSP and a microprocessor, a combination of a plurality of microprocessors, a combination of one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other such configurations. may refer to.
용어 "메모리" 는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 용어 메모리는 임의 액세스 메모리 (RAM), 판독-전용 메모리 (ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리 (NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리 (PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리 (EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM (EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.The term “memory” should be interpreted broadly to include any electronic component capable of storing electronic information. The term memory includes random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read-only memory (PROM), erase-programmable read-only memory (EPROM), electrical may refer to various types of processor-readable media, such as erasable PROM (EEPROM), flash memory, magnetic or optical data storage, registers, and the like. A memory is said to be in electronic communication with the processor if the processor is capable of reading information from and/or writing information to the memory. A memory integrated in the processor is in electronic communication with the processor.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains can easily implement them. And in order to clearly describe the present disclosure in the drawings, parts not related to the description will be omitted.
방사성 폐기물 중 특별히 해체폐기물의 경우 대량으로 발생되는 폐기물은 컨테이너 크기까지 확대되는 대형용기 또는 기타 다른 용도의 다양한 크기의 용기에 포장된다. 따라서, 원전 해체 시 발생되는 해체 폐기물이 다양한 크기에 포장되어 처분되는 경우, 용기의 크기에 관계없이 핵종분석 및 농도분석이 가능한 비파괴적 측정장치가 사용되고 있다.Among radioactive wastes, especially in the case of decommissioning wastes, wastes generated in large quantities are packaged in large containers that can be expanded to the size of containers or containers of various sizes for other purposes. Therefore, when the decommissioning waste generated during the decommissioning of a nuclear power plant is packaged and disposed of in various sizes, a non-destructive measuring device capable of nuclide analysis and concentration analysis is used regardless of the size of the container.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 사시도를 나타낸다.1 shows a perspective view of a nuclide analysis system according to an embodiment of the present disclosure.
도 1의 방사성 물질의 핵종분석 시스템(10)은 대형용기의 방사선 물질의 핵종농도를 비파괴적으로 수행할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 검출기 장치(20), 용기 검사대(40)를 Z-axis 방향으로 직선구동을 하는 검색대 구동장치를 포함하는 검사대 장치(30) 및 방사성 물질을 포함한 용기가 놓이는 용기 검사대(40)를 포함할 수 있다. The
핵종분석 시스템(10)은 검출기 장치(20)를 용기 검사대(40)의 양측에 하나씩 포함할 수 있다. 즉 핵종분석 시스템(10)은 검출기 장치(20)를 2개 포함할 수 있다.The
검출기 장치(20)는 검출기 모듈(21) 및 검출기(22)를 포함할 수 있다. 검사대 장치(30)의 상단에 용기 검사대(40)가 위치할 수 있다. 용기 검사대(40)의 상단에 방사성 물질이 포함된 용기가 위치할 수 있다. 도 1은 검출기 장치(20)가 검출기 모듈(21)을 하나만 포함하는 경우에 대하여 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 검출기 장치(20)는 두 개의 검출기 모듈(21)을 포함할 수 있다. 두 개의 검출기 모듈은 상하로 배치될 수 있다. 상하로 배치된 두 개의 검출기 모듈에 각각 포함된 검출기들의 중심 사이의 거리는 0.4m 내지 0.6m일 수 있다. 예를 들어 검출기들의 중심 사이의 거리는 0.5m일 수 있다.The
핵종분석 시스템(10)에 포함된 검출기 장치(20)는 1x1x3 (HxDxL) (m^3) 용기 및 1x1x3 (m^3) 용기 이외의 정형 또는 비정형 폐기물의 농도분석에 적합하도록 검출기 모듈(21)을 x, y, z축 중 적어도 하나로 이동시킬 수 있다. 검출기 장치(20)는 검출기 구동모듈을 이용하여 검출기 모듈(21)을 x, y축 중 적어도 하나로 이동시킬 수 있다. 즉, 검출기 모듈(21)이 상/하(y), 인/아웃(좌우, x) 및 앞/뒤(z) 중 적어도 하나의 방향으로 이동가능할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니고 검출기 모듈(21)은 상/하 또는 인/아웃 중 적어도 하나로 움직이고, 검사대 장치(30)가 검색 대상 용기를 앞/뒤(z축)로 이동시킬 수 있다.The
본 개시의 효과적인 설명을 위해 도 1에서 예시로 제안하는 핵종분석 시스템은 1x1x3 m^3의 체적에 대해서 핵종농도 분석을 하는것으로 한정하여 설명한다.For an effective description of the present disclosure, the nuclide analysis system proposed as an example in FIG. 1 will be described by limiting the analysis of the nuclide concentration to a volume of 1x1x3 m^3.
이하에서는 검출기의 유효시야 조정을 통한 핵종분석 시스템(10)의 검출효율 극대화 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of maximizing the detection efficiency of the
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 검출기(22)를 나타낸다.2 shows a
핵종분석 시스템(10)의 검출기(22)는 에너지 분해능이 우수한 HPGe 섬광체를 사용하는 검출기가 사용될 수 있다. 검출기(22)는 콜리메이터(23)가 장착되어 검출기(22)의 기본 유효시야를 한정할 수 있다. 기본 유효시야는 콜리메이터(23)가 장착되지 않은 검출기(22)의 시야일 수 있다. 콜리메이터(23)는 배경(Background) 방사선을 차폐하기 위해서 검출기(22)에 장착될 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(23)에 의하여 제한되는 검출기(22)의 시야를 검출기의 유효시야라고 정의한다. 일반적으로 콜리메이터(23)는 텅스텐 또는 납으로 제작하여 방사선 차폐의 효과를 극대화할 수 있다.As the
콜리메이터(23)의 위치 및 검출기(22)의 측정대상 용기의 상대적 위치는 핵종분석 시스템(10)의 유효시야(UFOV, useful field of view)를 결정할 수 있다. 예를 들어 콜리메이터(23)가 검출기(22)에 대하여 앞으로 진출하는 경우, 검출기(22)의 시야각(24)은 좁아질 수 있다. 따라서 핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 좁아질 수 있다. 또한 콜리메이터(23)가 검출기(22)에 대하여 뒤로 후퇴하는 경우, 검출기(22)의 시야각(24)은 넓어질 수 있다. 따라서 핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 넓어질 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(23)의 위치에 의하여 결정되는 검출기(22)의 시야각(24)을 검출기의 유효시야라고 한다.The position of the
또한 콜리메이터(23)와 검출기(22)의 사이의 위치가 고정되어 있을 지라도 검출기(22)가 측정대상 용기와 멀다면 넓은 영역에 대해 검출이 가능하므로 핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 넓어질 수 있다. 또한 콜리메이터(23)와 검출기(22)의 사이의 위치가 고정되어 있을 지라도 검출기(22)가 측정대상 용기와 가깝다면 좁은 영역에 대해 검출이 가능하므로 핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 좁아질 수 있다. 본 개시에서 콜리메이터(23)와 검출기(22)의 사이의 위치에 의하여 결정되는 시야각을 검출기의 유효시야라고 할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 검출기 모듈(21)이 x-axis와 y-axis로 이동하여 측정대상 용기와 검출기(22)의 상대적 거리가 조절됨으로써, 조정될 수 있다.In addition, even if the position between the
핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 핵종분석 시스템(10)의 검출효율을 한정할 수 있다. 여기서 핵종분석 시스템(10)의 검출효율은 신호(signal)와 노이즈(noise)의 비율에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어 검출효율은 노이즈에 대한 신호의 비율을 나타낼 수 있다. The effective field of view of the
본 개시에서 핵종분석 시스템(10)은 민감도와 균일도 사이의 관계를 이용하여 핵종분석 시스템(10)의 유효시야를 결정할 수 있다. 즉, 민감도와 균일도 사이의 관계는 핵종분석 시스템(10)의 유효시야(UFOV)를 결정하기 위한 척도인자(FOM; figure of merit)일 수 있다. In the present disclosure, the
민감도와 균일도를 이용하여 결정된 UFOV를 사용한 핵종분석 시스템의 검출효율은 MDA (miminum detection activity)의 계산을 통해 검증될 수 있다.The detection efficiency of the nuclide analysis system using UFOV determined using the sensitivity and uniformity can be verified through the calculation of the minimum detection activity (MDA).
이미 설명한 바와 같이 콜리메이터(23)의 위치에 의하여 결정되는 검출기(22)의 시야각(24)을 검출기의 유효시야라고 한다. 본 개시에 따르면 검출기의 유효시야 조정하여 핵종분석 시스템(10)의 검출효율을 극대화할 수 있다.As described above, the field of
핵종분석 시스템(10)의 검출효율은 신호와 잡음사이의 비(즉 Signal-to-noise ratio; SNR)로 표현될 수 있다. 즉, 핵종분석 시스템(10)의 검출효율은 핵종분석 시스템(10)이 검출한 방사선 중 측정대상 용기의 영역에서 수신한 방사선의 양의 비율을 의미할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)의 검출효율은 핵종분석 시스템(10)이 검출한 방사선 중 측정대상 용기의 외부 영역에서 수신한 방사선의 양을 제외한 방사선양의 비율을 의미할 수 있다. 본 개시에서 검출효율은 민감도와 동일한 의미를 나타낼 수 있다.The detection efficiency of the
특히 핵종분석 시스템(10)에 포함된 방사선 측정장치의 검출효율은 일반적으로 측정대상 방사선과 배경 방사선의 상관관계에 의한 MDA (minimum detectable activity)로 표현될 수 있다.In particular, the detection efficiency of the radiation measuring device included in the
MDA는 아래 수식과 같이 정의된다.MDA is defined as follows.
