KR100712723B1 - 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체는, 양성자 빔을 발생시키는 입자 가속기를 수용하며, 상면이 개방되고, 다른 면들은 폐쇄된 형태의 콘크리트 구조체로 이루어진 프레임과, 상기 프레임의 상면을 개폐하는 도어를 포함하며, 상기 프레임은 지중에 매설되고, 상기 도어는 지면에 노출되어 설치되는 점에 특징이 있다.

Description

입자 가속기의 방사선 차폐 구조체{Radiation shield structure for particle accelerator}

도1은 종래의 입자 가속기의 개략적 정면도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 개략적 정면도이다.

도3은 도2에 도시된 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체의 개략적 평면도이다.

도4는 도3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 20...프레임

22...레일 30...도어

32...구동모터 34...랙

36...피니언 기어 37...회전롤러

38...마그넷 42...유압실린더

44...로드 100...사이클로트론

G...지면 X...수평방향

Z...수직방향

본 발명은 의료용 방사선을 발생시키기 위한 입자 가속기로부터 방사선이 효과적으로 차폐될 수 있도록 구조가 개선된 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 의료용 방사선을 생성하기 위한 장치로서 가속된 양성자 빔을 생성시키는 사이클로트론을 사용하고 있다. 사이클로트론은 사이클로트론 응용연구, 중성자선 조사 및 방사선 동위원소 생산등 사용목적에 따라 필요한 세기의 양성자 빔을 인출하여 사용하고 있으며 전자석과 고주파시스템, 진공장치, 인출장치 및 빔 수송장치 등이 상호 연관적으로 결합되어 있는 비선형 특성이 강한 대규모 시스템으로 구성된다. 이러한 사이클로트론으로부터 발생하는 양성자 빔을 특정표적에 충돌시킴으로써 발생하는 방사선을 진단용이나 치료용도의 의료용으로 사용하고 있다. 그런데 이러한 사이클로트론으로부터 발생되는 방사선은 특정 목표에만 집중적으로 조사되어야 하며, 일반적으로 그 발생장치인 사이클로트론 주위로 방사되어서는 아니 된다. 그 이유는 높은 에너지의 방사선이 인체에 불필요하게 조사되면 인체에 치명적인 손상을 초래할 수 있기 때문이다.

따라서, 일반적으로 상기 방사선을 발생시키는 입자가속기는 밀폐된 실내 공간에 도1에 도시된 바와 같이 설치되어 운용되고 있다.

도1을 참조하면, 종래의 입자 가속기 방사선 차폐 구조체(1)는 지면(G)위에 노출되어 설치되어 있으며, 싸이클로크론(2)과 같은 입자 가속기를 수용하는 프레임(3)과 도어(4)를 포함하고 있다. 상기 프레임(3)은 상면이 개방되어 있어 그 개방된 상면을 통하여 상기 사이클로트론(2)을 설치하거나 유지 또는 보수 점검하도록 되어 있다. 또한, 상기 도어(4)는 상기 프레임(3)의 상면을 덮는 역할을 하도록 되어 있다. 상기 도어(4)에는 상기 사이클로트론(2)을 작동시키는데 필요한 마그넷(5)이 고정 설치되어 있다. 상기 도어(4)는 상기 프레임(3)에 고정 설치된 유압실린더(6)와 그 유압실린더(6)의 로드(7)에 동력적으로 연결되어 수직방향으로 승강가능하게 설치되어 있다. 상기 도어(4)는 상기 유압실린더(6)를 포함하는 승강수단에 의해 상기 프레임(3)으로부터 상방으로 이격되어 그 프레임(3)의 상면을 개방함으로써, 필요에 따라서 상기 프레임(3) 내에 설치된 상기 사이클로트론(2)을 보수 또는 점검할 수 있다.

