KR100935032B1 - 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소Ｉｒ-192 운반 용기 및 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기에 관한 것으로서, 원통 형상의 하우징 내측면에 도포되는 제1 방화 부재, 상기 제1 방화 부재 내측면에 구비되는 제2 방화 부재(mat), 그리고 상기 하우징 내측 중앙에서, 상기 방사성 동위원소 Ir-192를 차폐하기 위해 감손 우라늄(Depleted Uranium)으로 이루어진 차폐체의 외측 및 상기 하우징 사이에 발포 및 충진되는 난연성 우레탄으로 이루어진 충격 완충체를 포함하여 이루어져, 비파괴검사를 위해 사용되는 방사성 동위원소인 Ir-192를 안전하게 운반하기 위한 용기에 대해 국내·외 운반용기 관련 법규에서 규정하고 있는 800℃ 화재사고시, 화염으로부터 전달되는 고온의 열이 운반용기로 전달되는 것을 지연시켜 운반용기의 차폐체인 감손 우라늄(Depleted Uranium, 이하 DU)을 보호하여 운반용기의 열적 건전성을 유지시킬 수 있도록 이루어진 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기 및 그 제작방법을 특징으로 한다.

비파괴 검사, 방사성 동위원소 Ir-192, 운반용기, 제1 방화 부재, 매트(mat), 난연성 우레탄

Description

열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ｉｒ-192 운반 용기 및 제작 방법{Heatresisting radioisotope irradiation capsule for nondestructive inspection}

본 발명은 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192를 운반하기 위한 용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 국내·외 운반용기 관련 법규에서 규정하고 있는 800℃ 화재사고시, 화염에 의한 고온의 열이 운반용기로 전달되는 것을 지연시켜 차폐체인 감손 우라늄(DU)를 보호하여 열적 안전성 및 건전성을 도모하기 위한 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기 및 그 제작방법에 관한 것이다.

국내에서 쓰이는 원자로인 하나로에서 생산되는 방사성 동위원소를 생산단계에서 소비단계까지의 유통체계를 확립하기 위해서는 방사성동위원소를 안전하게 운반하기 위한 운반 용기를 개발하여야 한다.

일반적으로, 방사성 동위원소는 방사성 의약품을 이용하여 진단 및 치료를 행하는 의료분야, 비파괴 검사 등의 산업분야, 농학분야 등 각 분야에서 많은 연구와 실험을 수행하기 위하여 사용되고 있다.

이러한 방사성 물질인 방사성 동위원소는 생산지에서 소비지까지 안전하게 운반되어야 하고, 방사능으로 인한 사용자의 피폭을 방지하기 위하여 적절한 차폐가 이루어지는 운반용기를 필요로 한다.

여기서, 방사성 동위원소를 운반하기 위한 운반용기는 과학기술부 고시 제2001-23호 및 IAEA Safety Standard Series No. TS-R-1 및 US 10 CFR Part 71 등에서 규정하고 있는 조건들을 만족하여야 한다.

따라서, 원자력연구원에서는 Ir-192 110 ci 방사선원 캡슐을 운반하기 위한 산업용 조사기를 개발하고 있다. 이 산업용 조사기는 국내외 운반용기 관련 법규에서 규정하고 있는 방사능 세기의 기준에 따라 B형 운반용기로 분류된다. B형 운반 용기는 법규에서 규정하고 있는 800 ℃ 열 조건에서 30분 이상 동안 견딜 수 있는 능력을 갖추어야 하지만, 충격완충체로 사용된 폴리우레탄은 열에 매우 약한 특성을 갖고 있기 때문에 차폐체인 감손 우라늄을 보호하여 운반용기의 열 적 건전성을 유지시키기 매우 어렵다.

한편, 종래 기술에 따른 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기(100)의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 외측의 하우징(110) 내측 중앙에는 감손 우라늄(DU)으로 이루어진 차폐체(120)가 구비되며, 상기 차폐체(120) 내측엔 방사성 동위원소 Ir-192(미도시)가 자리잡고 있고, 유선형으로 형성된 통로(130)를 따라 상기 방사성 동위원소 Ir-192를 이동시켜 비파괴 검사를 하게 된다.