(식 1) (Equation 1)
여기에서 B 는 background 방사선량이고, K 는 abscissas of Gaussian distribution 이며, 식 1은 아래의 식 2와 같이 단순화 될 수 있다.Here, B is the background radiation dose, K is the abscissas of Gaussian distribution, and
(식 2) (Equation 2)
is denoted branching of interested peak, is denoted branching of interested peak,
t is measurement time t is measurement time
is energy peak efficiency(=검출기의 효율) is energy peak efficiency (= the efficiency of the detector)
검출기(22)와 콜리메이터(23)의 사이의 위치 및 검출기(22)와 측정대상 용기의 사이의 위치는 검출기(22)가 측정대상 용기로부터 신호를 받는 영역을 결정할 수 있다. 즉, 검출기(22)와 콜리메이터(23)의 사이의 위치 및 검출기(22)와 측정대상 용기의 사이의 위치는 유효시야 (UFOV, useful field of view)를 결정할 수 있다. 또한, 검출기(22)와 콜리메이터(23)의 사이의 위치 및 검출기(22)와 측정대상 용기의 사이의 위치는 식 1 및 식 2에서 시스템 MDA을 결정하는 중요인자인 검출기의 효율()을 결정할 수 있다. 검출기의 효율은 측정대상 용기가 발산하는 방사선 중 검출기(22)가 수신하는 방사선의 양을 의미할 수 있다. 검출기(22)의 시야각이 넓을 수록 많은 방사선을 받을 것이므로 검출기의 효율은 시야각이 넓어질 수록 커질 수 있다. 또한 많은 방사선을 받아 측정대상 용기가 발산하는 방사선에 민감하게 반응할 것이므로 본 개시에서 검출기의 효율은 민감도와 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 민감도는 검출기가 수집하는 방사선량에 비례할 수 있다. 민감도는 Am/A0와 같이 결정될 수 있다. 여기에서 Am 은 검출기 모듈이 검출하는 방사선량이며 A0는 상기 측정대상 용기에서 발생되는 방사선 총량일 수 있다.The position between the
측정의 정확성은 균일도(intrinsic uniformity; IU)에 대응될 수 있다. 분석대상 용기가 너무 큰 경우 핵종분석 시스템(10)은 분석대상 용기를 한 번에 분석할 수 없다. 따라서 핵종분석 시스템(10)은 분석대상 용기를 복수 개의 보정체적들로 나누어서 측정할 수 있다. 분석대상 용기 내부의 방사선은 균일하게 분포되어 있다고 가정될 수 있다. 균일도는 복수 개의 보정체적들에 대해 각각 측정한 방사선 신호가 균일한 정도를 나타낼 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 분석대상 용기 내부의 방사선은 균일하게 분포된 것으로 가정되므로, 검출기(22)가 모든 보정체적들에 대해 균일하게 방사선 신호를 측정했다는 것은 검출기(22)의 측정의 정확도가 높다는 것을 의미할 수 있다. Measurement accuracy may correspond to intrinsic uniformity (IU). If the analyte vessel is too large, the
균일도(IU)는 식 3과 같이 정의될 수 있다.The uniformity (IU) may be defined as in
(식 3) (Equation 3)
여기에서 max와 min은 측정대상 용기 또는 보정체적들에서 측정된 방사선 신호(activity)의 최대와 최소일 수 있다. activity는 방사선 신호 또는 방사성 물질의 농도와 관련될 수 있다. 검출기(22)는 동일한 방사성 물체에 대해 여러번 방사선 신호를 측정하거나, 동일한 방사성 물체의 여러 부위에 대한 방사선 신호를 측정하여 그 중 max 및 min값을 획득할 수 있다. 여기서 방사성 물체는 측정대상 용기일 수 있다. 아래에서 설명할 제 1 균일도 및 제 2 균일도는 식 3에 의하여 획득될 수 있다.Here, max and min may be the maximum and minimum of the radiation signal (activity) measured in the measurement target vessel or calibration volumes. Activity may be related to a radioactive signal or a concentration of a radioactive material. The
검출기의 효율에 대응되는 민감도의 극대화와 측정의 정확성 사이는 서로 상충될 수 있다. 왜냐하면, 검출기의 효율이 크다는 것은 시야각이 크다는 것이고, 검출기(22)는 측정대상 용기의 외부에서 방사선을 많이 수신한다는 것이기 때문이다. 즉 검출기(22)는 측정대상 용기에서 발산하지 않는 방사선까지 측정하기 때문이다.There can be a trade-off between maximizing the sensitivity corresponding to the efficiency of the detector and measuring accuracy. This is because the high efficiency of the detector means that the viewing angle is large, and the
핵종분석 시스템(10)은 검출기의 유효시야를 결정하기 위해서 민감도(검출기의 효율)와 균일도(IU)를 이용한다. 민감도(검출기의 효율)와 균일도(IU)는 유효시야를 결정하기 위한 FOM (figure of merit)일 수 있다. 또한 핵종분석 시스템(10)은 FOM이 최적화 되는 검출기의 유효시야를 결정하는 방법이 사용된다. 이미 설명한 바와 같이 검출기의 유효시야에 의하여 핵종분석 시스템(10)의 유효시야(UFOV)가 결정될 수 있다.The
핵종분석 시스템(10)의 검출효율이 극대화되는 핵종분석 시스템(10)의 유효시야(UFOV)를 설정하기 위해서 핵종분석 시스템(10)은 다음의 절차를 수행할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)의 검출효율은 MDA를 최소함으로써 달성될 수 있다.In order to set the effective field of view (UFOV) of the
검출기(22)의 시야각(24)은 검출기(22)의 측정범위를 한정하는 각도로서, 콜리메이터(23)의 돌출정도에 기초하여 결정될 수 있다.The
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 민감도 및 균일도를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating sensitivity and uniformity according to an embodiment of the present disclosure.
핵종분석 시스템(10)은 콜리메이터(23)에 의하여 시야각이 결정되고 섬광체를 이용하여 방사선을 검출하는 검출기(22)를 포함할 수 있다. 또한 핵종분석 시스템(10)은 핵종분석 시스템(10)을 제어하기 위한 메인 모듈을 포함할 수 있다.The
메인 모듈은 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서는 메모리에 포함된 명령어를 수행할 수 있다.The main module may include a processor and memory. The processor may execute instructions included in the memory.
메인 모듈은 콜리메이터(23)를 제어하여 검출기(22)의 시야각(24)을 40도이상으로부터 160도 이하까지로 변화하며 검출기의 효율(민감도)과 균일도(IU) 를 계산할 수 있다. 도 3은 민감도 및 균일도를 나타낸다. 도 3의 가로축은 검출기(22)의 시야각(24)을 나타낸다. 도 3의 왼쪽 세로축은 검출기의 효율(민감도)을 나타낸다. 또한 도 3의 오른쪽 세로축은 검출기의 균일도를 나타낸다.The main module controls the
이미 설명한 바와 같이 민감도와 균일도는 서로 상충하는 관계를 가질 수 있다. 따라서, 도 3의 그래프에서 시야각(24)이 증가함에 따라 민감도는 증가하고 균일도는 감소함을 알 수 있다. 핵종분석 시스템은 콜리메이터의 설계에 있어서 민감도를 극대화하는 동시에 균일도를 최소화하는 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 핵종분석 시스템은 민감도를 극대화하는 동시에 균일도를 최소화하는 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하기 위하여 도 3의 그래프를 이용할 수 있다.As already described, sensitivity and uniformity may have a conflicting relationship with each other. Accordingly, it can be seen from the graph of FIG. 3 that as the
메인 모듈은 도 3의 그래프를 획득하기 위하여 1.0*e^(-6)의 민감도를 0의 균일도와 대응시킬 수 있다. 또한 메인 모듈은 도 3의 그래프를 획득하기 위하여 1.0의 민감도를 25의 균일도와 대응시킬 수 있다. 이에 따라 메인 모듈은 도 3의 그래프를 획득할 수 있다. 메인 모듈은 민감도와 균일도가 만나는 지점의 시야각(24)을 최적의 검출기 모듈의 유효시야로 정의할 수 있다.The main module may match the sensitivity of 1.0*e^(-6) with the uniformity of 0 to obtain the graph of FIG. 3 . Also, the main module may match the sensitivity of 1.0 with the uniformity of 25 to obtain the graph of FIG. 3 . Accordingly, the main module may acquire the graph of FIG. 3 . The main module may define a field of
도 3은 1x1x3 (m^3)의 용기에 대해 수행한 민감도와 균일도를 나타낸 그래프이다. 도 3에 따르면, 메인 모듈은 140도를 최적의 검출기 모듈의 유효시야로 결정할 수 있다.3 is a graph showing the sensitivity and uniformity performed for a container of 1x1x3 (m^3). Referring to FIG. 3 , the main module may determine 140 degrees as the effective field of view of the optimal detector module.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating segmentation of a measurement target container according to an embodiment of the present disclosure.
