KR101355391B1 - 석영 앰플 내 고압가스 성분분석을 위한 가스포집 장치 - Google Patents

석영 앰플 내 고압가스 성분분석을 위한 가스포집 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중성자조사 후 냉각재(액상)시료에 대한 물리적 화학적 특성의 변화를 측정하기 위해 중성자 조사의 영향으로 앰플 내 존재하는 고압가스 및 용액의 양을 방사성물질에 대한 오염 확산 없이 안전하게 정량적으로 채취할 수 있으며, 특히 중성자 조사 후 석영 앰플의 천공 시 고압으로 인한 분석물의 급격한 확산으로 실험실의 오염과 작업자의 안전에 위협되는 문제를 해결해 줄 수 있는 석영앰플 내 고압가스 및 용액의 포집장치에 관한 것으로, 개방부재로 폐쇄된 공간 내에서 고압의 앰플을 개방하는 앰플챔버; 상기 앰플챔버에 연결되는 기체이송관; 상기 기체이송관의 타단에 연결되는 채취부; 및 상기 앰플챔버와 상기 채취부 사이에서 상기 기체이송관에 연결돼서, 부압을 공급하는 진공펌프를 포함한다.

Description

석영 앰플 내 고압가스 성분분석을 위한 가스포집 장치{GAS SAMPLING DEVICE FOR HIGH-PRESSURE GAS IN QUARTZ AMPUL}
본 발명은 중성자조사 후 원자로 냉각재(액상)시료에 대한 물리적 화학적 특성의 변화를 측정하기 위해 밀봉된 석영앰플에 중성자를 조사할 때 물질의 방사분해 영향에 의한 앰플 내의 고압가스 및 용액의 양을 안전하게 정량적으로 채취할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중성자 조사 후 석영 앰플의 천공 시 앰플내에 인가된 고압가스 영향에 의한 분석물질의 급격한 확산으로 실험실의 오염과 작업자의 안전에 위협되는 문제를 해결해 줄 수 있는 석영 앰플 내 고압가수 성분분석을 위한 가스 및 용액의 포집장치에 관한 것이다.
최근 원전의 수명연장과 작업자의 안전을 위하여 냉각재의 수화학 관리 및 조절에 많은 관심이 높아지고 있다. 수화학 관리 및 조절의 긍극적 목적은 작업자의 피폭억제를 위한 방사능의 저감화와 구조물의 응력부식 억제를 통한 원전의 안전운영이다. 이와 관련하여 세계 여러 나라에서 최적의 수화학 조건 도출을 위한 연구와 기술들이 제안되고 있다. 최적의 수화학 조건을 찾기 위한 기초연구 과제의 일환으로서 각종 재료물질을 중성자에 조사시킨 후 조사된 물질에 대한 물리적 화학적변화에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 가압경수로(PWR)의 일차 냉각재에서 방사성 부식생성물의 생성경로와 핵종규명 및 거동을 예측하고 평가하기 위하여, 먼저 냉각재의 성분원소에 대한 분석법의 개발과 원자로와 비슷한 모사 환경에서 pH를 비롯한 수화학조절제의 영향조사, 중성자조사 시험을 통한 방사 화학적 검증 실험 등에 대한 논문과 기술들이 발표되고 있다.
원자로 내의 일차 냉각재에 존재하는 입자 및 부식생성물들은 초미량으로서 핵반응에 의하여 방사화된 방사성 물질이다. 이들 방사성물질에 대한 입자의 성분 분석과 거동을 살피기 위한 시료의 채집은 방사선차폐 장치가 된 분석 장비 및 분석기술이 필요하다. 원자로 운영에서 일차 냉각재에 대한 pH 조절방법은 가장 기본적이면서 구조물의 부식 방지와 입자의 생성억제, 침적율 감소 및 방사선량율의 저감화를 위한 기술적 접근 방법이다. 이러한 기술적 접근방법의 일환으로서 S. Anthoni는 프랑스내의 PWR 일차냉각재의 pH 및 금속의 용해도에 따른 이론적인 연구와 LOOP실험을 통하여 58Co, 60Co, 59Fe, 54Mn 등의 금속에 대한 용해도와 방사선량율을 pH 6.5~7.2 범위에서 측정한 결과 pH 6.5에서의 방사선량율 보다 pH 7.2의 방사선량율이 700~800 배 이상 감소하였으며 이때의 용해도는 최저값을 나타내었다고 발표하였다. 냉각재 내 부식생성물에 대한 오염도는 곧 금속산화물의 용해도이므로 용해도를 낮추어 줌으로써 부식생성물의 축적을 억제하고 방사선량을 낮추는 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 pH 제어를 통한 수화학 조절은 저 비용이면서도 효과적인 방법이다. 그러나, 최근 원자로의 경제적 운영을 위한 핵주기의 장주기 화(18-24개월)로 전환되면서 일차 냉각재의 pH 조절에 의한 원자로 운영조건의 최적화하기가 매우 까다롭다.
