KR100896985B1 - 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기 - Google Patents

배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 이용하여 배관 내부의 방사성 오염도를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 고분자막으로 형성된 베타선 측정용 유기 섬광체 함침 고분자막 위에 알파선 측정이 가능한 무기 섬광체를 함침시킨 고분자 용액을 특수한 기법으로 도포하여 알파·베타선의 동시 측정이 가능한 이중섬광체 검출 소재를 제작하고, 감마선의 측정용 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카메라로 구성된 감시부를 더 포함하여, 알파·베타·감마선의 동시 측정이 가능하며, 검출 소재의 제조가 쉽고 용이하며 신속하게 검출값을 도출할 수 있는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 구성은 고분자막으로 형성되는 베타선 측정용 플라스틱 유기 섬광체와, 상기 유기 섬광체의 고분자막 위에 알파선 측정이 가능한 ZnS(Ag) 무기 섬광체를 합침시킨 이중섬광체 고분자 복합소재를 갖는 알파·베타선 검출부; 감마선 측정용 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카메라를 갖는 감마선 측정부를 포함하는 감시부; 및 상기 검출부와 감시부로부터 출력되는 신호를 감지하여 처리하는 신호 처리부; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이중섬광체 고분자 복합소재, 검출부, 감시부, 신호 처리부, 플라스틱 유기 섬광체, ZnS(Ag) 무기 섬광체, 배관 내부 오염도

Description

배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기{Detector for Simultaneous Measurement of Alpha, Beta, and Gamma-Ray Contamination in the Pipe}
도 1은 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기의 개념을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 개략적으로 나타내는 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 알파·베타선 동시측정용 이중섬광체 고분자 복합소재 제작 과정을 개략적으로 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 유기섬광체의 베타선에 대한 검출 성능을 평가하기 위한베타선 스펙트럼을 개략적으로 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 제1 용질과 섬광체의 베타선에 대한 검출 성능을 평가하기 위한 베타선 스펙트럼을 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 이중섬광체 고분자 복합소재의 알파·베타선 검출 성능을 평가하기 위하여 제조한 시료를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 감마선 측정부를 이용하여 측정한 감마선 스펙트럼을 개략적으로 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 이중섬광체 고분자 복합소재를 이용하여 동시 측정한 알파선 및 베타선의 스펙트럼을 개략적으로 나타내는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 오염 방지용 필름에 의한 알파선 측정 신호를 개략적으로 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 검출부 11 : 베타선
삭제
15 : 알파선 17 : 이중섬광체 고분자 복합소재
삭제
20 : 감시부
21 : 카드뮴 텔러라이드 22 : 카메라
23 : 감마선 24 : 발광 다이오드
25 : 구동바퀴 30 : 신호 처리부
31 : 케이블 리와인더 33 : 케이블
40 : 유니버셜 조인트 60 : 배관
본 발명은 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 이용하여 배관 내부의 방사성 오염도를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 고분자막으로 형성된 베타선 측정용 유기섬광체 함침 고분자막 위에 알파선 측정이 가능한 무기 섬광체를 함침시킨 고분자 용액을 특수한 기법으로 도포하여 알파·베타선의 동시 측정이 가능한 이중섬광체 검출 소재를 제작하고, 감마선의 측정용 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카메라로 구성된 감시부를 더 포함하여, 알파·베타·감마선의 동시 측정이 가능하며, 검출 소재의 제조가 쉽고 용이하며 신속하게 검출값을 도출할 수 있는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기에 관한 것이다.
일반적으로, 연구용 원자로(KRR 1&2) 및 우라늄 변환 시설과 같은 원자력 시설을 해체할 경우, 해체 전·후 및 해체 과정에서 시설의 오염도 측정이 요구될 뿐만 아니라, 폐기물의 안전한 관리를 위해서 정확한 방사선학적인 특성 평가가 요구된다.
이러한 해체 폐기물들의 오염도 평가와 관련하여 해외에서는 자국의 다양한 연구용 원자로(research reactor) 및 사용로(demonstration reactor)의 해체 경험을 바탕으로 다양한 측정 기술을 개발하여 실증하고 있다.