메인 모듈은 측정대상 용기를 세그멘테이션할 수 있다. 메인 모듈은 미리 정해진 측정대상 용기의 크기 및 위치를 알 수 있다. 또한 핵종분석 시스템(10)은 센서를 이용하여 측정대상 용기의 크기 및 위치를 알 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 측정대상 용기의 크기 및 위치에 기초하여 측정대상 용기를 세그멘테이션할 수 있다.The main module may segment the vessel to be measured. The main module can know the size and location of the container to be measured in advance. In addition, the
도 4는 측정대상 용기(50)의 일부를 나타낸다. 예를 들어 측정대상 용기(50)에서 검출기 모듈(21)이 한 번에 측정하는 단위체적만을 도시하고 있을 수 있다. 세그멘테이션은 전체 측정대상 용기의 체적에 대한 단위체적을 정의하는 단계로서 단위체적은 검출기 모듈(21)이 한 번에 측정하는 기본단위일 수 있다. 여러 형태의 세그멘테이션의 경우에 대해서 아래 절차를 수행한다. 본 개시에서는 1x1x1 m^3의 측정대상 용기(50)의 전체체적에 대해 현실적으로 가능한 3개의 세그멘테이션 형태에 대해서 설명한다. 핵종분석 시스템(10)은 3개의 세그멘테이션 형태 각각에 대하여 검출효율 (MDA)를 구한후, 최적의 세그멘테이션을 도출할 수 있다.4 shows a part of the
예를 들어 핵종분석 시스템(10)은 3개의 세그멘테이션 형태 각각에 대하여 MDA가 최소가되는 세그멘테이션을 결정할 수 있다. 도 4에 나타난 3 개 case의 세그멘테이션을 구현하기 위하여 검출기 모듈은 측정대상 용기에 대하여 미리 정해진 측정 위치에 위치해야할 수 있다. 검출기 구동모듈이 검색대 구동장치에 기초하여 측정대상 용기에 대한 상기 검출기 모듈의 복수의 미리 정해진 위치로 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 복수의 미리 정해진 위치는 후보위치일 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 3 개의 case의 세그멘테이션 각각을 위한 측정대상 용기에 대한 검출기 모듈의 복수의 미리 정해진 위치를 저장하고 있을 수 있다. 핵종분석 시스템(10은 측정대상 용기에 대한 검출기 모듈의 복수의 미리 정해진 위치에 따라 MDA를 획득할 수 있다. For example, the
핵종분석 시스템(10)은 복수의 미리 정해진 위치에 대해서 MDA가 최소가 되는 세그멘테이션의 개수를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 MDA가 최소가 되는 case의 측정대상 용기의 세그멘테이션을 선택할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 선택된 세그멘테이션에 기초하여 단위체적의 크기를 결정할 수 있다. 또한 측정대상 용기(50)를 단위체적으로 나누어 세그멘테이션 개수를 결정할 수 있다.The
이미 설명한 바와 같이 핵종분석 시스템(10)은 검출기의 유효시야(211)를 결정할 수 있다. 도 4에서 측정대상 용기(50)는 case 1, case 2, case 3와 같이 단위체적으로 나뉘어질 수 있다. 단위체적은 1x0.5x1 m^3 (case 1), 0.5x0.5x1 m^3 (case 2), 그리고 0.5x0.5x0.5 m^3 (case 3)일 수 있다. case 3의 단위체적은 본 개시의 보정체적과 동일할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 case 1 내지 case 3에 대하여 Monte Carlo simulation 또는 실험적 방법으로 검출기의 효율()을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로 검출기 모듈(21)은 한개의 검출기(22)를 포함할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 case 1과 같이 검출기(22)를 측정대상 용기(50)의 양측에 하나씩 두고 검출기의 효율을 계산할 수 있다. 또한 검출기 모듈(21)은 두 개의 검출기(22)를 포함할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 case 2와 같이 검출기(22)를 측정대상 용기(50)의 양측에 두개씩 두고 검출기의 효율을 계산할 수 있다. 또한 검출기 모듈(21)은 4 개의 검출기(22)를 포함할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 case 3과 같이 검출기(22)를 측정대상 용기(50)의 양측에 4개씩 두고 검출기의 효율을 계산할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 핵종분석 시스템(10)은 case 3과 같이 검출기(22)를 측정대상 용기(50)의 양측에 2개씩 두고 검출기를 z축으로 이동시키거나 측정대상 용기를 z축으로 움직이면서 검출기의 효율 및 MDA를 계산할 수 있다.As already described, the
case 1 내지 case 2가 한 번에 측정할 수 있는 측정대상 용기의 영역(붉은색 사각형; 201)은 동일할 수 있다. 영역(201)은 가로가 1m이고, 세로가 1m일 수 있다. case 1의 경우 하나의 검출기(22)가 영역(201)을 커버해야하므로, 검출기 모듈(21)은 측정대상 용기(50)로부터 멀리 있을 수 있다. case 2의 경우 두개의 검출기(22)가 영역(201)을 커버해야하므로 case 1의 경우보다 검출기 모듈(21)과 측정대상 용기(50)의 거리는 가까울 수 있다. case 3의 경우 4개의 검출기(22)가 영역(201)을 커버해야하므로 case 2의 경우보다 검출기 모듈(21)과 측정대상 용기(50)의 거리는 더 가까울 수 있다. 또는 case 3의 경우 2개의 검출기(22)가 영역(201)의 반을 커버해야하므로 case 2의 경우보다 검출기 모듈(21)과 측정대상 용기(50)의 거리는 더 가까울 수 있다.The area (red rectangle; 201) of the container to be measured that can be measured in
적어도 하나의 검출기모듈에 의한 핵종분석 시스템(10)의 유효시야는 다음과 같을 수 있다. case 1에서 핵종분석 시스템(10)은 유효시야(211)를 가질 수 있다. case 2에서 핵종분석 시스템(10)은 유효시야(212)를 가질 수 있다. case 3에서 핵종분석 시스템(10)은 유효시야(213)를 가질 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 MDA가 최소가 되는 case 3를 선택할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 선택된 세그멘테이션에 기초하여 단위체적의 크기를 결정할 수 있다. 또한 측정대상 용기(50)를 단위체적으로 나누어 세그멘테이션 개수를 결정할 수 있다.The effective field of view of the
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating segmentation of a measurement target container according to an embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 핵종분석 시스템(10)은 MDA를 계산할 때, 식 1에서 Background(B)를 단위체적(220) 이외에서 유입되는 방사선을 background(221, 222, 223)로 설정할 수 있다. 즉, 핵종분석 시스템(10)은 측정대상 용기의 내부의 면적 및 측정대상 용기의 외부의 면적의 비율을 고려하여 background 방사선량을 획득할 수 있다. 또한, 단위체적(220) 대비 background(221, 222, 223)의 영역의 비율은 Background (B) 의 weighting factor로 사용할 수 있다. 도 5를 참조하면, 단위체적(220)의 영역에 대한 background(221, 222, 223)의 영역의 비율은 case 3가 가장 작을 수 있다. 또한, 핵종분석 시스템(10)은 는 background 방사선량을 고려하여 MDA를 계산할 수 있다. 예를 들어 case 3의 경우 검출기 모듈이 수신한 총 방사선량 중 단위체적(220)의 영역의 크기 및 background(223)의 영역의 크기에 기초하여 background 방사선량을 획득할 수 있다. background 방사선량은 총 방사선량 * background(223)의 영역의 크기/(단위체적(220)의 영역의 크기 + background(223)의 영역의 크기)일 수 있다.Referring to FIG. 5 , when calculating the MDA, the
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an experimental result according to segmentation of a measurement target container according to an embodiment of the present disclosure.
도 6은 상기 절차에 의해 구해진 각 case별 MDA를 시간의 함수로 계산한 예이다. Monte Carlo simulation 이 수행되었고, 매질의 밀도는 1.5g/cc 로 정의했다. 결과에서 볼 수 있듯이 case3의 경우 최적의 MDA특성을 보인다. 따라서 핵종분석 시스템(10)은 case 3에 따라 1x1x3 m^3의 총 24개의 단위체적으로 세그멘테이션할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 측정대상 용기(50)를 0.5x0.5x0.5 m^3의 정육면체로 세그멘테이션할 수 있다. 본 개시에서 단위체적은 보정체적과 동일한 의미일 수 있다.6 is an example of calculating the MDA for each case obtained by the above procedure as a function of time. Monte Carlo simulation was performed, and the density of the medium was defined as 1.5 g/cc. As can be seen from the results,
이하에서는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 핵종분석 시스템의 동작을 설명한다. 아래의 설명에서 도 1내지 도 6에서 이미 설명된 내용은 생략하였으며, 아래에서 부족한 점은 은 도 1 내지 도 6에 대한 설명에 의하여 설명될 수 있다.Hereinafter, the operation of the nuclide analysis system according to various embodiments of the present disclosure will be described. In the following description, the content already described with reference to FIGS. 1 to 6 is omitted, and the shortcomings below may be explained by the description of FIGS. 1 to 6 .
메인 모듈은 섬광체에 대한 콜리메이터의 위치를 조정하는 제 1 보정을 수행하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 메인 모듈이 검출기의 전기적 출력 신호와 방사선 측정 정보를 맞추기 위한 제 2 보정을 수행하는 단계를 수행할 수 있다. 또한 메인 모듈은 시뮬레이션하여 획득된 제 3 효율곡선을 보정하기 위한 제 3 보정을 수행하는 단계를 수행할 수 있다.The main module may perform the step of performing the first correction for adjusting the position of the collimator with respect to the scintillator. In addition, the main module may perform the step of performing the second correction for matching the electrical output signal of the detector and the radiation measurement information. In addition, the main module may perform a step of performing a third correction for correcting a third efficiency curve obtained by simulation.
제 1 보정은 검출기 모듈의 유효시야 및 측정대상 용기의 세그멘테이션 결정하는 보정일 수 있다. 제 1 보정은 검출기에 대한 콜리메이터의 위치에 의하여 검출기 모듈의 유효시야를 조정하는 방법을 포함할 수 있다. 또한 제 1 보정은 검출기 구동모듈이 및 검색대 구동장치에 기초하여 검색대 상의 측정대상 용기에 대한 검출기 모듈의 위치를 결정하여 측정대상 용기의 세그멘테이션을 결정하는 방법을 포함할 수 있다.The first correction may be a correction for determining the effective field of view of the detector module and the segmentation of the measurement target container. The first calibration may include a method of adjusting the effective field of view of the detector module by the position of the collimator with respect to the detector. In addition, the first correction may include a method of determining the segmentation of the measurement object container by determining the position of the detector module with respect to the measurement object container of the search object based on the detector driving module and the detection platform driving device.