그러나, 위와 같은 구조를 가진 종래의 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(1)는 그 자체가 지상에 노출되어 설치되기 때문에 상기 프레임(3) 외부로 방사선이 어느정도 방사되기 때문에 그 방사선이 차폐될 수 있도록 밀폐된 실내공간이 마련되어야 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사이클로트론과 같은 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체로부터 방사선이 누출되더라도 상기 입자 가속기가 설치된 공간으로 방사선이 직접적으로 방사되는 것이 차단되도록 구조가 개선된 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체는, 양성자 빔을 발생시키는 입자 가속기를 수용하며, 상면이 개방되고, 다른 면들은 폐쇄된 형태의 구조체로 이루어진 프레임과,

상기 프레임의 상면을 개폐하는 도어를 포함하는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체에 있어서,

상기 프레임은 지중에 매설되고, 상기 도어는 지면에 노출되어 설치되는 점에 특징이 있다.

상기 도어는 상기 프레임의 상면을 개폐하도록, 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 그 프레임에 결합되는 것이 바람직하다.

상기 프레임을 승강시키기 위한 승강수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 도어를 상기 프레임에 대해 수평방향으로 슬라이딩시키도록 상기 도어에 동력적으로 연결되어 있는 구동모터에 의해 상기 도어가 슬라이딩 가능하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 개략적 정면도이며, 도3은 도2에 도시된 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체의 개략적 평면도이며, 도4는 도3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.

도2 내지 도4를 참조하면 본 실시예의 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체 (10)는 프레임(20)과, 도어(30)를 포함하고 있다.

상기 프레임(20)은 양성자 빔을 발생시키는 예컨대 사이클로트론(100)과 같은 입자 가속기를 수용하도록 상면이 개방된 상태의 콘크리트 등으로 이루어진 구조체로 되어 있다. 상기 프레임(20)은 지중에 매설된 형태로 설치되어 있다. 상기 프레임(20)의 하측에는 상기 프레임(20)을 수직방향(Z)으로 승강 시킬수 있도록 승강수단이 구비되어 있다. 상기 승강수단은 유압실린더(42)를 포함하고 있다. 상기 유압실린더(42)는 복수개가 마련되어 있다. 상기 유압실린더(42)는 상기 프레임(20)의 하부의 지면에 고정되어 있다. 상기 유압실린더(42)의 로드(44)는 상기 프레임(20)을 수직방향(Z)으로 힘을 가할 수 있도록 배치되어 있다. 이 유압실린더(42)는, 상기 프레임(20)을 지면에 대해 수직방향(Z)으로 이동시키기 위한 구동원으로서 마련된 것이다. 상기 프레임(20)의 상면에는 레일(22)이 마련되어 있다. 상기 레일(22)은 한 쌍이 나란하게 배치되어 있다. 상기 프레임(20)에는 구동모터(32)가 고정되어 있다. 상기 구동모터(32)의 회전축에는 피니언 기어(36)가 설치되어 있다.

상기 도어(30)는 상기 프레임(20)의 상면을 개폐하기 위해 마련된 것이다. 상기 도어(30)는 상기 프레임(20)에 마련된 레일(22)과 결합하여 상기 프레임(20)에 대해 수평방향(X)으로 슬라이딩 가능하도록 되어 있다. 상기 도어(30)의 하면에 상기 레일(22)과 동일한 방향으로 배치된 랙(34)이 마련되어 있다. 상기 랙(34)은 상기 구동모터(32)의 회전축에 마련된 피니언 기어(36)와 맞물리도록 조립되어 있다. 따라서, 상기 구동모터(32)가 회전하면 상기 피니언 기어(36)가 상기 구동모터 (32)의 회전축과 같이 회전하게 된다. 상기 피니언 기어(36)와 맞물린 상기 랙(34)은 상기 피니언 기어(36)의 회전운동을 직선운동으로 변환시킨다. 결과적으로 상기 랙(34)이 고정되어 설치된 상기 도어(30)가 상기 레일(22)을 따라 수평방향(X)으로 슬라이딩하게 되면서 상기 도어(30)가 상기 프레임(20)의 상면을 개폐하게 된다. 상기 도어(30)에는 지면(G)과의 직접적인 마찰이 생기는 것을 억제하기 위하여 회전롤러(37)가 설치되어 있다. 상기 회전롤러(37)는 상기 프레임(20)으로부터 분리된 도어(30)가 지면(G)과 직접적인 마찰이 생기지 않도록 하여 그 도어(30)를 보호하는 역할을 한다. 상기 도어(30)에는 마그넷(38)이 설치되어 있으며 이점은 종래의 도어 구조와 다를바 없다.