그러나, 이러한 기술들은 원자력 시설의 다양한 구조와 특성으로 인하여 공 통적으로 활용되기에는 많은 어려운 측면이 있고, 그 제약성으로 인하여 각국에서는 각자 고유의 원자력 시설에 맞는 장비를 개발하고 있으며, 현재 해체 분야의 전반적인 추세는 원격 조작 및 경제성 향상 등을 목표로 작업자의 안전성 확보 및 작업 시간 단축을 위하여 측정 장비의 자동화 및 원격 장치 개발에 그 초점이 맞추어져 있다.
특히, 방사선 관리 측면에서 원자력 시설 해체와 더불어 발생하는 방사성 폐기물은 해체 작업 중에 작업자들의 방사성 피폭과 방사성 물질의 방출 가능성으로 인해 철저한 방사선학적인 측정 및 평가가 요구된다.
여기서, 방사능으로 오염된 기기 또는 건물 벽체의 오염 정도를 확인하는 방법으로는 방사선 계측기를 오염된 기기 또는 건물 벽체의 표면에 직접 접촉하여 측정하는 직접법이 있으며, 여과지와 같은 시료 채취 용지를 이용하여 오염 시료를 채취하고 그 시료를 방사능 검출기로 측정하는 간접법이 있다.
한편, 서베이미터(survey meter)와 같은 장비를 이용하여 표면의 오염을 직접 측정하는 경우 장비를 배관 내부로 넣어서 직접 측정할 수가 없으므로 외부에서 오염도를 측정하여야 한다.
그러나, 알파선 및 베타선 같이 비정이 짧은 방사선의 경우에는 배관의 자체 흡수에 의하여 외부에서 오염도를 측정할 수가 없다.
또한, 스메어 페어퍼(smear paper)를 이용해 시료를 채취하여 오염도를 측정하는 간접법의 경우, 시료를 채취하기 위하여 배관을 절단하고, 절단된 배관 내부의 오염도에 따른 시료를 화장지 또는 직물지 등을 이용하여 시료를 채취하여야 한 다.
따라서, 관 내부 오염도는 검출기를 배관 내부로 이송하여 측정하기 때문에 내부의 오염 물질에 의한 오염을 방지할 수 있어야 한다.
그러나, 이러한 종래의 오염된 기기 또는 건물 벽체의 오염 정도를 확인하는 방법으로는 배관류와 같이 내부의 오염도를 측정해야 하는 경우에는 측정에 많은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 베타선 측정용 유기 섬광체 함침 고분자막 위에 알파선 측정이 가능한 무기 섬광체를 함침 시킨 고분자 용액을 특수한 기법으로 도포하여 이중섬광체로 제작하고, 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카메라로 구성되되, 감마선의 측정이 가능한 감시부를 더 포함하여, 알파·베타·감마선의 동시 측정이 가능하며, 검출 소재의 제조가 쉽고 용이하며 신속하게 검출값을 도출할 수 있는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고분자막으로 형성되는 베타선 측정용 유기 섬광체 함침 고분자막과 상기 유기 섬광체의 고분자막 위에 도포된 알파선 측정이 가능한 ZnS(Ag) 무기 섬광체를 포함하는 이중섬광체 고분자 복합소재를 갖는 알파· 베타선 검출부; 감마선 측정용 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카메라를 갖는 감마선 측정부를 포함하는 감시부; 및 상기 알파· 베타선 검출부와 감시부로부터 출력되는 신호를 감지하여 처리하는 신호 처리부; 로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 유기 섬광체 함침 고분자막은 고분자 소재와 유기 섬광체를 포함하여 이루어지며, 고분자 소재는 폴리설폰(Polysulfone;PSF), 폴리스티렌(Polystyrene;PS), 에스티렌(Estyrene), 그리고 폴리비스페놀 에이 카보네이트(Poly;Bisphenol A Carbonate)(PBAC)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출부는 이중섬광체 고분자 복합소재 상부에 부착되는 광전자증배관(PMT)을 더 포함 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 고분자막은 유기 섬광체인 제1 용질과 파장 이동체인 제2 용질이 고분자 소재에 함침되어 있으며, 상기 제1 용질은 2,5-디페닐옥사졸(diphenyloxazole) (PPO) 또는 P-터페닐(P-terphenyl)이고, 상기 제2 용질은 1,4-비스[5-페닐-2-옥사졸]벤젠 (bis[5-phenyl-2-oxazol]benzene)(POPOP)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출부의 유기 섬광체의 두께는 250 ㎛ 내·외인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 신호 처리부의 양단부에 케이블 리와인더(rewinder)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감시부는 상기 카메라의 조도를 조절 가능하도록 발광 다이오 드(luminescent diode:LED)를 더 구비하며, 외주면 소정 위치에 적어도 두 개 이상의 구동 바퀴를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 검출부와 상기 감시부는 유니버셜 조인트를 구비하여 결합가능 하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상기 ZnS(Ag) 무기 섬광체는 고분자막 위에 스퀴즈(squeeze)로 압착하여 도포되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 개략적으로 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기의 개념을 개략적으로 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기는 알파· 베타선 검출부(10), 감시부(20), 그리고 신호 처리부(30)로 구성된다.