최적의 원자로 운영조건의 pH(7.0~7.4, 300℃)를 유지하기 위하여 붕소의 핵반응으로 생성되는 7Li과 함께 외부에서 첨가되는 LiOH의 양을 고려하여 냉각재 내의 7Li 함량을 조절해 주어야 한다. A. Long 등이 밝힌 논문에 의하면, 정상 작동 중에 있는 PWR 일차 냉각재의 pH를 (7.0~7.4, 300℃)로 장기간 유지 감시할 수 있는 기술을 발표하였다. 이 방법은 운전 중 붕소용액의 pH를 (7.0~7.4, 300℃)로 조절하고 이때의 LiOH 농도와 전도도를 측정하여 설정한 다음 전도도의 차이에 따라 LiOH가 자동투입 되도록 하여 pH를 유지하는 방법이다.
원자로 구조물과 핵연료피복관의 부식을 억제하기 위한 최적의 pH를 유지하기 위해선 초기의 붕소농도를 비롯한 다양한 물리 화학적 변수를 고려해야한다. B. Pastina가 발표한 PWR에서 일차 냉각재의 방사분해에 의한 수화학 영향에 대한 고찰에 의하면 붕산수를 중성자 조사하였을 때 10B(n·α)7Li의 핵반응으로 생성되는 수소는 물과 재결합하여 부정적 영향을 미치며 붕산수의 농도가 클수록 방사분해 생성물의 영향으로 더 많은 물이 분해되어 방사화(activation)되므로 물 분해에 의한 방사 분해 생성물(radiolysis product)에 대한 영향도 고려해야 한다.
최근 유사환경에서 원자로 재료물질의 부식에 대한 발생원인과 억제를 위한 LOOP 시험이 폭넓게 수행되고 있다. 이러한 수화학 모의실험은 원자로 내에서 냉각재의 중성자조사에 의한 방사분해로 생성되는 다양한 방사분해 생성물의 양을 결정하고 이러한 생성물이 원자로 내 구성 물질과 핵연료 및 피복관의 부식에 미치는 영향을 고찰하기 위해서이다. 특히 PWR의 일차 냉각재에서 중성자 조사에 의하여 생성된 방사분해물인 분자성 원소(H2, O2, H2O2) 및 작용기(H, OH, eaq, HO2)와 냉각수 자체의 용존산소, 용존수소 등은 일반적으로 부식전위와 균열의 성장속도에 크게 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 또한 N. Nichikawa등에 의하면 IGSCC의 원인과 방사분해물의 영향에 대한 정밀평가를 위한 고압 loop시험에서, 물의 흐름조건에 따른 방사분해 생성물의 양과 방사선량에 대한 정확한 평가는 물이 체류되는 시간의 차이로 매우 어렵지만 철의 부식 전위와 가장 깊은 관계에 있는 수소는 물의 방사분해로 생성되기 때문에 IGSCC의 원인과 밀접한 영향이 있다고 밝혔다. 특히, 철에 대한 부식전위는 HWC(hydrogen water chemistry)와 IGSCC 에 대한 표시자의 역할을 하므로 물의 방사분해와 수화학 조절에 대한 중요함을 기술하였다. W. Y. Maeng 는 원자로 재료물질로서, 용존산소가 Alloy 600의 응력부식에 미치는 영향에 대한 기술적 논문을 발표하였다. 순수한 물을 360℃의 고온에서 폭기한 후, 용존산소의 영향을 관찰한 결과, Alloy 600의 부식정도는 폭기법(공기주입법)보다는 비폭기법에서 더 크게 나타나는데 폭기된 물에서 응력부식의 저항성이 증가되는 이유는 금속 표면의 부식전위는 높고 부식전류는 감소함에 따라 금속표면에 산화막이 형성되어 보호하기 때문이다.
