KR100929664B1 - 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3ｄ 디스플레이 장치 - Google Patents

토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3ｄ 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검출센서를 토카막 외측 전체를 따라 이동시킬 수 있는 센서 지지부를 구비하고, 검출센서의 검출값을 변환, 저장 및 연산하는 제어부를 설치하며, 제어부에 의해 검출 데이터를 3D 그래픽으로 맵핑하여 출력하는 영상부 및 출력부를 구성하여 센서 지지부에 의해 토카막 외측 전체를 따라 검출센서를 이동시키며 감마선 및 중성자를 검출할 수 있어 방출량을 정밀하게 검출할 수 있고, 감마선과 중성자를 각각 별도로 검출하거나 동시에 검출할 수 있어 검출시간을 단축시킬 수 있음은 물론, 감마선 및 중성자 검출값을 2D 및 3D 그래픽으로 표시할 수 있고, 이 3D 그래픽에 의해 작업자가 실시간 확인할 수 있어 방사선 안전 평가 및 관리가 용이할 뿐 아니라 방사선에 의한 토카막 구조물의 손상상태 평가가 용이하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
토카막, 감마선, 중성자, 검출센서, 3D

Description

토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3Ｄ 디스플레이 장치{3D display device for gamma-ray and neutron distribution of a tokamak}
본 발명은 3D 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검출센서를 토카막 외측 전체를 따라 이동시키며 감마선 및 중성자 방출량을 검출하고, 이 검출량을 변환, 저장 및 연산하여 3D 그래픽으로 맵핑하여 출력함으로써, 방출 분포 및 방출량을 정밀하게 검출할 수 있다.
그리고 감마선과 중성자를 각각 별도로 검출하거나 동시에 검출할 수 있어 검출시간을 단축시킬 수 있음은 물론, 감마선 및 중성자 검출값을 2D 및 3D 그래픽으로 표시할 수 있고, 이 3D 그래픽에 의해 작업자가 실시간 확인할 수 있어 방사선 안전 평가 및 관리가 용이할 뿐 아니라 방사선에 의한 토카막 구조물의 손상상태 평가가 용이하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차세대 핵융합 연구 장치인 초전도 토카막 (tokamak) 장치는 플라즈마 상태의 중수소를 강한 자기장으로 가두기 위한 토로이달 코일과, 플라즈마 를 발생시키고 그 위치와 모양을 제어하기 위한 포로이달 코일들로 구성된다.
다시 말해, 핵융합 실험 장치인 토카막 장치의 주요 구성품으로는 초전도 자석 (superconducting magnet), 초전도 자석 구조물(superconducting magnet structure), 진공용기 (vacuum vessel), 저온용기 (cryostat), 열차폐막 (thermal shield), 플라즈마 대향부품(PFC, Plasma Facing Component), 플라즈마 진단설비 (plasma diagnostics) 등으로 구성되어 있다.
초전도 자석은 상전도 전자석과는 달리 일정한 온도 이하로 내려가면 저항이 없어지는 초전도 관내연선도체(CICC)를 코일로 사용하므로 열이 발생하지 않기 때문에, 이것을 핵융합장치에 이용하여 원하는 시간만큼 연속운전을 하는 것을 가능하게 한다.
이러한, 토카막 장치의 초전도 자석 구조물은 3개로 이루어지는데, TF(Toroidal Field) 자석구조물은 초전도 선재를 사각형의 금속관으로 둘러싸는 방식인 관내 연선도체로 만든 후 그 도체를 와인더 장비로 D 형으로 감아 만든 코일을 포함하며, 이러한 D형상의 자석이 16 개로 이루어진다.
TF 자석 구조물(코일)과 마찬가지로 초전도 자석이면서 자기장을 급격히 변화시켜 플라즈마를 생성시키고, 중심 솔레노이드(CS) 자석 구조물과 함께 플라즈마 전류를 발생시키는 PF(Poloidal Field) 자석구조물이 함께 구성된다.