상기 알파· 베타선 검출부(10)는 베타선(11) 측정용 유기 섬광체 함침 고분자막과 상기 고분자막 위에 도포된 알파선(15) 측정이 가능한 ZnS(Ag) 무기 섬광체를 포함하는 이중섬광체 고분자 복합소재(17)로 구성된다.
상기 이중섬광체 고분자 복합소재(17)는 필름 형태로 제조하고, 이를 말아서 원통 형상으로 하여, 배관 내부에서 방출되는 알파선(15)과 배타선(11)을 동시에 측정할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 감시부(20)는 원통 형상이며, 감마선(23)을 측정하도록 구비되는데, 그 구성은 카드뮴 텔러라이드(CdTe)(21)와 카메라(22)를 포함한다.
또한, 상기 신호 처리부(30)는 상기 알파· 베타선 검출부(10)와 상기 감시부(20)로부터 출력되는 신호를 수신하여 처리한다.
따라서, 상기 알파· 베타선 검출부(10)의 이중 섬광체 고분자 복합 소재(17)와, 상기 감시부(20)의 감마선 검출부(27)에서 하나의 시스템으로 알파(15)·베타(11)·감마선(23)을 동시에 측정할 수 있다.
여기서, 상기 신호 처리부(30)는 상기 알파· 베타선 검출부(10)와 케이블(33)로 연결된다.
그리고, 상기 케이블(33)의 일단부에 케이블 리와인더(31)가 구비되어, 상기 케이블(33)을 통해 상기 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기를 배관(60) 내부로 이동시킨다.
상기 배관(60)의 내·외측으로 이동되는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기는 검출완료 후에 상기 케이블 리와인더(31)를 통해 권취 할 수 있다.
상기 베타선(11) 측정용으로 제안된 상기 고분자막(13)은 플라스틱 섬광 소재로서, 고분자 소재 및 제1 용질과 제2 용질로 구성된다.
상기 제1 용질은 2,5-디페닐옥사졸(diphenyloxazole) (PPO) 또는 P-터페닐(P-terphenyl)이며, 제2 용질은 1,4-비스[5-페닐-2-옥사졸]벤젠 (bis[5-phenyl-2-oxazol]benzene)(POPOP)을 사용하였다.
즉, 방사선이 고분자막에 입사하면 불안정해진 고분자 소재는 에너지를 방출하며 안정한 상태가 되고, 이때 방출된 에너지를 제1 용질이 전달받아 자외선 영역의 섬광을 방출한다.
이러한 자외선 영역의 파장은 측정용 광전자증배관(photomultipilier tube:PMT)의 섬광 응답 특성에 부합하지 않으므로 광전자증배관(PMT)에 적합한 파장으로 이동시키는 역할을 하는 파장 이동체인 제2 용질을 사용한다.
또한, 상기 알파선(15)의 측정은 알파선(15) 측정에 많이 사용되고 있는 ZnS(Ag) 무기 섬광 물질로 이루어진 상기 ZnS(Ag) 무기 섬광체가 한다.
여기서, 상기 알파선(15)이 무기 섬광체에 입사하면 ZnS(황화아연)와 상호 작용이 일어나고 입사 방사선 에너지가 상호작용으로 생성된 전자에 주어진다. 운동 에너지를 얻은 전자는 ZnS(황화아연)을 여기, 전리시킨 다음에 미량으로 첨가된 Ag(은)에 포착되는 과정에서 에너지를 빛으로 방출시킨다.