O. De Bou. 등도 Avignon France(2002)에서 개최된 수화학 관련 학술 심포지움에서 2차측 탄소강 또는 저합금강의 배관에 대한 FAC((Flow Accelerated Corrosion)의 원인규명에 대한 실험으로서 FAC에 영향을 주는 수화학 요소인 pH, 산소, 온도, 질량 이송조건인 유속, 증기량 및 재료조성에 대한 부식운동을 이론적인 고찰 및 시험적으로 나타내었다. 그러나 아직까지 환원분위기 및 다양한 환원조건에서의 FAC에 대한 영향은 충분하지 못하다고 밝혔다. 원자로 내의 재료 물질과 피복관의 부식 및 입자에 대한 발생원인과 이동경로를 추적하기 위하여 원자로 내 중성자 조사를 이용한 시험들이 여러 분야에서 수행되고 있으나 유사 조건의 환경에서 중성자에 의한 방사화학 실험이 쉽지가 않다. 특히 중성자를 이용한 조사실험의 경우 조사재가 고체일 때, 장시간의 조사에 따라 수반되는 물리적 현상을 비교적 쉽게 제어할 수 있어 중성자 조사를 이용한 이화학적 특성연구가 활발하게 이루어지고 있으나 액상의 시료를 조사하기 위해선 시험 목적에 맞는 고가의 특수한 설비가 필요하다.
대부분 원자로를 이용한 중성자 조사실험들은 위에서 언급된 바와 같이 PWR의 안전운영과 방사선량율의 저감화를 위하여 고체 재료물질에 대한 부식균열에 대한 원인규명에 많은 초점이 모아졌다. 최근에는 이러한 부식을 유발하는 원인들이 일차 냉각재의 pH 뿐만 아니라 수화학 조절제에 의한 영향도 무시할 수 없으므로 이에 관련된 기술적 논문들이 많이 발표되고 있다. 수용액에 대한 중성자조사의 예로서 Y. Katsumura는 순수한 물을 원자로(YAYOI PWR reactor, Japan)에서 속중성자로 조사한 다음 방사 분해된 물질에 대한 G-values의 측정방법에 대한 내용을 보고하였으나 물의 방사분해로 생성된 가스성분의 측정방법에 대한 내용은 없었다. 대부분 성분원소에 대한 화학분석의 목적으로 소량의 액상을 재료물질에 침적시켜 고체화 된 시료를 방사화 시킨 후 정량할 때 사용한다. 액상의 시료 중 특히 중성자 흡수단면적이 매우 큰 붕산수의 경우(3847 barn) 조사과정에서 생성되는 가스의 팽창으로 고압에 의한 폭발 등, 붕소가 함유된 액상의 시료를 중성자 조사하기 위해선 조사 전 후의 실험절차 등이 작업자의 안전과 방사화물질의 오염방지 조건에 부합되어야 하므로 많은 부분에서 실험적 제약이 따른다. 따라서 액상 시료에 대한 중성자 조사실험의 예는 극히 제한적일 수 밖에 없다.
붕산수의 중성자조사 실험에 대한 극 소수의 한 예로서 B. Pastina 등이 수행한 가압 경수로 일차냉각재의 수화학적 영향에 관한 실험에서 붕소와 수소가 함유되어 있는 수용액을 실험로(Ringhals PWR reactor, France)에서 조사시킨 후 물의 방사분해로 생성된 산소, 수소, 과산화수소등을 정량하여 수화학적 영향을 조사하였다. 이들은 실험로에서 온도 감지 및 압력 제어장치가 설계된 길이 6m, 직경 0.4m의 SS 재질의 복잡한 캡슐내에 직경 8mm, 길이 100㎜ 석영관을 장착한 후 원자로 내 풀에 담그는 방법을 이용하였다. 이와 같이 원자로를 이용한 액상 시료의 중성자 조사는 조사사료의 물질 특성에 따라 액상의 시료를 조사시키기 위해 특별 고안된 압력용기(갭슐)와 중성자 조사시간의 선택 등 조사시설의 안전 및 오염확산 방지를 위한 까다로운 심의 절차를 거쳐야 한다. 특히, 고체상의 경우와는 달리 액상의 시료를 중성자 조사 시킬 때 물의 방사분해에 의하여 생성되는 가스의 영향으로 밀봉된 용기내의 압력이 급격히 상승됨으로써 파손에 의한 작업자의 안전과 오염의 확산방지를 위하여 조사 후 밀봉용기의 취급에 각별한 주의가 필요하다.