메인 모듈은 제 1 보정을 수행하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 메인 모듈은 콜리메이터를 제어하여 검출기 모듈(21)의 시야각을 제 1 시야각으로 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 검출기(22)가 측정대상 용기에 대해 측정한 제 1 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 검출기(22)는 측정대상 용기에 대해 미리 정해진 시간동안 측정을 수행할 수 있다.The main module may perform the following process to perform the first correction. The main module may control the collimator to determine the viewing angle of the
메인 모듈은 콜리메이터를 제어하여 검출기 모듈(21)의 시야각을 제 2 시야각으로 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 제 2 시야각은 제 1 시야각보다 클 수 있다. 예를 들어 제 1 시야각은 40도이고 제 2 시야각은 160도일 수 있다. The main module may control the collimator to determine the viewing angle of the
메인 모듈은 검출기(22)가 측정대상 용기에 대해 측정한 제 2 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 검출기(22)는 측정대상 용기에 대해 미리 정해진 시간동안 측정을 수행할 수 있다.The main module may perform the step of acquiring the second radiation measurement information measured by the
메인 모듈은 제 1 방사선 측정 정보에 기초하여 제 1 민감도 및 제 1 균일도를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 2 방사선 측정 정보에 기초하여 제 2 민감도 및 제 2 균일도를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 1 민감도 및 제 2 민감도를 획득하기 위해 식 1 또는 식 2를 이용할 수 있다. 또한 메인 모듈은 제 1 균일도 및 제 2 균일도를 획득하기 위해 식 3을 이용할 수 있다. The main module may perform a step of acquiring a first sensitivity and a first uniformity based on the first radiation measurement information. The main module may perform the step of acquiring the second sensitivity and the second uniformity based on the second radiation measurement information. The main module may use
메인 모듈은 제 1 민감도, 제 1 균일도, 제 2 민감도, 및 제 2 균일도에 기초하여 검출기의 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 도 3에서 설명한 바와 같이 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정할 수 있다. 간략히 설명하면, 메인 모듈은 도 3과 같이 가로축이 시야각을 나타내고, 좌측 세로축이 민감도를 나타내며, 우측 세로축이 균일도를 나타내는 좌표평면을 생성하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 1.0*e^(-6)의 민감도를 0의 균일도와 대응시키고, 1.0의 민감도를 25의 균일도와 대응시키는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 1 민감도 및 제 2 민감도에 기초한 민감도 라인을 좌표평면에 나타내는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 1 균일도 및 제 2 균일도에 기초한 균일도 라인을 좌표평면에 나타내는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 민감도 라인과 균일도 라인이 만나는 점에서의 시야각을 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계를 수행할 수 있다.The main module may perform the step of determining an optimal field of view of the detector module of the detector based on the first sensitivity, the first uniformity, the second sensitivity, and the second uniformity. The main module may determine the effective field of view of the optimal detector module as described with reference to FIG. 3 . Briefly, the main module may perform the step of generating a coordinate plane in which the horizontal axis represents the viewing angle, the left vertical axis represents the sensitivity, and the right vertical axis represents the uniformity, as shown in FIG. 3 . The main module may perform the steps of matching a sensitivity of 1.0*e^(-6) to a uniformity of 0 and a sensitivity of 1.0 to a uniformity of 25. The main module may perform a step of displaying a sensitivity line based on the first sensitivity and the second sensitivity on the coordinate plane. The main module may perform a step of displaying a uniformity line based on the first uniformity and the second uniformity on the coordinate plane. The main module may perform a step of determining an effective field of view of the detector module that is optimal for a viewing angle at a point where the sensitivity line and the uniformity line meet.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 메인 모듈은 제 1 보정을 수행하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 메인 모듈은 방사성 물질을 포함하는 미리 정해진 체적의 측정대상 용기(50)를 제 1 개수의 보정체적들로 나누는 단계를 수행할 수 있다. 미리 정해진 체적의 용기는 1x1x3 m^3의 크기를 가질 수 있다. 제 1 개수는 24개일 수 있다. 메인 모듈은 측정대상 용기를 한 변이 0.5m인 정육면체로 나눌 수 있다. 또한 한 변이 0.5m인 정육면체는 또다시 8개의 정육면체로 나뉘고 중심에는 CRM소스를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the main module may perform the following process to perform the first correction. The main module may perform a step of dividing the
메인 모듈은 보정체적들에 대응하는 제 1 복수의 측정 위치를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어 보정체적들 중 하나는 도 7의 단위체적(501)과 동일할 수 있다. 메인 모듈은 case 3과 같이 4개의 검출기(22) 중 1개를 이용하여 하나의 보정체적(501)을 측정할 수 있다. 제 1 복수의 측정 위치는 측정대상 용기(50)의 크기 및 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 메인 모듈은 도 5와 같이 검출기(22) 4개의 방사선 검출영역 내부에 단위체적(220)의 일 면이 접하도록 제 1 복수의 측정 위치를 결정할 수 있다. 제 1 복수의 측정 위치는 24개일 수 있다. 왜냐하면 측정대상 용기(50)가 24개로 나뉘었기 때문이다.The main module may perform the step of determining the first plurality of measurement positions corresponding to the calibration volumes. For example, one of the correction volumes may be the same as the
메인 모듈은 콜리메이터를 제어하여 검출기 모듈(21)의 시야각을 제 1 시야각으로 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 또한 검출기 모듈(21)은 제 1 복수의 측정 위치에서 측정한 제 1 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 검출기(22)는 제 1 복수의 측정 위치 각각에서 미리 정해진 시간동안 측정을 수행할 수 있다. The main module may control the collimator to determine the viewing angle of the
메인 모듈은 콜리메이터를 제어하여 검출기 모듈(21)의 시야각을 제 2 시야각으로 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 제 2 시야각은 제 1 시야각보다 클 수 있다. 예를 들어 제 1 시야각은 40도이고 제 2 시야각은 160도일 수 있다. 검출기는 제 1 복수의 측정 위치에서 측정한 제 2 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 검출기(22)는 제 1 복수의 측정 위치 각각에서 미리 정해진 시간동안 측정을 수행할 수 있다.The main module may control the collimator to determine the viewing angle of the
메인 모듈은 제 1 방사선 측정 정보에 기초하여 제 1 민감도 및 제 1 균일도를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 2 방사선 측정 정보에 기초하여 제 2 민감도 및 제 2 균일도를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 1 민감도 및 제 2 민감도를 획득하기 위해 식 1 또는 식 2를 이용할 수 있다. 또한 메인 모듈은 제 1 균일도 및 제 2 균일도를 획득하기 위해 식 3을 이용할 수 있다. The main module may perform a step of acquiring a first sensitivity and a first uniformity based on the first radiation measurement information. The main module may perform the step of acquiring the second sensitivity and the second uniformity based on the second radiation measurement information. The main module may use
메인 모듈은 제 1 민감도, 제 1 균일도, 제 2 민감도, 및 제 2 균일도에 기초하여 검출기의 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 도 3에서 설명한 바와 같이 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정할 수 있다. 간략히 설명하면, 도 3에서 메인 모듈은 제 1 시야각에 대한 제 1 민감도를 그래프에 제 1 점(301)으로 표시하고 제 2 시야각에 대한 제 2 민감도를 그래프에 제 2 점(302)으로 표시할 수 있다. 또한 메인 모듈은 제 1 점 및 제 2 점을 잇는 제 1 선을 그릴 수 있다. 또한 메인 모듈은 제 1 시야각에 대한 제 1 균일도를 그래프에 제 3 점(303)으로 표시할 수 있다. 메인 모듈은 제 2 시야각에 대한 제 2 균일도를 그래프에 제 4 점(304)으로 표시할 수 있다. 또한 메인 모듈은 제 3 점 및 제 4 점을 잇는 제 2 선을 그릴 수 있다. 메인 모듈은 제 1 선 및 제 2 선이 만나는 지점의 시야각을 최적의 검출기 모듈의 유효시야로 결정할 수 있다.The main module may perform the step of determining an optimal field of view of the detector module of the detector based on the first sensitivity, the first uniformity, the second sensitivity, and the second uniformity. The main module may determine the effective field of view of the optimal detector module as described with reference to FIG. 3 . Briefly, in FIG. 3 , the main module displays the first sensitivity for the first viewing angle as a
이상에서는 메인 모듈이 제 1 시야각 및 제 2 시야각에 대하여 민감도 및 균일도를 획득하는 구성을 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 메인 모듈은 더 다양한 시야각에 대해서 민감도 및 균일도를 획득하여 도 3과 같은 그래프를 획득할 수 있다. 예를 들어 검출기는 40, 60, 80, 100, 120, 140, 및 160도 중 적어도 하나에 대하여 측정 또는 시뮬레이션을 수행하여 도 3과 같은 그래프를 획득할 수 있다. 또한 메인 모듈은 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정할 수 있다. The configuration in which the main module acquires sensitivity and uniformity with respect to the first viewing angle and the second viewing angle has been described above, but the present invention is not limited thereto. The main module may obtain a graph as shown in FIG. 3 by acquiring sensitivity and uniformity for more various viewing angles. For example, the detector may measure or simulate at least one of 40, 60, 80, 100, 120, 140, and 160 degrees to obtain a graph as shown in FIG. 3 . Also, the main module may determine an effective field of view of the optimal detector module.
이하에서는 본 개시에 따른 핵종분석 시스템(10)의 보정방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a calibration method of the
도 7은 본 개시에 따른 분석대상 용기를 나타내는 도면이다. 도 8은 본 개시에 따른 분석대상 용기를 나눈 보정체적 및 단위보정체적을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a container to be analyzed according to the present disclosure. 8 is a view showing a correction volume and a unit correction volume divided by the analysis target container according to the present disclosure.