또한, 플라즈마에 전류가 유도되도록 하는 중심 솔레노이드(CS) 자석구조물이 중심부에 형성되고, 플라즈마가 발생되고 가두어 지는 진공용기가 D형상의 TF자석구조물의 내부에 구성되어 있다.
도 1은 국내에서 제작되는 초전도자석을 일예로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 토카막의 감마선 및 중성자를 검출하는 검출장치를 도시한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 초전도자석(1 : SC Magnet)은 고온의 플라즈마를 진공용기 벽에 닿지 않고 가두어두기 위한 것으로, 그 주요장치인 토카막장치를 보유하고 있다.
상기 토카막장치는 TF(Toroidal Field) 및 PF(Poloidal Field) 코일을 사용하여 플라즈마의 생성, 구속, 제어를 담당한다.
도 1b는 도 1a의 토카막 장치(10)를 나타내며, TF(Toroidal Field) 및 PF(Poloidal Field)코일로 구성된 TF 구조물(11)과 CS(Central Solenoid)코일로 구성된 CS 구조물(13)과, PF(Poroidal Field)코일로 구성된 PF 구조물(12) 및 각 구조물을 연결하는 연결구조물(14)로 이루어진다.
상기 TF 구조물(11)로 내설되는 코일은 약 35KA의 직류전류로 운전되며, 상기 CS 구조물(13)의 코일과 PF 구조물(12)의 코일은 펄스운전을 하여 상호 자장변화에 의한 기전력을 도우넛 형상의 진공용기 내부에 발생시켜 플라즈마를 생성하고 플라즈마 전류 및 TF 자장과 함께 플라즈마를 구속시키는 역할을 수행한다.
이때, 토카막 장치는 운전 중 진공용기 내부에 발생된 플라즈마에 의해 외부로 감마선 및 중성자가 방출되게 되는 것으로, 이런 방출되는 감마선 및 중성자를 검출하기 위해 검출기를 설치하여 감마선 및 중상자 분포를 검출한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 토카막(10) 외측에 다수의 검출기(20)를 위치시키고, 토카막(10) 운전 중 발생되는 감마선 및 중성자를 검출하게 된다.
이러한 검출기(20)는 토카막(10) 외측 특정 부분에 위치시켜 방출되는 감마선 및 중선자를 각각 검출하고, 이 각각 검출된 감마선 및 중성자의 검출량으로 토카막(10)의 이상 유무를 판단하게 된다.
그러나, 상기 검출기(20)는 토카막(10) 외측 전체에서 방출되는 감마선 및 중성자를 검출할 수 없기 때문에, 방출되는 감마선 및 중성자의 방출량을 정밀하게 측정할 수 없는 문제점이 있다.
이는, 토카막(10)의 운전 중 이상 발생시, 즉각적으로 검출할 수 없어 즉각적인 대응을 하지 못하고, 이상 발생 후 지속 운전에 의해 토카막(10)의 수명이 단축되어 방사선 안전 평가 및 관리가 어려운 문제점이 있다.
또한, 특정 부분의 방출량을 검출하여 분포도를 표시함에 한계가 있어, 측정값 및 분포도의 신뢰성이 낮아 작업자가 확인하기 어려워 다수 번에 걸쳐 검출을 실시 해야됨에 따라 작업 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 검출센서를 토카막 외측 전체를 따라 이동시킬 수 있는 센서 지지부를 구비하고, 검출센서의 검출값을 변환, 저장 및 연산하는 제어부를 설치한다.
그리고 제어부에 의해 검출 데이터를 3D 그래픽으로 맵핑하여 출력하는 영상부 및 출력부를 구성하여 센서 지지부에 의해 토카막 외측 전체를 따라 검출센서를 이동시키며 감마선 및 중성자를 검출할 수 있어 방출량을 정밀하게 검출할 수 있다.