특히 중성자 조사 후 용기 내에 존재하는 다량의 트리튬을 비롯한 고압의 가스 성분이 파손에 의해 대기중에 확산될 경우 환경으로 오염의 확산은 물론 작업자의 보건에도 중대한 위협이 될 수 있다. 또한 앰플 내 용액에 대한 pH 및 생성기체의 성분 분석을 위해 고압 석영앰플을 천공하면 천공순간에 용액은 흔적도 없이 사라지게 된다. 또한 시료를 채취하기 위해 파손된 방사화 된 석영앰풀(방사성폐기물)의 수거도 쉽지가 않다. 이와 같이 액상시료를 중성자에 조사시킨 후 시료에 대한 물리적 화학적 특성의 변화를 측정하기 위해선 고압 앰플 내 존재하는 가스 및 용액의 양을 안전하게 정량적으로 채취할 수 있는 장치가 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 액상의 시료(붕산수(H3BO3))를 원자로에서 중성자 조사시킨 후 석영앰플에 인가된 고압가스의 성분 분석과 용액중의 pH 및 화학성분을 측정하기 위하여, 앰플 내 고압가스 및 액상의 시료를 방사성오염의 확산을 막고 안전하게 정량적으로 채취할 수 있는 고압가스포집 장치를 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 개방부재로 폐쇄된 공간 내에서 고압의 앰플을 개방하는 앰플챔버; 상기 앰플챔버에 연결되는 기체이송관; 상기 기체이송관의 타단에 연결되는 채취부; 및 상기 앰플챔버와 상기 채취부 사이에서 상기 기체 이송관에 연결돼서, 부압을 공급하는 진공펌프를 포함하는 가스포집장치이다.
상기 기체 이송관에서 상기 앰플챔버와 상기 진공펌프 사이에는 제1 차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 기체이송관에서 상기채취부와 상기 진공펌프 사이에는 제2 차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 앰플챔버는, 일측이 개방되는 챔버하우징; 앰플을 장착한 상태로 상기 챔버하우징의 내부에 삽입 가능한 앰플홀더; 상기 챔버하우징의 벽체에 설치돼서, 상기 앰플홀더에 배치된 앰플을 가압하여 개방시키는 개방부재; 및 상기 챔버 하우징을 폐쇄하는 챔버마개를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 앰플홀더는, 앰플을 배치시킬 수 있는 앰플홈이 형성된 홀더바디와, 상기 앰플홈의 바닥면에 상기 홀더바디의 길이 방향의 중심부분을 향해 낮아지도록 형성되는 수집홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 수집홈의 상기 홀더바디의 길이 방향의 중심부분에는 관통홀이 형성되고, 상기 챔버하우징의 바닥부에는 수집된 액체가 모일 수 있는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 챔버하우징의 일측에서는 상기 챔버하우징 내부를 관찰할 수 있는 관측창이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 개방부재는, 상기 챔버하우징의 벽체에 일체로 형성되는 결합암나사부와, 상기 결합암나사부의 하측으로 상기 결합암나사부보다 단면적이 좁게 형성되는 밀폐관을 가지는 결합부; 상기 결합암나사부에 결합되는 지지수나사부와, 중심부에 상기 지지수나사부와 동심으로 형성되는 이동암나사부를 가지는 후퇴방지너트; 및 상기 후퇴방지너트의 이동암나사부에 결합되는 이동수나사부와, 상기 이동수나사부와 일체이고 상기 밀폐관을 통해 상기 챔버하우징의 내부로 돌출되어 상기 앰플을 개방하는 가압팁을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 밀폐관과 상기 가압팁 사이에는 기밀을 위한 오링이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 채취부는, 내부에 공간을 가지고, 상기 기체 이송관과 연통되는 채취하우징; 및 채취주사기의 채취바늘의 침투가 가능하도록 상기 채취하우징의 일측에 설치되는 고무마개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 중성자 조사 후 고압 석영앰플 내 용액의 pH 및 생성가스의 성분분석을 위한 가스포집 장치는 중성자조사에 의해 고압화된 석영앰플을 안전하게 천공함으로써, 오염의 확산방지와 작업자의 안전을 꾀하고 고압의 석영앰플 내 용액 및 기체에 대한 성분 분석이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스포집장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 가스포집장치에 사용된 앰플챔버의 분해사시도이다.
도 3은 도 2에서 앰플챔버 내부로 앰플홀더가 삽입되는 상태의 분해사시도이다.