이하, 이러한 구조를 가지는 본 발명에 따른 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)를 이용하여 상기 사이클로트론(100)과 같은 입자 가속기를 작동하는 경우와, 그 작동을 멈추고 보수 또는 점검을 하는 경우를 나누어 설명하기로 한다. 먼저, 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)가 지중에 매설되어 설치되어 있고, 상기 도어(30)는 폐쇄된 상태로부터 서술을 시작하기로 한다.

상기 사이클로트론(100)의 작동 스위치를 켜게 되면, 상기 사이클로트론(100)에서는 양성자 빔이 발생하게 된다. 상기 사이클로트론(100)으로부터 발생된 양성자 빔은 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)의 외부로 연결된 방사선 인출수단(미도시)을 통하여 필요한 장소에 방사선으로서 공급되게 된다. 이렇게 상 기 사이클로트론(100)이 양성자 빔을 발생하는 동안에 상기 사이클로트론(100)으로부터는 사방으로 방사선이 발생하게 된다. 이렇게 상기 사이클로트론(100)으로부터 방사된 방사선은 상기 프레임(20)과 상기 도어(30)의 외부로 어느정도 방사가 되게 된다. 그러나 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)의 대부분이 지중에 매설되어 있기 때문에 상기 프레임(20) 외부로 방사되는 방사선은 지중에 그대로 흡수되고 상기 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)가 설치된 실내공간으로는 거의 방사되지 않게 되는 효과가 있다.

한편, 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)에 설치된 상기 사이클로트론(100)의 작동을 멈추고, 그 사이클로트론(100)의 점검 또는 보수를 하고자 하는 경우에는 상기 승강수단을 작동시켜 상기 도어(30)가 지면(G)과 나란한 위치에 오도록 한다. 그런 다음 상기 구동모터(32)를 작동시켜 상기 도어(30)를 상기 프레임(30)에 대해 수평으로 슬라이딩 시킨다. 상기 도어(30)는 상기 레일(22)을 따라서 수평방향(X)으로 이동하여 상기 프레임(20)의 상면을 개방시킨다. 이와 같은 상태에서 상기 사이클로트론(100)의 보수 또는 점검을 위한 작업을 마친 다음, 상기 구동모터(32)를 상기 도어(30)를 개방할 때와 반대 방향으로 작동하도록 구동시키면 상기 도어(30)는 상기 레일(22)을 따라 상기 프레임(20)의 개방된 상면을 덮어서 폐쇄하게 된다. 이와 같이 상기 도어(30)에 의해 상기 프레임(20)이 폐쇄된 상태에서 상기 승강수단을 작동시켜 상기 도어(30)와 상기 프레임(20)이 결합된 상태로 상기 사이클로트론(100)의 작동을 위한 위치 즉, 지중으로 상기 프레임(20) 부위가 매설되도록 하강시키게 된다. 이 과정을 거치면 방사선이 거의 차폐된 상태에 서 상기 입자 가속기를 작동할 수 있는 환경이 마련되는 것이다.

한편, 상기 도어(30)가 상기 프레임(20)에 대해 수평방향(X)으로 슬라이딩되어 개폐되는 구조인 경우에는, 상기 도어(30)가 상기 프레임(20)에 대해 수평방향(X)으로 슬라이딩되어 개폐되는 구조이므로 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)에 설치된 상기 사이클로트론(100)을 보수하거나 점검하기 위해 작업자가 상기 사이클로트론(100)에 용이하게 접근할 수 있는 효과가 있다. 따라서 종래의 상기 도어(30)가 수직방향(Z)으로 개폐되는 구조에 비하여 본 발명에 따른 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)는 상기 사이클로트론(100)의 보수 및 점검을 위한 작업성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서와 같이 상기 승강수단이 마련되어 있는 경우에는, 상기 승강수단에 의하여 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체(10)중 상기 프레임(20)과 상기 도어(30)가 지상으로 상승할 수 있기 때문에 상기 사이클로트론(100)의 보수 및 점검을 위한 작업성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