도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기 알파· 베타선 검출부(10)의 이중섬광체 고분자 복합소재(17)의 제조 과정을 나타내었다.
용매인 메틸렌 클로라이드(Methylene Chloride:MC) 80g에 유기 섬광체인 제1 용질 PPO와 제2 용질 POPOP를 각각 0.7g 과 0.06g을 용해시킨 후, 폴리설폰(Polysulfone:PSF) 고분자 소재 25g을 넣어 25℃에서 24시간 교반(rpm 150)하여 고분자 섬광체 혼합 용액인 제막 용액을 준비하였다.
그리고, 균일한 제막 용액 내에서 산소 소광(Quenching)을 일으킬 수 있는 기포와 용액의 투명성을 확인한 후, 닥터 블레이트(Doctor Blade)를 사용하여 일정한 두께로 유리판 위에 도말하였다.
이때, 고형화 후 고분자막의 두께에 대한 베타선(11)의 에너지에 따른 최대 비정을 고려한 도말 두께는 800 ~ 2,500㎛로 하였다.
그리고, 도말한 고분자막을 24시간 동안 대기중에서 방치하여 건조하였다.
알파선(15) 검출용 섬광층은 스크린 프린팅(screen printing) 기법을 이용하여 제조하였다.
상기 스크린 프린팅(screen printing) 방법은 망사형 틀 위에 도포 용액을 부은 후 스퀴즈를 이용하여 혼합 용액을 도포하는 방법이다.
상기 ZnS(Ag) 무기 섬광체의 제조는 용매인 디메틸포름아미드(dimethylformamide:DMF) 7.5g에 접착용 소재인 폴리설폰 또는 시안기 레진(cyano resin) 3g 을 넣어서 70℃의 전기로에서 5시간 이상을 전기로에서 녹인다.
그리고, 여기에 평균 직경이 3 ~ 4㎛인 분말 상태의 ZnS(Ag) 섬광체 18g 을 첨가하여 균일하게 교반하여 섬광체 용액을 준비하였다.
여기서, 앞서 제조한 베타선(11) 측정용 플라스틱 검출 소재 위에 80, 100, 250, 그리고 300 mesh(메시)의 스크린 프린터(screen printer)를 올려놓고 그 위에 ZnS(Ag) 혼합 용액을 부어서 스퀴즈로 압착시킨다.
도포한 ZnS(Ag) 섬광체 용액을 대기 중에 방치하여, 용매를 완전히 증발·건조시키면 최종적으로 알파선(15)과 베타선(11)을 동시에 측정 가능한 이중섬광체 고분자 복합 소재(17)가 제작된다.
따라서, 알파선(15)과 베타선(11)을 동시에 측정할 수 있는 이중섬광체 고분자 복합 소재(17)를 제조할 경우 가장 중요한 요인으로는 방사선에 대한 검출 성능과 더불어 섬광체로서의 투명도와 기계적 강도이다.
특히, 본 발명인 배관 내부의 알파·베타선 오염도 동시 측정용 검출기의 이중섬광체 고분자 복합 소재(17)의 제작에서 적용한 용매법은 고분자 소재를 용매로 녹여서 제조하는 방법으로 용매로 녹일 수 있는 상기 고분자 소재 중에서 고분자 구조와 비점 등의 기본적인 특성을 조사하여 PSF, PS, Estyrene, 그리고 PBAC를 선정하였다.
PS의 경우는 상기 유기 섬광체 함침 고분자막의 기저 고분자로 많이 이용되고 있는 소재로서, 단량체인 스티렌(styrene)을 열중합 반응시켜 PS으로 제조한다.
그러나, 이러한 열중합 반응을 이용할 경우에는 상기 유기 섬광체 함침 고분자막을 제조하기가 어렵고, 벌크 타입(bulk type)으로만 제조가 가능 하지만, 본 발명에서는 과립형으로 제공되는 PS를 이용하여 용매법으로 제조하였다.
여기서, 상기 용매법을 이용하여 제조한 고분자막의 제조 조건은 table 1 과 같으며, 모든 고분자 소재들에 대하여 동일한 조건으로 제조하였다.