그리고, 상기 차폐체(120)와 상기 하우징(110) 사이에는 우레탄으로 이루어 진 충격완충체(140)가 충진되어 있어 외부로부터 차폐체(120)를 보호하게 된다.

이러한 구조에서는, 가상 사고조건인 800℃의 화재조건에서 30분간 견딜 수 있는 능력을 갖추지 못하게 된다.

왜냐하면, 이러한 우레탄은 열에 약한 특성을 가지고 있으며, 내열성 및 내화성을 갖는 우레탄이 요구된다.

이에 적합한 것으로, 난연성 우레탄이 사용되지만, 충격 완충체로서 난연성 우레탄만으로 적용할 경우, 난연성 우레탄은 발화점이 800℃ 보다 상대적으로 낮아서 800℃ 이상의 고온에서는 연소하기 때문에 난연성 우레탄의 발화시간을 최대한 지연시키는 것이 가장 중요한 핵심사항이다.

나아가, 감손 우라늄으로 이루어진 차폐체를 보호하여 운반 용기의 열적 건전성을 갖기 위한 구조가 요구된다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기 및 제작 방법은, 운반 용기 내의 충격 완충체로 사용되는 난연성 우레탄의 발화시간을 최대한 지연시키도록 하여 감손 우라늄으로 이루어진 방사성 동위원소인 Ir-192의 차페체를 보호하여 열적 건전성을 갖도록 이루어진 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 열적 건전성을 유지시키는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기는,

원통 형상의 하우징 내측면에 도포되는 제1 방화 부재;

상기 제1 방화 부재 내측면에 구비되는 제2 방화 부재(mat); 및

상기 하우징 내측 중앙에서, 상기 방사성 동위원소 Ir-192를 차폐하기 위해 감손 우라늄(Depleted Uranium)으로 이루어진 차폐체의 외측 및 상기 하우징 사이에 발포 및 충진되는 난연성 우레탄으로 이루어진 충격 완충체;를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징은 스테인레스(stainless)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 방화 부재(50)는 내부에 포함된 구성 요소 중, 수소가 산소와 반응 하여 물을 생성시키도록 이루어져, 발생하는 물은 고온에 의해 기화되어 열을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 방화 부재는 고분자 물질로서, 일정 비율로 물과 배합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 방화 부재는 상기 하우징 내측면에 두께가 1mm를 이루도록 도포 및 경화되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 외측 일정 위치에 천공하여 상기 난연성 우레탄을 발포 및 충진시키기 위한 마개를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 마개로부터 일정 거리 이격된 위치의 상기 하우징의 외측에 천공하여 화재 발생시, 열로인해 연소되는 상기 난연성 우레탄으로부터 발생되는 가스를 배출시키기 위한 배출 마개를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기 제작방법은,

원통 형상의 하우징 내측면에 제1 방화 부재을 일정 두께로 도포 및 경화시키는 단계;

상기 제1 방화 부재 내측면에 제2 방화 부재(mat)를 구비하는 단계; 및

상기 하우징의 외측 일정 위치에 천공형성된 마개를 열고, 상기 방사성 동위원소 Ir-192의 차폐체의 외측 및 상기 하우징 사이에 난연성 우레탄을 발포 및 충진시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기 및 그 제작방법은, 스테인리스로 이루어진 하우징 내측면에 일정 두께의 제1 방화 부재을 도포 및 경화시키고, 상기 제1 방화 부재 내측면에 제2 방화 부재를 구비하고, 하우징 내측에 난연성 우레탄을 발포 및 충진시켜 상기 제2 방화 부재가 상기 제1 방화 부재에 완전 밀착되도록 이루어짐으로써, 내열성이 뛰어나지만 취성에 약한 상기 제1 방화 부재와, 상기 제2 방화 부재가 서로 상보적으로 조합되어 국내·외 운반용기 관련 법규에서 규정하고 있는 800℃ 화재사고시, 화염으로부터 전달되는 고온의 열이 운반용기의 차폐체로 전달되는 것을 효과적으로 지연시켜 운반용기의 차폐체를 보호하여 운반용기의 열적 건전성을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기를 개략적으로 나타내는 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기 제작방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기(1)는 원통 형상의 하우징(10) 내측면에 제1 방화 부재(60)가 일정 두께로 도포되어 일정 시간 경과 후, 경화된다.