핵종분석 시스템(10)의 보정은 검출기(22)의 전기적 출력신호에 따라 방사선의 단위농도(Bq/g)로 전환해주는 인자이다. 특별히 본 개시에서 예시로 제안되는 핵종분석 시스템(10)은 유사한 밀도의 폐기물이 포장된다는 전제조건이 있다. 따라서 이에 특화된 보정방법을 제안한다. 도 7을 참조하면 측정대상 용기(50)의 체적은 예를 들어 1x1x3 m^3일 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 전체 체적의 약 1/24에 해당하는 보정체적(501)에 대한 보정을 실시하고, 이를 바탕으로 전체 체적에 대한 보정을 확대해석 하는 방법을 수행할 수 있다. 본 개시에 따른 핵종분석 시스템(10)은 보정에 필요한 노력과 시간을 최소화될 수 있다.The calibration of the
핵종분석 시스템(10)의 보정은 검출기(22)의 전기적 출력 신호대비 실제 존재하는 방사성 물질의 농도와의 상관관계를 파악하는 것이다. 이러한 보정치를 이용하여 검출기의 전기적 출력 신호를 방사성 물질의 단위농도(Bq/g)로 환산할 수 있다.Calibration of the
본 개시의 보정방법이 사용되는 핵종분석 시스템(10)은 상대적으로 체적이 큰 관계로 전체 체적에 대한 보정치를 구하는 것에 노력과 시간이 많이 든다. 따라서 본 개시에 따른 핵종분석 시스템(10)은 해체 폐기물의 분류 및 포장시 유사한 밀도의 내용물이 포장된다는 전제조건을 이용하여 이에 따른 최선의 보정방법을 수행한다.Since the
1x1x3 m^3의 용기를 예를 들어 설명하면, 우선 측정대상 용기(50)의 전체체적 대비 검출기(22)의 위치와 세그멘테이션 단위 체적의 대칭성을 고려하여 전체 체적의 약 1/24 되는 보정체적(501)에서의 보정을 위한 측정을 수행하고, 이를 전체 체적에 적용할 수 있다.Taking the 1x1x3 m^3 container as an example, first, considering the symmetry of the position of the
도 8을 참조하면, 보정체적(501)은 다시 단위보정체적(502)으로 8구획될 수 있다. 단위보정체적(502)은 정육면체일 수 있다. 단위보정체적(502)의 중앙에 이미 방사선 신호(activity; 제 3 방사선 측정 정보)를 알고있는 시료(CRM; certified radiation material; 503)가 위치될 수 있다. 각 검출기(22)의 신호를 측정후 이의 상관관계를 이용하여 신호대비 방사선 농도를 예측할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the
핵종분석 시스템(10)은 보정체적(501)을 단위보정체적(502)으로 8 구획방법에 의한 보정 방법이 전체를 대표하는 샘플이 될 수 있는지를 확인하기 위하여 Monte Carlo simulation을 실시할 수 있다.The
이때 사용되는 시료는 CRM(certified radiation material)소스로서 아래 테이블1 에 정의되는 방사성 물질이 포함되어 있다. 핵종분석 시스템(10)은 CRM소스를 이용하여 한번의 측정으로 전 에너지 대역에 대한 보정인자를 계산할수 있는 샘플을 확보할 수 있다.The sample used at this time is a CRM (certified radiation material) source and contains the radioactive material defined in Table 1 below. The
아래 테이블은 CRM소스가 포함하고 있는 isotope에 그에따른 에너지 대역을 정의하고 있다. CRM소스는 Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Co-60 및 Y-88을 포함할 수 있다.The table below defines the energy band according to the isotope included in the CRM source. CRM sources may include Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Co-60 and Y-88.
테이블 1. CRM소스에 포함되는 isotope 및 에너지 영역Table 1. Isotopes and Energy Domains Included in CRM Sources
핵종분석 시스템(10)의 보정에 있어서 특별히 해체폐기물의 경우 유사 밀도의 폐기물이 균일하게 분포하는 것이 가능하기 때문에, 이를 적극 활용하여, 전체체적이 아닌 부분 체적에 대한 보정을 실시후 전체 체적에 확대해석하는 방법이 효과적일 수 있다.In the calibration of the
도 7 및 도 8을 참조해서 설명하면, 핵종분석 시스템(100)은 보정을 실시하기 위한 체적을 선정할 수 있다. 보다 구체적으로 도 4 및 도 5에서 설명한 세그멘테이션을 기본하여, 전체면적의 1/24에 해당하는 보정체적(501)을 선정할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8 , the
핵종분석 시스템(10)은 보정체적에 대한 보정을 실시하기 위하여 이하와 같은 과정을 수행할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 보정체적(501)에 대해 세그멘테이션을 수행하여 최종 8개의 단위보정체적(502)을 획득할 수 있다. 각각의 단위보정체적(502)의 중앙에는 CRM소스가 위치되어 있을 수 있다. 이때 보정체적(501)의 매질은 제 1 물질로 설정될 수 있다. 제 1 물질은 예를 들어 공기(air)일 수 있다.The
8개의 단위보정체적(502)이 적절한지의 판단을 위해 보정체적(501) 전체에 CRM소스가 균일(uniform)하게 분포된 경우에 대한 시뮬레이션을 실시하고, CRM소스가 중앙에 있는 8개의 단위보정체적이 전체를 대표할수 있는지 판단하다.In order to determine whether the eight
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 단위보정체적의 시뮬레이션결과를 나타낸다.9 shows a simulation result of a unit correction volume according to an embodiment of the present disclosure.
도 9의 가로축은 에너지의 값이며, 세로축은 검출기의 효율일 수 있다. 도 9에서 파란색선은 보정체적(501) 전체에 CRM source가 균일(uniform)하게 분포된 경우에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 9의 붉은색 선은 8개의 단위보정체적(502) 각각의 중앙에 CRM 소스가 위치한 경우에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 9를 참조하면 두 경우에 있어서 검출기 효율이 유사한 것을 확인할수 있다. 즉, 단위보정체적(502) 각각의 중앙에 CRM 소스가 위치한 경우를 이용하여 보정을 수행하여도 전혀 문제가 없음을 알 수 있다.The horizontal axis of FIG. 9 may be the value of energy, and the vertical axis may be the efficiency of the detector. A blue line in FIG. 9 represents a simulation result for a case in which the CRM source is uniformly distributed throughout the
본 개시의 다양한 실시예에 따르면 핵종분석 시스템(10)은 이하와 같은 과정을 수행할 수 있다. 아래의 설명에서 도 1 내지 도 9에서 이미 설명된 내용은 생략하였으며, 아래의 설명에서 부족한 점은 은 도 1 내지 도 9에 대한 설명에 의하여 설명될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the
제 2 보정은 검출기 모듈의 전기적 출력 신호와 방사선 측정 정보를 맞추는 방법을 포함할 수 있다.The second calibration may include a method of matching the electrical output signal of the detector module with the radiation measurement information.
본 개시의 일 실시예에 따른 메인 모듈이 제 2 보정을 수행하는 단계는 다음과 같은 과정을 포함할 수 있다. 메인 모듈은 방사성 물질을 포함하는 미리 정해진 체적의 측정대상 용기를 제 1 개수의 보정체적들로 나누는 단계를 수행할 수 있다. 제 1 개수는 24개일 수 있다. 측정대상 용기가 1x1x3 m^3의 크기를 가진다면, 보정체적들은 0.5x0.5x0.5 m^3의 크기를 가질 수 있다. 메인 모듈은 보정체적들에 대응하는 제 1 복수의 측정 위치를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 측정 위치는 도 4의 case 3과 같이 하나의 검출기 모듈(21)이 0.5x0.5x0.5 m^3의 크기의 보정체적에 대한 방사선 측정 정보를 획득할 수 있는 위치일 수 있다.The step of the main module performing the second correction according to an embodiment of the present disclosure may include the following process. The main module may perform the step of dividing the measurement target container of a predetermined volume containing the radioactive material into the first number of calibration volumes. The first number may be 24. If the measurement target container has a size of 1x1x3 m^3, the correction volumes may have a size of 0.5x0.5x0.5 m^3. The main module may perform the step of determining the first plurality of measurement positions corresponding to the calibration volumes. The measurement position may be a position where one
예를 들어 검출기 장치(20)는 두 개의 검출기 모듈(21)을 포함할 수 있다. 두 개의 검출기 모듈은 상하로 배치될 수 있다. 상하로 배치된 두 개의 검출기 모듈에 각각 포함된 검출기들의 중심 사이의 거리는 0.5m일 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 검출기 장치(20)를 용기 검사대(40)의 양측에 하나씩 포함할 수 있다. 즉 핵종분석 시스템(10)은 검출기 장치(20)를 2개 포함할 수 있으며 4개의 검출기 모듈(21)을 포함할 수 있다. 도 4의 case 3 및 도 7을 참조하면, 하나의 검출기 모듈(21)은 0.5x0.5x0.5 m^3의 크기의 보정체적에 대한 방사선 측정 정보를 획득할 수 있다. 따라서 4개의 검출기 모듈(21)을 포함하는 핵종분석 시스템(10)은 하나의 측정 위치에서 4개의 보정체적들을 동시에 방사선 측정 정보를 획득할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 측정 대상 용기를 z축으로 0.5m만큼 옮긴 후 또다시 4개의 보정체적들에 대하여 동시에 방사선 측정 정보를 획득할 수 있다. 핵종분석 시스템(10)은 측정 대상 용기를 z축으로 0.5m만큼씩 6번 이동시켜서 1x1x3 m^3의 크기의 측정대상 용기 전체에 대해 방사선 측정 정보를 획득할 수 있다. For example, the
하지만 이미 설명한 바와 같이 전체 체적에 대하여 방사선 측정 정보를 획득하여 제 2 보정을 수행하는 것은 비효율적일 수 있다. 따라서 메인 모듈은 검출기가 보정체적들 중 하나에 대하여 전기적 출력 신호를 생성하도록 제어하는 단계를 수행할 수 있다. 즉, 핵종분석 시스템(10)은 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 가지는 검출기가 제 1 복수의 측정 위치중 하나에서 보정체적들 중 하나에 대하여 전기적 출력 신호를 생성하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 보정체적들 중 하나에 대해 미리 저장되어 있는 제 3 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 전기적 출력 신호 및 상기 제 3 방사선 측정 정보는 에너지별 효율이며, 효율은 검출기에서 수집된 방사선량/보정선원의 총선량일 수 있다. 메인 모듈은 전기적 출력 신호와 제 3 방사선 측정 정보를 매칭시키는 단계를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 핵종분석 시스템(10)은 전기적 출력 신호를 제 3 방사선 측정 정보로 변환하는 수식을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 전기적 출력 신호가 어느 정도의 방사선의 단위농도(Bq/g)를 의미하는지를 나타내는 테이블 또는 함수를 생성할 수 있다. However, as already described, it may be inefficient to obtain radiation measurement information for the entire volume and perform the second correction. Accordingly, the main module may perform the step of controlling the detector to generate an electrical output signal for one of the calibration volumes. That is, the