용매 (g) 폴리머 (g) 제1 용질 (g) 제2 용질 (g) 도말 주께 (㎛) 고형화 두께 (㎛)
80 25 0.7 0.06 800 135.6
1,300 252.8
1,800 316.8
2,500 447.5
또한, 상기 고분자막의 두께 변화에 따른 상기 베타선(11)의 검출 성능을 평가하기 위하여 도말 두께를 변화시키면서 제조하였다.
그리고, 고형화 후의 상기 고분자막의 두께는 용매 증발로 인하여 도말 두께에 비하여 1/5 에서 1/6 정도로 감소하였다.
그러나, PS의 경우는 고형화 후에 제조된 상기 고분자막의 기계적인 물성이 취약하여 실제적인 섬광체로 적용하기에는 어려웠다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제조한 섬광체의 상기 베타선(11)에 대한 검출 성능을 평가하기 위하여 스펙트럼을 측정하였다.
PS의 경우, 유기 섬광체 함침 고분자막으로의 제조는 어려웠지만 검출 성능을 비교하기 위하여 측정하였으며, 다른 고분자 소재에 비하여 검출 성능은 2배 정도 우수하였다.
폴리설폰(PSF), 에스티렌(Estyrene), 그리고 PBAC는 거의 유사한 검출 성능을 보였으나, PBAC의 경우는 용매를 이용하여 녹이기가 상대적으로 어려워 최종적으로 용매법을 이용하여 제조가 용이한 폴리설폰(PSF) 과 에스티렌을 기본 고분자 소재로 선정하였다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고분자 소재로 선정한 폴리설폰(PSF) 과 에스티렌(Estyrene)의 차이에 따른 검출 성능과 제1 용질로서 주요 이용되고 있는 PPO와 P-terphenyl의 검출 성능을 비교하기 위하여, 동일한 조건으로 플라스틱 검출 소재를 제조하여 상기 베타선(11) 검출 성능을 평가하였다.
따라서, 동일한 제1 용질에 대하여 폴리설폰(PSF) 과 에스티렌의 경우 검출 성능은 5% 범위 이내였으며, 동일한 고분자 소재에 대한 PPO와 P-terphenyldml 경우도 5% 이내였다.
플라스틱 검출 소재의 두께에 대한 상기 베타선(11) 검출 성능을 평가하기 위하여 상기 고분자막의 두께를 135 ~ 447㎛ 까지 변화시키면서 제조하였다.
그리고, 90Sr/90Y 표준 선원을 이용하여 상기 베타선(11) 검출 성능을 평가한 결과, 상기 고분자막의 두께가 252㎛ 일 때, 가장 바람직하였다.
또한, 상기 알파선(15) 검출용 섬광체는 상기 베타선(11) 측정용 유기 섬광체 함침 고분자막의 위에 ZnS(Ag) 무기 섬광체를 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 도포하였고, 2차 섬광층의 제조시 접착용 소재는 기저 상기 고분자 소재와 동일한 폴리설폰(PSF) 또는 접착용 소재인 시안기 레진(cyano resin) 을 사용하여 제조하였다.
여기서, 폴리설폰(PSF)과 시안기 레진(cyano resin) 둘 다 ZnS(Ag) 무기 섬광체를 접착시키는데 우수하며, 본 발명에 따른 접착제는 제조시 용매를 이용하여 녹이기 쉬운 시안기 레진(cyano resin)를 사용하였다.
그리고, ZnS(Ag)/플라스틱의 이중섬광체 고분자 복합소재(17)는 10 ×10 ㎠의 크기로 제조하였으며, 이는 적용한 스크린 프린터(screen printer)의 크기에 의존한다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 알파선(15)과 상기 베타선(11)에 대한 방사능 검출 성능을 평가하기 위하여 측정용 광전자증배관(PMT)의 입사창과 동일한 직경 50㎜로 잘라서 측정하였다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 이중섬광체 고분자 복합 소재(17)를 이용하여 241Am 알파선원과 90Sr/90Y 베타선원에 대한 상기 알파선(15)과 상기 베타선(11)의 스펙트럼을 측정하였다.
상기 알파선(15)의 경우는 넓은 에너지 영역에 대하여 넓게 분포되며, 상기 베타선(11)의 경우는 낮은 에너지 영역에서 검출됨을 알 수 있다.