본 실시예에 있어서는, 상기 도어(30)는 상기 프레임(20)의 상면을 개폐하도록, 수평방향(X)으로 슬라이딩 가능하게 그 프레임(20)에 결합된 것으로 서술하고 도시하였으나, 상기 도어(30)가 상기 프레임(20)에 대해 수평방향(X)으로 슬라이딩 되지 않더라도 예컨대 승강 또는 회동 등에 의해 개폐가 가능한 구조이면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 프레임(20)이 콘크리트로 되어 있는 것으로 서술하였으나 상기 프레임(20)의 재질은 콘크리트로 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서는, 상기 프레임(20)을 승강시키기 위한 승강수단이 포함된 것으로 서술하고 도시하였으나, 상기 승강수단이 마련되어 있지 않더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 상기 도어(30)를 상기 프레임(20)에 대해 수평방향(X)으로 슬라이딩시키도록 상기 도어(30)에 동력적으로 연결되어 있는 구동모터(32)에 의해 상기 도어(30)가 슬라이딩 가능하도록 되어 있는 것으로 도시하고 서술하였으나, 상기 도어(30)를 수평방향(X)으로 슬라이딩시키는 구동원은 구동모터(32)에 한정되지 아니하며, 유압실린더(42)를 포함하여 다양한 구동원이 적용가능하다.

본 실시예에 있어서는, 상기 도어(30)와 상기 프레임(20)간의 동력적 연결수단을 랙(34)과 피니언 기어(36)로 서술하였으나, 상기 랙(34)과 피니언 기어(36)가 아니라도 볼 스크류 구조나, 풀리와 벨트구조 등 공지의 다양한 동력전달수단이 적용될 수 있음은 당연하다.

본 실시예에 있어서는, 승강수단으로서 유압프레스를 포함하는 것으로 서술하였으나 유압프레스가 아니라도 상기 프레임(20)을 적절히 승강시킬 수 있는 승강수단이라면 모터 등을 이용한 공지의 다른 승강수단도 적용될 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시예가 구체화될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체에 있어서는, 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체가 지중에 매설되어 설치되어 있기 때문에 상기 사이클로트론으로부터 방사된 방사선이 상기 입자 가속기가 설치되어 있는 공간에 직접적으로 방사되지 못하고 지중에 흡수되게 되므로 상기 사이클로트론이 설치된 실내 공간이 방사선에 의해 직접 방사되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서와 같이 상기 도어가 상기 프레임에 대해 수평방향으로 슬라이딩되어 개폐되는 구조인 경우에는, 상기 도어가 상기 프레임에 대해 수평방향으로 슬라이딩되어 개폐되는 구조이므로 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체에 설치된 상기 사이클로트론을 보수하거나 점검하기 위해 작업자가 상기 사이클로트론에 용이하게 접근할 수 있다. 따라서 종래의 상기 도어가 수직방향으로 개폐되는 구조에 비하여 본 발명에 따른 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체는 상기 사이클로트론의 보수 및 점검을 위한 작업성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서와 같이 상기 승강수단이 마련되어 있는 경우에는, 상기 승강수단에 의하여 상기 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체중 상기 프레임과 상기 도어가 지상으로 상승할 수 있기 때문에 상기 사이클로트론의 보수 및 점검을 위한 작업성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 양성자 빔을 발생시키는 입자 가속기를 수용하며, 상면이 개방되고, 다른 면들은 폐쇄된 형태의 구조체로 이루어진 프레임과,

   상기 프레임의 상면을 개폐하는 도어를 포함하는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체에 있어서,

   상기 프레임은 지중에 매설되고, 상기 도어는 지면에 노출되어 설치되는 것을 특징으로 하는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도어는 상기 프레임의 상면을 개폐하도록, 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 그 프레임에 결합된 것을 특징으로 하는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 프레임을 승강시키기 위한 승강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 도어를 상기 프레임에 대해 수평방향으로 슬라이딩시키도록 상기 도어에 동력적으로 연결되어 있는 구동모터에 의해 상기 도어가 슬라이딩 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 입자 가속기의 방사선 차폐 구조체.

Images