보정체적들 중 하나의 보정체적은 제 2 개수의 단위보정체적들로 나뉘어 있으며, 단위보정체적들의 무게중심에 보정선원이 각각 위치할 수 있다. 제 2 개수는 8개일 수 있다. 보정선원은 위에서 이미 설명한 CRM소스일 수 있다. 단위보정체적에서 보정선원 이외의 부분은 공기로 채워질 수 있다. 이와 같이 방사선량을 이미 알고 있는 보정선원을 이용하므로 핵종분석 시스템(10)은 보정체적에 대한 제 3 방사선 측정 정보를 미리 저장하고 있을 수 있다.One of the correction volumes is divided into a second number of unit correction volumes, and a correction source may be located at the center of gravity of each of the unit correction volumes. The second number may be eight. The calibration source may be the CRM source already described above. A portion of the unit calibration volume other than the calibration source may be filled with air. As described above, since a calibration source with a known radiation dose is used, the
본 개시의 다른 실시예에 따르면 도 1 내지 도 6에 의하여 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 가지는 검출기(22)가 보정체적들 중 하나에 대하여 전기적 출력 신호를 생성하는 단계를 수행할 수 있다. 전기적 출력 신호는 방사선에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 전기적 출력 신호는 에너지에 따른 방사성의 단위농도와 관련된 신호일 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, according to FIGS. 1 to 6 , the
메인 모듈은 보정체적들 중 하나에 대해 미리 저장되어 있는 제 3 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 보정체적들 중 하나의 보정체적(501)은 제 2 개수의 단위보정체적들(502)로 나뉘어 있으며, 단위보정체적들(502)의 무게중심에 CRM소스(503)가 각각 위치할 수 있다. 메인 모듈은 단위보정체적들(502)의 무게중심에 CRM소스(503)가 각각 위치하고, 매질이 제 1 물질인 경우의 제 3 방사선 측정 정보를 미리 저장하고 있을 수 있다. 왜냐하면 CRM소스(503)에 대한 방사선 측정 정보는 이미 알려진 정보이거나, 시뮬레이션으로 알 수 있는 정보이기 때문이다. 제 3 방사선 측정 정보는 방사선의 단위농도(Bq/g)를 의미할 수 있다.The main module may perform the step of acquiring the third radiation measurement information stored in advance for one of the calibration volumes. As already described, one
메인 모듈은 검출기(22)의 전기적 출력 신호와 제 3 방사선 측정 정보를 매칭시키는 단계를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 메인 모듈은 전기적 출력 신호가 어느 정도의 방사선의 단위농도(Bq/g)를 의미하는지를 나타내는 테이블 또는 함수를 생성할 수 있다. The main module may perform a step of matching the electrical output signal of the
또한 에너지에 따른 전기적 출력 신호의 의미는 다를 수 있다. 예를 들어 1keV의 에너지를 가지는 방사선에 대한 전기적 출력 신호 및 2keV의 에너지를 가지는 방사선에 대한 전기적 출력 신호는 서로 다를 수 있다. 메인 모듈은 에너지에 따른 전기적 출력 신호가 어느 정도의 방사선의 단위농도(Bq/g)를 의미하는지를 나타내는 테이블 또는 함수를 생성할 수 있다. Also, the meaning of the electrical output signal according to energy may be different. For example, an electrical output signal for radiation having an energy of 1 keV and an electrical output signal for radiation having an energy of 2 keV may be different from each other. The main module may generate a table or a function indicating how much an electrical output signal according to energy means a unit concentration (Bq/g) of radiation.
본 개시에 따르면 CRM소스를 이용하여 위와 같은 보정을 수행하며 CRM 소스는 다양한 에너지를 가지를 방사선을 방출하므로 위와 같은 과정을 한 번만 수행하더라도 다양한 에너지에 따른 전기적 출력 신호의 의미를 확인할 수 있다.According to the present disclosure, the above correction is performed using the CRM source, and since the CRM source emits radiation having various energies, the meaning of the electrical output signal according to various energies can be confirmed even if the above process is performed only once.
이하에서는 핵종분석 시스템이 매질의 밀도에 따라 효율곡선 계산하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for calculating the efficiency curve of the nuclide analysis system according to the density of the medium will be described.
도 10은 본 개시의 일실시예에 따른 효율 곡선을 나타내는 도면이다. 도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 보정인자를 나타내는 도면이다. 도 12는 매질에 따른 효율 곡선을 나타내는 도면이다. 10 is a diagram illustrating an efficiency curve according to an embodiment of the present disclosure. 11 is a diagram illustrating a correction factor according to an embodiment of the present disclosure. 12 is a diagram illustrating an efficiency curve according to a medium.
이하에서는 도 10 내지 도 12와 함께 핵종분석 시스템(10)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
핵종분석 시스템(10)의 효율곡선은 대상체에 포함된 전체방사선 대비 핵종분석 시스템(10)이 실질적으로 검출하는 방사선의 비율을 나타내는 함수이다. 효율곡선은 보정인자와 더불어 방사성 핵종의 농도를 분석하는 중요인자이다. 따라서, 핵종분석 시스템(10)은 내용물의 밀도에 따른 모든 효율곡선을 사전에 저장하고 있어야 한다. 본 개시에서는 실측실험과 시뮬레이션을 이용하여 다양한 밀도에 대한 효율곡선을 예측/계산하는 방법을 제안한다.The efficiency curve of the
핵종분석 시스템(10)은 내용물의 밀도에 따른 효율곡선을 계산하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다.The
검출기(22)의 효율곡선은 매질의 밀도와 에너지에 대한 함수로서 매질에 따른 감쇄를 적용하여 각 에너지 대역에서 실제로 측정되는 activity를 해석하는데 필수적 인자이다. activity는 방사선 신호 또는 방사성 물질의 농도와 관련될 수 있다.The efficiency curve of the
이는 매질의 밀도, 용기의 제원, 방사성 물질의 에너지 대역 및 검출기의 FOV 등의 복합함수로서 실험을 통해 모든 경우의 수에 대한 효율곡선을 구하는 것이 현실적으로 불가능하다. 따라서, 공기매질에 대한 실험과 Monte Calro simulation을 병행하여 실시후, 이의 상관관계를 파악후 다른 종류의 매질 또는 용기의 제원에 따른 효율곡선은 Monte Carlo Simulation을 기반하여 계산하는 방법이 본 개시에서는 제안된다.This is a complex function of the density of the medium, the dimensions of the container, the energy band of the radioactive material, and the FOV of the detector, and it is practically impossible to obtain the efficiency curve for all cases through experimentation. Therefore, the present disclosure proposes a method of calculating the efficiency curves according to the specifications of different types of media or containers based on Monte Carlo Simulation after conducting the experiment on the air medium and Monte Calro simulation in parallel and finding the correlation therebetween. do.
해체폐기물은 콘크리트, 토양, 금속 및 잡고체등 다양한 밀도의 폐기물이 발생된다. 따라서, 밀도에 따른 검출기의 효율곡선식은 폐기물에 포함된 핵종의 정량분석에 있어서 필수적으로 필요한 인자이다.The dismantling waste generates wastes of various densities such as concrete, soil, metal, and solids. Therefore, the efficiency curve equation of the detector according to the density is an essential factor in the quantitative analysis of nuclides contained in waste.
그러나, 현실적으로 이런 다양한 형태의 밀도의 폐기물에 대해서 검출기의 효율곡선을 실험적으로 파악하기는 매우 어려움이 따른다. However, in reality, it is very difficult to experimentally grasp the efficiency curve of the detector for wastes of various types of densities.
본 개시에서는 air 상태의 매질을 레퍼런스(reference)로 하여 실험과 Monte Carlo Simulation을 병행하여 그 두개의 해석상의 차이점을 수식(formula)화 하여, 다른 밀도의 매질에 대한 Monte Carlo Simulatoin을 이용하여 각각에 대한 효율곡선을 예측후, 상기 formulation을 보정인자로 이용하여 최종 효율곡선을 예측하는 방법을 제안한다.In the present disclosure, by using the medium in the air state as a reference, the experiment and Monte Carlo Simulation are performed in parallel to formulate the difference in the two analyses, and Monte Carlo Simulatoin for the medium of different density is used for each. After predicting the efficiency curve for , we propose a method of predicting the final efficiency curve using the formulation as a correction factor.
핵종분석 시스템(10)은 측정대상 용기의 매질이 공기로 채워진 상태에서의 시뮬레이션(Simu)과 실측(Exp)과의 보정인자를 계산하는 단계를The
수행할 수 있다. 메인 모듈은 시뮬레이션을 통해 매질인 공기인 경우 효율곡선을 구할 수 있다. 매질은 측정대상 용기 내부의 물질로써, 방사선원(보정선원) 이외의 물질을 의미할 수 있다. 도 10의 파란색선(1010)은 시뮬레이션 결과에 따른 제 1 효율곡선을 나타낼 수 있다. 시뮬레이션은 Monte Carlo Simulation일 수 있다. 메인 모듈은 검출기(22)를 이용한 실험을 통해 동일한 매질인 공기인 경우의 효율 곡선을 구할 수 있다. 도 10의 붉은색선(1020)은 실험 결과에 따른 제 2 효율곡선을 나타낼 수 있다. 메인 모듈은 시뮬레이션과 실험사이의 오차를 수식화 할 수 있다. 시뮬레이션과 실험사이의 오차는 식 4에 의하여 결정될 수 있다. ratio는 오차(보정인자)일 수 있다. can be done The main module can obtain an efficiency curve in the case of air as the medium through simulation. The medium is a material inside the container to be measured, and may refer to a material other than a radiation source (correction source). A
(식 4) (Equation 4)
simuEff는 시뮬레이션을 통한 효율곡선을 의미하고 expEff는 실험을 통한 효율곡선을 의미할 수 있다.simuEff may mean an efficiency curve through simulation, and expEff may mean an efficiency curve through experiment.