그리고, 상기 감시부(20)는 카드뮴 텔러라이드(CdTe)(21)와 카메라(22)를 구비하여, 발광 다이오드(luminescent diode:LED)(24)를 더 구비함으로써, 상기 배관(60) 내부의 어둠속에서도 상기 카메라(22)가 제대로 작동할 수 있도록 하며, 상기 카드뮴 텔러라이드(CdTe)(21)는 상기 감마선(23)을 검출한다.
여기서, 상기 감시부(20)의 감마선 검출부(27)에서 검출된 신호는 상기 신호 처리부(30)에서 수신한다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 카드뮴 텔러라이드(CdTe)을 포함하는 감마선 검출부(27)를 이용하여 측정한 Co-57의 감마선 스펙트럼을 살펴보면, 10keV 정도의 낮은 에너지까지 측정이 가능하기 때문에 다양한 핵종(우라늄 포함)의 분석이 가능하며, 에너지 분해능이 우수하여 감마선(23) 방출 핵종의 분해 능력 또한 뛰어나다.
그리고, 상기 카메라(22)는 적외선 카메라의 사용이 가능하다.
또한, 상기 감시부(20)는 원통 형상으로 외주면 소정 위치에 적어도 두 개 이상의 구동 바퀴(25)를 구비하고 있어서 배관(60) 내부를 원활하게 이동한다.
그리고, 상기 알파· 베타선 검출부(10)와 유니버셜 조인트(40)로 결합 및 체결됨으로써 탈부착이 가능하며, 상기 배관(60)에 형성된 다수의 굴곡부에서도 원활한 이동을 할 수 있다.
따라서, 상기 알파·베타선 검출부(10)의 이중 섬광체 고분자 복합소재(17)에서 검출되는 알파·베타선 신호와 상기 감시부(20)의 감마선 검출부(27)의 감마선 신호는 동일한 신호 처리부(30)에서 수신한다.
그리고, 본 발명의 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기는 상기 알파·베타선 검출부가 상기 이중 섬광체 고분자 복합소재(17) 상부에 부착되는 상기 광전자증배관(PMT)을 더 포함한다. 상기 광전자증배관(PMT)은 전자를 고체 표면에 충동시키면 충돌한 전자 자체의 반사 외에 충돌한 전자로부터 고체 내의 전자에 에너지가 주어져 새로 고체 내의 전자가 표면으로부터 튀어나오는 현상인 2차 전자 방출을 이용해서 미소한 광전자류를 증폭하는 전자관을 지칭한다.
본 발명의 배관 내부의 알파·베타선 오염도 동시 측정용 이중섬광체는 검출기와 배관 내부 오염 거리에 따른 알파·베타선의 검출 성능을 최적의 측정 지점을 평가하기 위하여 측정하였다.
그리고, 검출기가 방사선 물질로 오염된 배관 내부를 이동할 경우 검출기 자체의 오염을 방지하기 위한 HDPE(high-density polyethylene) 필름과 Aluminized Mylar 필름의 적용성을 평가하기 위하여 알파선 및 베타선에 대한 감쇠 정도를 측정하였다.
상기 알파 및 베타 및 감마선을 측정하기 위해 상기 알파· 베타선 검출부(10)의 유기 섬광체 함침 고분자막 및 Zng(Ag) 무기 섬광체를 하나의 상기 광전자증배관에 적용하여 파형 판별(PSD:pulse shape discrimination)방법으로 알파선 및 베타선을 분별하는 검출 시스템을 구성하였다.
일반적으로, 파형 분별 정도를 평가하기 위해 가장 일반적으로 사용되며 각각의 입자를 나타내는 피크의 반치폭과 피크 사이의 시간 간격으로 표현되는 M(figure of merit) 값을 사용하여 파형 분별 정도를 확인한다.
배관 내부 오염도 알파선 및 배타선 동시 측정용 포스위치 검출기의 방사능 오염 위치에 따른 검출 성능을 평가하였으며 포스위치 검출기 오염방지용 필름의 적용성 평가를 하기 위하여 HDPE 필름과 Aluminized Mylar 필름에 대하여 방사선 감쇠 정도를 확인한다.
측정에 이용된 방사 선원은 241Am 과 90Sr/90Y을 이용하였으며 600초(sec)동안 측정하였다.