또한, 감마선과 중성자를 각각 별도로 검출하거나 동시에 검출할 수 있어 검출시간을 단축시킬 수 있음은 물론, 감마선 및 중성자 검출값을 2D 및 3D 그래픽으로 표시할 수 있고, 이 3D 그래픽에 의해 작업자가 실시간 확인할 수 있어 방사선 안전 평가 및 관리가 용이할 뿐 아니라 방사선에 의한 토카막 구조물의 손상상태 평가가 용이하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 토카막용 감마선 및 중성자 분포의 스케닝을 위한 다관절 검출장치를 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 토카막의 운전 중 방출되는 감마선 및 중성자를 측정하도록 토카막의 외측에 위치되는 검출센서, 상기 토카막의 상측에 위치되고 단부에 상기 검출센서가 설치되어 토카막의 원주방향 및 높이방향을 따라 검출센서를 이동시키는 센서 지지부, 상기 검출센서에 고전압을 인가시키는 전원부, 상기 검출센서에서 측정된 측정값을 변환, 저장 및 연산하고, 상기 센서 지지부 및 영상부를 제어하는 제어부, 상기 제어부에 의해 연산된 측정값을 3D 그래픽으로 맵핑하는 영상부, 및 상기 영상부의 3D 그래픽을 표시하는 출력부를 포함하여 이루어지고, 상기 센서 지지부에 의해 토카막 외주면 전체에서 방출되는 감마선 및 중성자를 한 쌍의 검출센서가 측정하여 제어부를 거쳐 영상부에 의해 3D 그래픽으로 맴핑된 후, 출력부로 표시된다.
바람직하게, 상기 검출센서는 다수의 셀로 이루어져 감마선 및 중성자를 검출하고, 한 쌍이 구비되어 상기 토카막의 양측에 각각 위치된다.
그리고 상기 검출센서는 감마선 및 중성자를 검출하는 면에 콜리메이터 격벽이 감마선 및 중성자가 유입되는 방향으로 돌출되어 더 구비된다.
또한, 상기 콜리메이트 격벽은 격자모양으로 배열된다.
그리고 상기 콜리메이트 격벽은 허니컴(honey comb)모양으로 배열된다.
또한, 상기 검출센서는 감마선 검출일 경우, 상기 콜리메이트 격벽은 납(Pb) 및 철(Iron) 중 선택된 어느 하나로 이루어진다.
그리고 상기 검출센서는 중성자 검출일 경우, 상기 콜리메이트 격벽은 카드뮴(Cd) 및 알루미늄(Al) 중 선택된 어느 하나로 이루어진다.
또한, 상기 검출센서는 다수의 셀로 이루어지며, 감마선을 검출하는 감마선 검출센서와 중성자를 검출하는 중성자 검출센서가 함께 구비되어 감마선 및 중성자를 선택적으로 검출할 수 있다.
그리고 상기 검출센서는 감마선 검출센서와 중성자 검출센서가 전면 중앙부를 기준으로 좌우대칭으로 설치된다.
또한, 상기 검출센서는 감마선 검출센서와 중성자 검출센서가 전면 중앙부를 기준으로 상하대칭으로 설치된다.
그리고 상기 검출센서는 감마선 검출센서와 중성자 검출센서가 전면과 후면에 각각 설치되고, 상기 검출센서와 인접한 상기 센서 지지부의 마디는 길이방향 중심선을 기준으로 회전 가능하도록 설치된다.
또한, 상기 검출센서는 감마선 검출센서의 어느 하나의 셀과 중성자 검출센서의 어느 하나의 셀이 좌우 및 상하방향으로 교번 설치된다.
그리고 상기 센서 지지부는, 상기 토카막의 중앙 상측에 위치되어 토카막의 중앙부를 기준으로 회전되는 회전대, 상기 회전부에 연결되어 다방향으로 회전되도록 다수의 마디가 상호 회전가능하도록 이루어진 하나 이상의 센서 지지암을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 회전대는 양방향으로 회전된다.