도 11의 라인은 오차(보정인자)를 나타낼 수 있다. 도 11의 세로축은 Ratio를 나타낼 수 있다. Ratio는 Simu/Exp일 수 있다. 도 11의 Simus는 식 4의 SimuEff와 대응될 수 있다. 또한 도 11의 Exp는 식 4의 ExpEff에 대응될 수 있다. 또한 메인 모듈은 오차(보정인자)를 수식화하여 수식(1120)을 획득할 수 있다. 수식은 에너지에 따른 오차(보정인자)의 함수일 수 있다. 이와 같은 과정에 의하여 메인 모듈은 수식(1120)과 같이 전 에너지 대역에서 보정인자(오차)를 획득할 수 있다. 메인 모듈은 수식(1120)을 이용하여 에너지에 따른 보정인자를 획득할 수 있다.The line in FIG. 11 may represent an error (correction factor). The vertical axis of FIG. 11 may represent Ratio. Ratio may be Simu/Exp. Simus of FIG. 11 may correspond to SimuEff of Equation 4. Also, Exp of FIG. 11 may correspond to ExpEff of Equation 4. Also, the main module may formulate the error (correction factor) to obtain
핵종분석 시스템(10)은 측정대상 용기의 매질의 밀도를 변화하며 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 공기가 아닌 다른 물질을 매질로 사용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 다른 물질은 공기와 다른 밀도를 가질 수 있다. 메인 모듈이 공기가 아닌 다른 물질을 매질로 사용하여 시뮬레이션을 수행한다는 것은 메인 모듈은 다양한 매질의 밀도에 대한 시뮬레이션을 수행한다는 것을 의미할 수 있다. 메인 ㅁ모듈은 다양한 매질의 밀도에 대한 시뮬레이션 결과로써, 효율곡선을 획득할 수 있다.The
핵종분석 시스템(10)은 보정인자에 기초하여 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 보정하여 매질의 밀도별 실측 효율곡선을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 다양한 밀도에 대한 시뮬레이션 결과인 효율곡선에 수식(1120)을 적용하여 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어 메인 모듈은 시뮬레이션 결과인 효율곡선에 수식(1120)에 따른 값의 역수를 곱할 수 있다. 왜냐하면 식 4는 ratio=simuEff/expEff와 같기 때문이다. 여기서 simuEff는 시뮬레이션을 통한 효율곡선을 의미하고 expEff는 실험을 통한 효율곡선을 의미할 수 있다. 메인 모듈은 에너지별로 보정인자를 획득하여 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 보정할 수 있다. 메인 모듈은 이와 같은 과정을 통하여 모든 매질에 대한 최종 효율 곡선을 획득할 수 있다. 최종 효율 곡선은 실험을 통한 효율 곡선과 유사할 수 있다. 따라서 사용자는 별도의 실험 없이 시뮬레이션만으로 매질에 따른 효율 곡선을 획득할 수 있다. 예를 들어 도 12는 밀도/에너지에 따른 효율곡선을 나타낼 수 있다. 도 12의 가로축은 에너지를 나타내고 새로축은 검출기의 효율을 나타낼 수 있다.The
본 개시의 다양한 실시예에 따르면 메인 모듈은 아래와 같은 과정을 수행할 수 있다. 아래의 설명에서 도 1 내지 도 12에서 이미 설명된 내용은 생략하였으며, 아래의 설명에서 부족한 점은 은 도 1 내지 도 12에 대한 설명에 의하여 설명될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the main module may perform the following process. In the description below, the content already described with reference to FIGS. 1 to 12 is omitted, and deficiencies in the description below may be explained with reference to FIGS. 1 to 12 .
제 3 보정은 핵종농도의 정량적 분석을 위해 용기별 그리고 내용물의 밀도별 효율곡선을 계산하기 위해 시뮬레이션과 실측과의 관계식을 이용하여 용기별 그리고 내용물의 밀도별 효율곡선을 계산하는 방법을 포함할 수 있다.The third correction may include a method of calculating the efficiency curve for each container and each density of the contents by using the relational expression between simulation and actual measurement to calculate the efficiency curve for each container and for each density of the contents for quantitative analysis of the nuclide concentration. there is.
메인 모듈은 제 3 보정을 수행하기 위하여 이하와 같은 과정을 수행할 수 있다. 메인 모듈은 CRM소스를 포함하고 CRM소스의 주변을 제 1 물질로 채운 보정체적들 중 하나를 미리 정해진 알고리즘으로 시뮬레이션하여 제 1 효율곡선을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 보정체적들 중 하나에 포함된 단위보정체적의 중심에는 CRM소스가 위치할 수 있다. 효율곡선은 에너지에 따른 검출기의 효율을 의미할 수 있다. 미리 정해진 알고리즘은 Monte Carlo Simulation일 수 있다. 제 1 물질은 공기일 수 있다. 도 10의 파란색선(1010)은 시뮬레이션 결과에 따른 제 1 효율곡선을 나타낼 수 있다. 도 10의 가로축은 에너지크기를 의미한다. 또한 도 10의 세로축은 검출기의 효율을 나타낸다.The main module may perform the following process to perform the third correction. The main module may perform a step of simulating one of the correction volumes including the CRM source and filling the periphery of the CRM source with the first material with a predetermined algorithm to obtain a first efficiency curve. As already described, the CRM source may be located at the center of the unit correction volume included in one of the correction volumes. The efficiency curve may mean the efficiency of the detector according to energy. The predetermined algorithm may be a Monte Carlo Simulation. The first material may be air. A
메인 모듈은 검출기(22)를 이용하여 보정체적들 중 하나에 대하여 제 4 방사선 측정 정보를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 보정체적들 중 하나에 포함된 단위보정체적의 중심에는 CRM소스가 위치할 수 있다. 또한 CRM소스의 주변은 제 1 물질로 채워질 수 있다. The main module may perform the step of obtaining the fourth radiation measurement information for one of the calibration volumes by using the
메인 모듈은 제 4 방사선 측정 정보에 기초하여 제 2 효율곡선을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 도 10의 붉은색선(1020)은 시뮬레이션 결과에 따른 제 2 효율곡선을 나타낼 수 있다.The main module may perform the step of obtaining a second efficiency curve based on the fourth radiation measurement information. A
메인 모듈은 제 1 효율곡선 및 제 2 효율곡선에 기초하여 오차 함수를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 오차는 식 4에 의하여 결정될 수 있다. 식 4에서 ratio는 오차(보정인자)일 수 있다. 오차 함수는 도 11과 같을 수 있다.The main module may perform the step of obtaining an error function based on the first efficiency curve and the second efficiency curve. The error can be determined by Equation 4. In Equation 4, ratio may be an error (correction factor). The error function may be as shown in FIG. 11 .
도 11의 라인은 오차(보정인자)를 나타낼 수 있다. 또한 메인 모듈은 오차(보정인자)를 수식화하여 수식(1120)을 획득할 수 있다. 수식은 에너지에 따른 오차(보정인자)의 함수일 수 있다. 이와 같은 과정에 의하여 메인 모듈은 수식(1120)과 같이 전 에너지 대역에서 보정인자(오차)를 획득할 수 있다. 메인 모듈은 수식(1120)을 이용하여 에너지에 따른 보정인자를 획득할 수 있다.The line in FIG. 11 may represent an error (correction factor). Also, the main module may formulate the error (correction factor) to obtain
메인 모듈은 CRM소스를 포함하고 CRM소스의 주변을 제 2 물질로 채운 보정체적들 중 하나를 미리 정해진 알고리즘으로 시뮬레이션하여 제 3 효율곡선을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 제 2 물질은 제 1 물질과 다를 수 있다. 제 2 물질은 콘크리트, 또는 철 등일 수 있다. The main module may perform a step of simulating one of the correction volumes including the CRM source and filling the periphery of the CRM source with the second material with a predetermined algorithm to obtain a third efficiency curve. The second material may be different from the first material. The second material may be concrete, iron, or the like.
메인 모듈은 제 3 효율곡선 및 오차 함수에 기초하여 보정하여 보정된 제 3 효율곡선을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 메인 모듈은 제 3 효율곡선에 수식(1120)을 적용하여 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어 메인 모듈은 제 3 효율곡선에 수식(1120)에 따른 값의 역수를 곱할 수 있다. 왜냐하면 식 4는 ratio=simuEff/expEff와 같이 실험을 통한 효율곡선이 분모에 있기 때문이다. 메인 모듈은 에너지별로 보정인자를 획득하여 제 3 효율곡선을 보정할 수 있다. 보정된 제 3 효율곡선은 제 2 물질로 채워진 용기에 대해 실제 실험을 통한 효율곡선과 거의 매칭될 수 있다. The main module may perform a step of obtaining a corrected third efficiency curve by correcting based on the third efficiency curve and the error function. The main module may perform correction by applying
메인 모듈은 이와 같은 과정을 통하여 모든 매질에 대한 최종 효율 곡선을 획득할 수 있다. 최종 효율 곡선은 실험을 통한 효율 곡선과 유사할 수 있다. 따라서 사용자는 별도의 실험 없이 시뮬레이션만으로 매질에 따른 효율곡선을 획득하여 실험을 통한 효율곡선을 모사할 수 있다. 예를 들어 도 12는 복수의 매질에 대한 효율 곡선을 나타낸다. 복수의 매질은 서로 다른 밀도를 가질 수 있다. 즉, 도 12는 복수의 밀도/에너지에 따른 효율곡선을 나타낼 수 있다. 도 12의 가로축은 에너지를 나타내고 새로축은 검출기의 효율을 나타낼 수 있다.The main module can acquire the final efficiency curve for all media through this process. The final efficiency curve may be similar to the experimental efficiency curve. Therefore, the user can simulate the efficiency curve through the experiment by acquiring the efficiency curve according to the medium only through simulation without a separate experiment. For example, Figure 12 shows efficiency curves for a plurality of media. The plurality of media may have different densities. That is, FIG. 12 may show an efficiency curve according to a plurality of densities/energies. The horizontal axis of FIG. 12 may indicate energy and the new axis may indicate the efficiency of the detector.