그리고, 상기 제1 방화 부재(60) 내측면에 제2 방화 부재(mat,50)가 적용되어 구비된다.

그리고, 상기 하우징(10) 내측 중앙에서, 방사성 동위원소 Ir-192(90)를 차폐하기 위해 감손 우라늄(Depleted Uranium)으로 이루어진 차폐체(20)의 외측 및 상기 하우징(10) 사이에 발포 및 충진되는 난연성 우레탄으로 이루어진 충격 완충체(40)를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기(1)는 상기 제1 방화 부재(60) 및 상기 제2 방화 부재(50)에 의해 국내·외 운반용기 관련법규에서 규정하고 있는 800℃ 이상 화재사고시, 화염으로부터 전달되는 고온의 열이 상기 운반용기(1)로 전달되는 것을 지연시켜, 상기 충격 완충체(40)의 발화시점을 늦추게되어 결과적으로 상기 감손 우라늄으로 이루어진 상기 차폐체(20)를 원천적으로 보호하게 되는 것으로, 상기 운반 용기(1) 전체적으로 매우 뛰어난 열적 건전성을 유지시키게 된다.

이때, 상기 하우징은 스테인레스(stainless)로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제2 방화 부재(50)는 내부에 포함된 구성 요소 중, 수소가 산소와 반응하여 물을 생성시키도록 이루어져, 발생된 물은 고온에 의해 기화되어 상기 운반 용기(1) 내에 침입하는 열을 지연시킬 수 있다.

상기 제1 방화 부재(60)는 고분자 물질로서, 일정 비율로 물과 배합되어 이루어져 일정 시간 지나면 경화된다.

이로인해, 상기 제1 방화 부재(60)는 그 자체로서 열 지연하는 데 있어 탁월한 효과를 보인다. 하지만, 경화되는 만큼 취성에는 매우 약하므로 상기 운반 용기(1) 자체에 가해지는 외부충격에 대해서는 균열될 가능성이 높다.

따라서, 상기 제1 방화 부재(60)의 상기한 단점을 보완하기 위해, 상기 제1 방화 부재(60)의 내측면에 밀착되어, 방화재 역할을 하는 상기 제2 방화 부재(50)에 의해 면접촉에 의한 지지를 받게되므로, 충격에 대해서도 내성을 갖게 되며, 상기 제1 방화 부재(60)가 강한 충격에 의해 균열 될지라도, 1차적으로 고온의 화염으로부터 상기 제1 방화 부재(60)가 충분히 열 지연시킨 후이고, 또한 상기 제2 방화 부재(50)에 의해 2차적으로 열 지연시킬 수 있으므로, 상기 운반 용기(1) 내측에서 상기 충격 완충체(40) 즉, 난연성 우레탄의 발화 시점을 효과적으로 지연시켜 상기 운반 용기(1)의 전체적인 열 건전성을 향상시키는 이점이 있다.

그리고, 상기 제1 방화 부재(60)은 상기 하우징(10) 내측면에 두께가 1mm를 이루도록 도포 및 경화되어 이루어지며, 상기 하우징(10)의 외측 일정 위치에 천공하여 상기 난연성 우레탄을 발포 및 충진시키기 위한 마개(70)를 더 형성한다.

이는, 상기 운반 용기(1)의 상기 하우징(10) 내측에서, 상기 제1 방화 부재(60)의 내측면에 상기 제2 방화 부재(50) 매우 견고하게 밀착되도록 하기 위함으로서, 상기 마개(70)를 통해 상기 난연성 우레탄이 발포되어 충진되어 감에 따라 상기 제2 방화 부재(50)는 압력을 받아 상기 제1 방화 부재(60)의 내측면에 효과적 으로 밀착되는 것이다.