그리고 상기 센서 지지암은 다수의 마디가 상호 힌지로 연결되어 회전된다.
또한, 상기 센서 지지암은 다수의 마디가 상호 관절로 연결되어 회전된다.
그리고 상기 제어부는, 상기 검출센서의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 데이터 변환모듈, 상기 데이터 변환모듈에서 변환된 신호를 수집 및 처리하고, 데이터를 저장하는 신호처리모듈, 및 상기 데이터 변환모듈과 신호처리모듈을 제어하여 저장된 데이터에 의해 상기 센서 지지부와 영상부를 제어하는 통신제 어모듈을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 영상부는 제어부에 의해 전송된 측정값을 2D 및 3D 그래픽으로 상호 전환시키고, 상기 출력부는 2D 및 3D 그래픽을 하나 이상 출력된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치에 의하면, 센서 지지부에 의해 토카막 외측 전체를 따라 검출센서를 이동시키며 감마선 및 중성자를 검출할 수 있어 방출량을 정밀하게 검출할 수 있다.
그리고 감마선과 중성자를 각각 별도로 검출하거나 동시에 검출할 수 있어 검출시간을 단축시킬 수 있음은 물론, 감마선 및 중성자 검출값을 2D 및 3D 그래픽으로 표시할 수 있고, 이 3D 그래픽에 의해 작업자가 실시간 확인할 수 있어 방사선 안전 평가 및 관리가 용이할 뿐 아니라 방사선에 의한 토카막 구조물의 손상상태 평가가 용이하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가 능하다.
도 3은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 계략도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서의 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서의 셀 배치를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서에 콜리메이터 격벽의 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 제어부를 계략적으로 도시한 도면이다.
도면에서 도시한 바와 같이, 토카막(10)에서 방출되는 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치는 검출센서(100)와 센서 지지부(200), 전원부(300), 제어부(500), 영상부(400) 및 출력부(600)로 구성되며, 검출센서(100)는 토카막(10)에서 방출되는 감마선 및 중성자를 검출하게 된다.
검출센서(100)는 다수의 셀로 이루어져 고정압을 인가시키는 전원부(300)에 의해 작동되며, 각 셀에서 감마선 및 중성자를 검출하는 것으로, 본 발명에서는 한 쌍으로 구비되어 상기 토카막(10)의 양측에 각각 위치된다.
검출센서(100)는 감마선을 검출하는 감마선 검출센서(110)와 중성자를 검출 하는 중성자 검출센서(120)로 구성된다.
감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)는 각각 구비되어 검출하는 종류에 따라 센서 지지부(200)에 설치되는 것으로, 토카막(10)의 감마선을 검출할 경우, 감마선 검출센서(110)를 센서 지지부(200)에 설치하고, 중성자를 검출할 경우, 중성자 검출센서(120)를 센서 지지부(200)에 교체 설치하게 된다.
한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 검출센서(100)는 감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)가 함께 구성될 수 있는 것으로, 토카막(10)에서 방출되는 감마선 및 중성자를 선택적으로 검출하거나 동시에 검출하여 검출시간 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기와 같은, 검출센서(100)는 감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)가 토카막(10)을 향한 전면 중앙부를 기준으로 좌우대칭으로 구비될 수 있다.
그리고, 도 4에서 도시한 바와 같이, 감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)가 토카막(10)을 향한 전면 중앙부를 기준으로 상하대칭으로 구성될 수도 있다.
이는, 토카막(10)에서 방출되는 감마선 및 중성자를 균형있게 검출하기 위한 것으로, 교체시간을 생략하여 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 5에서 도시한 바와 같이, 검출센서(100)는 감마선 검출센서(110)의 어느 하나의 셀과 중성자 검출센서(120)의 어느 하나의 셀이 좌우 및 상하방향으로 교번 설치될 수 있다.