이상에서 설명한 본 개시는 전술한 실시 예 및 첨부된 도면들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present disclosure described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present disclosure. It will be clear to those of ordinary skill in the art.
10: 핵종분석 시스템 20: 검출기 장치
21: 검출기 모듈 22: 검출기
23: 콜리메이터 24: collimator 유효시야
30: 검사대 장치 40: 용기 검사대
50: 측정대상 용기 501: 보정체적
502: 단위보정체적 503: CRM 소스10: nuclide analysis system 20: detector device
21: detector module 22: detector
23: collimator 24: collimator effective field of view
30: inspection table device 40: container inspection table
50: measurement target container 501: calibration volume
502: unit correction volume 503: CRM source
Claims (8)
상기 핵종분석 시스템은 콜리메이터 및 섬광체 기반의 검출기를 포함하는 검출기 모듈, 상기 검출기 모듈을 구동하는 검출기 구동모듈, 측정대상 용기를 수용하는 검색대, 및 검색대의 구동을 하는 검색대 구동장치을 포함하고,
상기 검출기 모듈의 유효시야 및 상기 측정대상 용기의 세그멘테이션(segmentation)을 결정하는 보정에 있어서, 상기 검출기에 대한 상기 콜리메이터의 위치에 의하여 상기 검출기 모듈의 유효시야를 조정하는 방법 및 상기 검출기 구동모듈이 및 상기 검색대 구동장치에 기초하여 상기 검색대 상의 상기 측정대상 용기에 대한 상기 검출기 모듈의 위치를 결정하여 상기 측정대상 용기의 세그멘테이션을 결정하는 제 1 보정을 수행하는 단계;
상기 검출기 모듈의 전기적 출력 신호와 방사선 측정 정보를 맞추기 위한 제 2 보정을 수행하는 단계; 및
핵종농도의 정량적 분석을 위해 용기별 그리고 내용물의 밀도별 효율곡선을 계산하기 위해 시뮬레이션과 실측과의 관계식을 이용하여 상기 용기별 그리고 상기 내용물의 밀도별 효율곡선을 계산하는 제 3 보정을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 보정을 수행하는 단계는,
콜리메이터의 설계에 있어서 민감도를 극대화하는 동시에 균일도를 최소화하는 최적의 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계;
상기 측정대상 용기에 대한 상기 검출기 모듈의 미리 정해진 위치에 따라 MDA(miminum detection activity)를 획득하는 단계; 및
상기 MDA가 최소가 되는 상기 측정대상 용기의 세그멘테이션 개수를 결정하는 단계를 포함하는 핵종분석 시스템의 동작 방법.
In the method of operating a nuclide analysis system for a radioactive material,
The nuclide analysis system includes a detector module including a collimator and a scintillator-based detector, a detector driving module for driving the detector module, a search table accommodating a measurement target container, and a search table driving device for driving the search table,
In the correction for determining the effective field of view of the detector module and the segmentation of the measurement target container, the method of adjusting the effective field of view of the detector module according to the position of the collimator with respect to the detector and the detector driving module; performing a first correction of determining the segmentation of the measurement target container by determining a position of the detector module with respect to the measurement target container on the search target based on the search station driving device;
performing a second correction to match the electrical output signal of the detector module with the radiation measurement information; and
Performing a third correction for calculating the efficiency curve for each container and for each density of the contents by using the relational expression between simulation and actual measurement to calculate the efficiency curve for each container and for each density of the contents for quantitative analysis of the nuclide concentration including,
The step of performing the first correction is,
determining an effective field of view of an optimal detector module that maximizes sensitivity and minimizes uniformity in designing a collimator;
acquiring a minimum detection activity (MDA) according to a predetermined position of the detector module with respect to the measurement target container; and
The method of operating a nuclide analysis system comprising the step of determining the number of segments of the measurement target container at which the MDA is the minimum.
상기 검출기 모듈의 유효시야를 결정하는 단계는,
상기 민감도를 아래 수식으로 결정하는 단계;
민감도 = Am/A0,
여기에서 Am 은 검출기 모듈이 검출하는 방사선량이며 A0는 상기 측정대상 용기에서 발생되는 방사선 총량이고,
균일도는 아래 식에 의하여 획득되고,
여기에서 max와 min은 상기 검출기 모듈이 상기 측정대상 용기에서 측정한 방사선 신호(activity)의 최대와 최소가 되는,
핵종분석 시스템의 동작 방법.
The method of claim 1,
The step of determining the effective field of view of the detector module,
determining the sensitivity by the following equation;
Sensitivity = Am/A0,
where Am is the amount of radiation detected by the detector module, A0 is the total amount of radiation generated by the measurement target container,
The uniformity is obtained by the following equation,
where max and min are the maximum and minimum of the radiation signal (activity) measured by the detector module in the measurement target container,
How a nuclide analysis system works.
상기 측정대상 용기의 세그멘테이션 개수를 결정하는 단계에 있어서,
상기 검출기 구동모듈이 상기 검색대 구동장치에 기초하여 상기 측정대상 용기에 대한 상기 검출기 모듈의 복수의 미리 정해진 위치로 결정하는 단계; 및
상기 복수의 미리 정해진 위치에 대해서 MDA가 최소가 되는 세그멘테이션의 개수를 결정하는 단계를 포함하는 핵종분석 시스템의 동작방법.
The method of claim 1,
In the step of determining the number of segmentation of the measurement target container,
determining, by the detector driving module, a plurality of predetermined positions of the detector module with respect to the measurement target container based on the search table driving device; and
Method of operation of a nuclide analysis system comprising the step of determining the number of segments for which the MDA is the minimum for the plurality of predetermined positions.
MDA의 계산방법은 ISO에서 정의하는 아래 수식을 사용하되,
은 관심 피크의 분기이고, t는 측정시간이며, 은 에너지 피크 효율이고, B 는 background 방사선량이고, 상기 background 방사선량은 측정대상 용기의 내부의 면적 및 측정대상 용기의 외부의 면적의 비율을 고려하는 핵종분석 시스템의 동작방법.
5. The method of claim 4,
The calculation method of MDA uses the following formula defined by ISO,
is the branch of the peak of interest, t is the measurement time, is an energy peak efficiency, B is a background radiation dose, and the background radiation dose is an operating method of a nuclide analysis system in consideration of the ratio of the area inside the measurement target container and the outside area of the measurement target container.
상기 검출기 모듈의 전기적 출력 신호와 방사선 측정 정보를 맞추기 위한 제 2 보정을 수행하는 단계는,
방사성 물질을 포함하는 미리 정해진 체적의 상기 측정대상 용기를 24의 보정체적들로 나누는 단계;
상기 검출기가 상기 보정체적들 중 하나에 대하여 전기적 출력 신호를 생성하는 단계;
상기 보정체적들 중 하나에 대해 미리 저장되어 있는 제 3 방사선 측정 정보를 획득하는 단계; 및
상기 전기적 출력 신호를 상기 제 3 방사선 측정 정보로 변환하는 수식을 획득하는 단계를 포함하고,
상기 보정체적들 중 하나의 보정체적은 8개의 단위보정체적들로 나뉘어 있으며, 상기 단위보정체적들의 무게중심에 보정선원이 각각 위치하고, 상기 단위보정체적에서 상기 보정선원 이외의 부분은 공기로 채워지며, 상기 전기적 출력 신호 및 상기 제 3 방사선 측정 정보는 에너지별 효율이며, 효율은 검출기에서 수집된 방사선량/보정선원의 총선량인,
핵종분석 시스템의 동작 방법.
The method of claim 1,
The step of performing a second correction to match the electrical output signal of the detector module and the radiation measurement information,
dividing the vessel to be measured of a predetermined volume containing a radioactive material into 24 calibration volumes;
the detector generating an electrical output signal for one of the calibration volumes;
obtaining third radiation measurement information stored in advance for one of the correction volumes; and
obtaining a formula for converting the electrical output signal into the third radiation measurement information,
One of the correction volumes is divided into eight unit correction volumes, a correction source is located at the center of gravity of each of the unit correction volumes, and a portion of the unit correction volume other than the correction source is filled with air. , The electrical output signal and the third radiation measurement information are energy-specific efficiency, and the efficiency is the total dose of the radiation dose/correction radiation source collected by the detector,
How a nuclide analysis system works.
상기 보정선원은,
CRM소스로서 Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Co-60 및 Y-88 선원을 포함하는 핵종분석 시스템의 동작 방법.
7. The method of claim 6,
The correction source is
Method of operation of a nuclide analysis system comprising Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Co-60 and Y-88 sources as CRM sources.
상기 제 3 보정을 수행하는 단계는,
상기 측정대상 용기의 매질이 공기로 채워진 상태에서의 시뮬레이션(Simu)과 실측(Exp)과의 보정인자를 계산하는 단계;
상기 측정대상 용기의 매질의 밀도를 변화하며 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 획득하는 단계; 및
상기 보정인자에 기초하여 상기 시뮬레이션 결과인 효율곡선을 보정하여 매질의 밀도별 실측 효율곡선을 획득하는 단계를 포함하는 핵종분석 시스템의 동작 방법.
The method of claim 1,
The step of performing the third correction is,
calculating a correction factor between the simulation (Simul) and the actual measurement (Exp) in a state in which the medium of the measurement target container is filled with air;
obtaining an efficiency curve, which is a simulation result, by performing a simulation while changing the density of the medium of the measurement target container; and
and obtaining a measured efficiency curve for each density of a medium by correcting the efficiency curve, which is the simulation result, based on the correction factor.
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KR102527267B1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-05-02 | 엔이티 주식회사 | The method of deriving the optimal structure of a detector configured in a three-dimensional distribution imaging device of radionuclide |
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