또한, 상기 마개(70)로부터 일정 거리 이격된 위치의 상기 하우징(10)의 외측에 천공하여 화재 발생시, 열로인해 연소되는 상기 충격 완충체(40)의 상기 난연성 우레탄으로부터 발생되는 가스를 배출시키기 위한 배출 마개(80)를 더 형성한다.

그리고, 상기 마개(70)는 용접으로 상기 하우징(10)에 접합시키는 것이 바람직하다.

이는, 화재 발생시, 고온의 화염으로부터 상기 제1 방화 부재(60) 및 상기 제2 방화 부재(50)에 의해 열 지연이 된 후라도, 상기 충격 완충체(40)의 연소 일정 부분 발생하게 되는데, 이때 가스가 발생하며 이러한 가스가 상기 운반 용기(1) 내부에서 갇히게 되면 폭발 가능성이 커지게 되므로, 가스를 배출시키기 위해서 상기 배출 마개(80)를 형성하는 것이다.

이때, 상기 배출 마개(80)는 최상층은 열에 의해 쉽게 녹을 수 있는 실리콘 재질의 마개 형태로 이루어지며, 그 다음층은 상기 제1 방화 부재(60)가, 최하층은 상기 제2 방화 부재(50)로 밀착되어 이루어진다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기 제작방법은,

원통 형상의 하우징 내측면에 제1 방화 부재을 일정 두께로 도포 및 경화시키는 단계(S100)를 포함하며, 상기 제1 방화 부재 내측면에 제2 방화 부재(mat)를 구비하는 단계(S200)를 포함하며, 그리고, 상기 하우징의 외측 일정 위치에 천공형성된 마개를 열고, 상기 방사성 동위원소 Ir-192를 차폐하는 감손 우라늄 외측 및 상기 하우징 사이에 난연성 우레탄을 발포 및 충진시키는 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 3은 도 3은 본 발명에 따른 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반용기 제작방법을 개략적으로 나타내는 모식도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 운반용기 10: 하우징

20: 차폐체 30: 이동통로

40: 난연성 우레탄 50: 제2 방화 부재

60: 제1 방화 부재 70: 마개

80: 배출 마개

Claims (8)

1. 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기에 있어서,

   원통 형상의 하우징 내측면에 도포되는 제1 방화 부재;

   상기 제1 방화 부재 내측면에 구비되는 제2 방화 부재;

   상기 하우징 내측 중앙에서, 방사성 동위원소 Ir-192를 차폐하기 위해 감손 우라늄(Depleted Uranium)으로 이루어진 차폐체의 외측 및 상기 하우징 사이에 발포 및 충진되는 난연성 우레탄으로 이루어진 충격 완충체;

   을 포함하여 이루어져, 상기 제1 방화 부재 및 상기 제2 방화 부재에 의해 800℃이상의 화염으로부터 열적 건전성을 유지시키는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징은 스테인레스(stainless)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 방화 부재는 내부에 포함된 구성 요소 중, 수소가 산소와 반응하여 물을 생성시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 방화 부재는 고분자 물질로서, 일정 비율로 물과 배합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 제1 방화 부재는 상기 하우징 내측면에 두께가 1mm를 이루도록 도포 및 경화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징의 외측 일정 위치에 천공하여 상기 난연성 우레탄을 발포 및 충진시키기 위한 마개를 형성하는 것을 특징으로 하는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 마개로부터 일정 거리 이격된 위치의 상기 하우징의 외측에 천공하여 화재 발생시, 열로인해 연소되는 상기 난연성 우레탄으로부터 발생되는 가스를 배출시키기 위한 배출 마개를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기.
8. 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기 제작방법에 있어서,

   원통 형상의 하우징 내측면에 제1 방화 부재을 일정 두께로 도포 및 경화시키는 단계;

   상기 제1 방화 부재 내측면에 제2 방화 부재(mat)를 구비하는 단계; 및

   상기 하우징의 외측 일정 위치에 천공형성된 마개를 열고, 상기 방사성 동위원소 Ir-192의 차폐체의 외측 및 상기 하우징 사이에 난연성 우레탄을 발포 및 충진시키는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 열적 건전성을 갖는 비파괴 검사용 방사성 동위원소 Ir-192 운반 용기제작 방법.

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