이는, 감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)의 교체작업을 생략하고, 한번에 검출될 수 있는 범위를 검출센서(100) 전면 전체로 검출할 수 있어 작업시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 검출센서(100)의 다른 실시 예로, 도 6에서 도시한 바와 같이, 감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)를 토카막(10)을 방향의 전면과 후면에 각각 설치하여 필요에 따라 회전시키며 사용할 수 있다.
이는, 검출센서(100)가 설치된 센서 지지부(200)의 마디를 길이방향 기준으로 회전가능하게 구성되어 회전됨으로, 검출센서(100)의 전면 또는 후면을 토카막(10)을 향하도록 위치시킬 수 있다.
상기와 같이, 감마선 검출센서(110)와 중성자 검출센서(120)가 각 면에 설치된 검출센서(100)는 따로따로 교체 설치되는 시간을 단축시킬 수 있고, 검출센서(100) 전체면 크기의 검출범위를 확보함은 물론, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 것이다.
이때, 토카막(10)을 향하는 검출센서(100)의 전면은 콜리메이터 격벽(700)이 설치되어 산란된 감마선 및 중성자의 영향을 최소화시키고, 전면에서 방출된 감마선 및 중성자를 용이하게 입사시켜 검출하게 된다.
콜리메이터 격벽(700)은 납(Pb) 및 철(Iron) 또는 카드뮴(Cd) 및 알루미늄(Al) 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것으로, 감마선을 검출할 경우, 납(Pb) 및 철(Iron)로 이루어지고, 중성자를 검출할 경우, 카드뮴(Cd) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
이는, 납(Pb) 및 철(Iron)이 감마선을 굴절 및 반사시켜 감마선 검출센서(110)로 입사되는 것을 방해하게 되어, 토카막(10)의 측정 부위가 아닌 다른 부위에서 방출된 감마선의 입사를 최소화시키고, 측정 부위에서 방출되는 감마선을 입사시켜 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그리고 카드뮴(Cd) 및 알루미늄(Al)은 중성자를 굴절 및 반사시켜 중성자 검출센서(120)로 입사되는 것을 방해하여 토카막(10) 측정 부위에서 방출되는 중성자를 정밀하게 측정할 수 있다.
이러한 콜리메이터 격벽(700)은 격자형상으로 이루어져 검출센서(100)의 각 셀로 감마선 및 중성자를 입사시키게 되어 검출 정밀도를 향상시키게 된다.
한편, 상기 콜리메이터 격벽(700)은 도 7에서 도시한 바와 같이, 허니컴(honey comb)형상으로 형성될 수 있다.
콜리메이터 격벽(700)을 허니컴(honey comb)형상으로 설치되면, 허니컴(honey comb)구조의 특성상 통과되는 기체 및 유체의 직진성이 증가되기 때문에, 콜리메이터 격벽(700) 사이로 감마선 및 중성자가 더욱 용이하게 입사되는 것이다.
그리고 센서 지지부(200)는 회전대(210)와 센서 지지암(220)으로 구성되며, 회전대(210)는 토카막(10)의 중앙부를 기준으로 양방향 회전되며, 시계회전방향이나 반시계회전방향 또는 상기 방향으로 섞어서 교번회전 가능하다.
그리고 센서 지지암(220)은 회전대(210)에 하나 이상 설치되는 것으로, 검출센서(100)의 개수에 따라 다수 개 설치되며, 본 발명에서는 한 쌍으로 구비되어 회전대(210)의 양측에 각각 설치된다.
다시 말해, 센서 지지암(220)은 회전대(210)의 회전축선을 중심으로 상호 마주보는 위치에 설치되어 회전 및 이동되기 때문에 토카막(10)의 외측을 따라 이동하면서 감마선 및 중성자를 용이하게 검출할 수 있는 것이다.
센서 지지암(220)은 본 발명에서는 한 쌍으로 구성되나, 개수를 한정한 것이 아니며, 필요에 따라 설치 개수가 변동됨이 바람직하다.