도 9에 도시된 바와같이, 상기 각 포스위치 검출기의 오염 위치에 따른 계수치를 나타낸 것이며, 상기 알파선(15)의 경우에는 상기 유기 섬광체 함침 고분자막의 입사창과 2.5cm의 거리에 있을 때 가장 큰 계수치를 나타냈으며, 상기 베타선(11)의 경우에는 0.5cm 의 위치에 있을 때 가장 큰 검출 신호를 나타냈다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 오염 방지용 필름에 위한 상기 알파선(15) 측정 신호의 감쇠를 나타낸 것이며, HDPE 필름의 경우 1.5㎎/㎠ 까지 상기 알파선(15) 신호 검출에 많은 영향을 미치지 않음을 볼 수 있었으며 Aluminized Mylar 필름의 경우에는 2.0㎎/㎠ 까지도 알파선 검출에 충분하다.
그리고, 상기 베타선(11)의 경우는 적용된 필름의 두께에 대하여 상기 베타선(11) 감쇠에 거의 영향을 미치지 않는다.
따라서, 상기 배관(60) 내부의 오염도 측정용 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기의 오염 방지용 필름 두께에 따른 방사선 검출 시호의 감쇠 정도 및 방사능 물질 오염 위치에 따른 알파선 및 베타선 검출 성능을 PSD 방법을 이용해 평가하였고, 기존의 포스위치 검출기 이상의 양호한 알파선 및 베타선 신호 분리도를 나타냈으며 상기 배관(60) 내부 표면에 오염된 방사성 물질에 의한 검출기 오염 방지용 필름의 적용이 가능했다.
이에, 상기 본 발명에 따른 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기는 국소 지역으로 이송 가능한 장비와 결합할 경우 작업자의 안정성 확보 및 작업 시간을 단축할 수 있는 가능성이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기에 관한 것으로서, 베타선 측정용 유기 섬광체 함침 고분자막 위에 알파선 측정이 가능한 무기 섬광체를 함침 시킨 고분자 용액을 특수한 기법으로 도포하여 제작한 이중섬광체 및 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카메라로 구비되어 감마선을 측정을 하는 감시부를 구비하여, 검출 소재의 제조가 쉽고 용이하며 신속하게 검출할 수 있으며, 국소 지역으로 이송이 가능한 장비와 결합할 경우 작업자의 안정성 확보 및 작업 시간을 단축할 수 있는 효과를 거둘 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허 청구 범위 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims (13)

  1. 유기 섬광체인 2,5-디페닐옥사졸(diphenyloxazole) (PPO) 또는 P-터페닐(P-terphenyl) 및 파장이동체인 1,4-비스[5-페닐-2-옥사졸]벤젠 (bis[5-phenyl-2-oxazol]benzene)(POPOP)가 폴리설폰(Polysulfone;PSF) 또는 에스티렌(Estyrene)인 고분자 소재에 함침되어 있는 유기 섬광체 함침 고분자막과 상기 고분자막 위에 도포된 알파선(15) 측정이 가능한 ZnS(Ag) 무기 섬광체를 포함하는 이중섬광체 고분자 복합소재(17)와 상기 고분자 복합소재(17) 상부에 부착되는 광전자증배관(PMT)을 포함하는 알파· 베타선 검출부(10);
    감마선(23) 측정용 카드뮴 텔러라이드(CdTe)(21)와 카메라(22)를 갖는 감마선 측정부(27)를 포함하면서 외주면 소정 위치에 적어도 두 개 이상의 구동바퀴(25)를 구비하는 감시부(20); 및
    상기 알파· 베타선 검출부(10)와 감시부(20)로부터 출력되는 신호를 감지하여 처리하는 신호 처리부(30)로서 그 단부에 권취 가능하도록 케이블 리와인더(31)를 구비하는 신호 처리부(30)를 포함하면서 상기 알파· 베타선 검출부(10)와 상기 감시부(20)는 유니버셜 조인트(40)를 구비하여 결합가능하도록 한 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 알파· 베타선 검출부(10)의 고분자막의 두께는 250 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감시부(20)에 상기 카메라(22)의 조도를 조절가능하도록 발광 다이오드(luminescent diode:LED)(24)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상기 ZnS(Ag) 무기 섬광체는 고분자막 위에 스크린 프린팅 기법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 알파·베타·감마선 오염도 동시 측정용 검출기.
  13. 삭제
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