각 센서 지지암(220)은 다수의 마디가 상호 회전가능하도록 연결되어 다방향으로 절곡이 가능하다.
센서 지지암(220)의 각 마디는 상호 힌지로 연결되어 토카막(10)의 외측 높이방향으로 절곡되어 검출센서(100)를 이동시킬 수 있다.
이는, 센서 지지암(220)이 설치된 회전대(210)가 토카막(10)의 중앙부를 기준으로 회전하면서 센서 지지암(220)에 설치된 검출센서(100)를 토카막(10) 외주면을 따라 이동시키게 됨으로, 센서 지지암(220)은 검출센서(100)의 상하방향 이동을 시키게 되는 것이다.
센서 지지암(220)의 각 마디의 단부는 힌지로 연결되되, 외주면에 나사산이 형성되어 상호 치합됨에 따라 필요각도만큼 회전하게 된다.
한편, 센서 지지암(220)의 각 마디는 상호 관절로 연결될 수 있는 것으로, 토카막(10)의 외측 높이방향뿐 아니라 외주방향으로도 검출센서(100)를 이동시킬 수 있다.
이는, 회전대(210)의 작동 없이 검출센서(100)를 토카막(10)의 외측 높이 및 원주방향으로 이동시키게 되어 토카막(10) 운전중 감마선 및 중성자의 이상 방출부 분 및 재검출을 용이하게 할 수 있다.
상기와 같이, 마디가 관절로 연결된 센서 지지암(220)은 다수개의 실린더가 각 관절의 외측에 구비되어 상호 동시에 작동되거나 유압 또는 공압 등을 이용하여 회전시켜 각 마디가 이동될 수 있다.
제어부(500)는 데이터 변환모듈(510)과 신호처리모듈(520) 및 통신제어모듈(530)로 구성되며, 데이터 변환모듈(510)은 검출센서(100)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다.
그리고 신호처리모듈(520)은 데이터 변환모듈(510)에서 변환된 신호를 수집 및 처리하고, 데이터를 저장하게 되며, 통신제어모듈(530)은 데이터 변환모듈(510)과 신호처리모듈(520)을 제어하여 저장된 데이터에 의해 상기 센서 지지부(200)와 영상부(400)를 제어한다.
다시 말해, 검출센서(100)에 의해 검출된 아나로그 신호가 데이터 변환모듈(510)을 거치며 디지털로 변환되고, 이 변환된 데이터는 신호처리모듈(520)을 거치며 수집 및 처리되고, 데이터가 저장된다.
이 저장된 데이터는 통신제어모듈(530)에 의해 영상부(400)로 보내져 2D 및 3D 그래픽으로 맵핑되고, 출력부(600)에 의해 작업자가 육안으로 확인할 수 있는 것이다.
그리고 토카막(10)의 일부 구간을 검출한 검출센서(100)는 제어부(500)의 통신제어모듈(530)에 의해 작동되는 센서 지지부(200)에 의해 다른 부위로 이동되어 감마선 및 중성자를 검출하게 된다.
영상부(400)는 제어부(500)에서 연산 및 저장된 데이터를 작업자가 볼 수 있도록 2D 및 3D 그래픽으로 맴핑하는 것으로, 경우에 따라 2D에서 3D로 또는 3D에서 2D로 변환 시킬 수 있고, 이 변환되는 그래픽은 출력부(600)에 의해 2D 또는 3D 중 선택된 어느 하나 이상 표시될 수 있다.
도 1은 국내에서 제작되는 초전도자석을 일예로 나타낸 도면이고,
도 2는 종래 토카막의 감마선 및 중성자를 검출하는 검출장치를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 계략도를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서의 다른 실시 예를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서의 셀 배치를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 검출센서에 콜리메이터 격벽의 다른 실시 예를 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치의 제어부를 계략적으로 도시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 토카막 100 : 검출센서
110 : 감마선 검출센서 120 : 중성자 검출센서
200 : 센서 지지부 210 : 회전대
220 : 센서 지지암 300 : 전원부
400 : 영상부 500 : 제어부
510 : 데이터 변환모듈 520 : 신호처리모듈
530 : 통신제어모듈 600 : 출력부
700 : 콜리메이터 격벽

Claims (18)

  1. 토카막의 운전 중 방출되는 감마선 및 중성자를 측정하도록 토카막의 외측에 위치되는 검출센서;
    상기 토카막의 상측에 위치되고 단부에 상기 검출센서가 설치되어 토카막의 원주방향 및 높이방향을 따라 검출센서를 이동시키는 센서 지지부;
    상기 검출센서에 고전압을 인가시키는 전원부;
    상기 검출센서에서 측정된 측정값을 변환, 저장 및 연산하고, 상기 센서 지지부 및 영상부를 제어하는 제어부;
    상기 제어부에 의해 연산된 측정값을 3D 그래픽으로 맵핑하는 영상부; 및
    상기 영상부의 3D 그래픽을 표시하는 출력부를 포함하여 이루어지고,
    상기 센서 지지부에 의해 토카막 외주면 전체에서 방출되는 감마선 및 중성자를 한 쌍의 검출센서가 측정하여 제어부와 영상부를 거쳐 출력부를 통해 3D 그래픽이 표시되며,
    상기 검출센서는 감마선 및 중성자를 검출하는 면에 콜리메이터 격벽이 감마선 및 중성자가 유입되는 방향으로 돌출되어 더 구비되고,
    상기 검출센서는 감마선 검출센서와 중성자 검출센서가 전면과 후면에 각각 설치되며, 상기 검출센서와 인접한 상기 센서 지지부의 마디는 길이방향 중심선을 기준으로 회전 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출센서는 다수의 셀로 이루어져 감마선 및 중성자를 검출하고, 한 쌍이 구비되어 상기 토카막의 양측에 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감 마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콜리메이트 격벽은 격자모양으로 배열되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 콜리메이트 격벽은 허니컴(honey comb)모양으로 배열되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검출센서는 감마선 검출일 경우, 상기 콜리메이트 격벽은 납(Pb) 및 철(Iron) 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검출센서는 중성자 검출일 경우, 상기 콜리메이트 격벽은 카드뮴(Cd) 및 알루미늄(Al) 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 검출센서는 다수의 셀로 이루어지며, 감마선을 검출하는 감마선 검출센서와 중성자를 검출하는 중성자 검출센서가 함께 구비되어 감마선 및 중성자를 선택적으로 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 센서 지지부는,
    상기 토카막의 중앙 상측에 위치되어 토카막의 중앙부를 기준으로 회전되는 회전대;
    상기 회전부에 연결되어 다방향으로 회전되도록 다수의 마디가 상호 회전가능하도록 이루어진 하나 이상의 센서 지지암을 포함하여 이루어지는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전대는 양방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 센서 지지암은 다수의 마디가 상호 방향 또는 그 반대방향으로 회전되는 힌지로 연결되어 절곡되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 센서 지지암은 다수의 마디가 상호 방향을 포함한 다수의 방향으로 회전되는 관절로 연결되어 절곡되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검출센서의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 데이터 변환모듈;
    상기 데이터 변환모듈에서 변환된 신호를 수집 및 처리하고, 데이터를 저장하는 신호처리모듈; 및
    상기 데이터 변환모듈과 신호처리모듈을 제어하여 저장된 데이터에 의해 상기 센서 지지부와 영상부를 제어하는 통신제어모듈을 포함하여 이루어지는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 영상부는 제어부에 의해 전송된 측정값을 2D 및 3D 그래픽으로 상호 전환시키고, 상기 출력부는 2D 및 3D 그래픽을 하나 이상 출력되는 것을 특징으로 하는 토카막의 감마선 및 중성자 분포의 3D 디스플레이 장치.
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