도 4는 도 3에서 앰플챔버 내부로 앰플홀더가 삽입된 이후, 개방부재를 앰플챔버에 결합하는 모습의 분해사시도이다.
도 5는 도 2의 앰플챔버가 조립된 상태의 사시도이다.
도 6은 도 5의 앰플챔버의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 가스포집장치를 지시한다.
상기 가스포집장치(100)는 크게 개방부재로 폐쇄된 공간 내에서 고압의 앰플(10)을 개방하는 앰플챔버(110)와, 상기 앰플챔버(110)에 연결되는 기체이송관(20,22,24,26)과, 상기 기체이송관(20,22,24,26)의 타단에 연결되는 채취부(186)와, 및 상기 앰플챔버(110)와 상기 채취부(186) 사이에서 상기 기체이송관(20,22,24,26)에 연결돼서 부압을 공급하는 진공펌프(178)를 포함한다.
상기 앰플챔버(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일측이 개방되는 챔버하우징(112)과, 앰플(10)을 장착한 상태로 상기 챔버하우징(112)의 내부에 삽입가능한 앰플홀더(150)와, 상기 챔버하우징(112)의 벽체에 설치돼서 상기 앰플홀더(150)에 배치된 앰플(10)을 가압하여 개방시키는 개방부재와, 상기 챔버하우징(112)을 폐쇄하는 챔버마개(146)를 포함한다.
상기 챔버하우징(112)은 내부에 공간(118)을 가지는 관체로 형성되며, 일측에 상기 챔버하우징(112)의 개방된 개구에는 마개결합나사부(120)가 형성된다. 따라서, 상기 마개결합나사부(120)에는 상기 챔버마개(146)를 결합하는 것에 의해 상기 공간(118)을 폐쇄할 수 있게 된다. 상기 챔버하우징(112)은 재료의 한정은 없으나, 내압성이 있는 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸)으로 제작되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 챔버하우징(112)의 외측 양쪽으로는 상기 챔버하우징(112)을 안정적으로 거치할 수 있는 챔버프레임(114,116)이 형성된다. 또, 상기 챔버하우징(112)의 외주면에는 상기 공간(118)을 관측할 수 있도록 관측창(124)이 설치된 관측관(122)이 일체로 형성된다.
그리고, 상기 챔버하우징(112) 내부의 저면은 앰플(10)로부터 배출된 액체가 모일 수 있도록 오목부(148)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 오목부(148)에 수집된 액체는 하기(下記)하는 밀폐관(127)을 통해 피펫(미도시) 등으로 채취할 수 있다.
상기 앰플홀더(150)는 앰플(10)을 안정적으로 배치할 수 있도록 단면이 대략 반원형이고 길이방향으로 긴 앰플홈을 가지는 홀더바디(152)로 이루어진다. 상기 홀더바디(152)는 내압성 및 내산성이 있도록 테프론봉을 이용하여 제작할 수 있다.
특히, 상기 앰플홀더(150)는 상기 앰플홈의 바닥면에 상기 홀더바디(152)의 길이방향의 중심부분을 향해 낮아지도록 형성되는 수집홈(154,158)을 포함한다.
그리고, 또, 상기 수집홈(154,158)의 상기 홀더바디(152)의 길이방향의 중심부분에는 관통홀(160)이 형성된다. 따라서, 상기 관통홀(160)을 통해 아래로 떨어지는 액체는 오목부(148)로 모이게 된다.
또, 상기 앰플홀더(150)의 바닥부는 액체의 이동을 자유롭게 하고, 표면장력에 의해 상기 앰플홀더(150)가 상기 챔버하우징(112)에 부착되는 것을 방지하도록 여유홈(156)이 형성될 수 있다.
상기 개방부재는, 상기 챔버하우징(112)의 벽체에 일체로 형성되는 결합암나사부(128)와 상기 결합암나사부(128)의 하측으로 상기 결합암나사부(128)보다 단면적이 좁게 형성되는 밀폐관(127)을 가지는 결합부(126)와, 상기 결합암나사부(128)에 결합되는 지지수나사부(134)와 중심부에 상기 지지수나사부(134)와 동심으로 형성되는 이동암나사부(136)를 가지는 후퇴방지너트(132)과, 상기 후퇴방지너트(132)의 이동암나사부(136)에 결합되는 이동수나사부(142)와 상기 이동수나사부(142)와 일체이고 상기 밀폐관(127)을 통해 상기 챔버하우징(112)의 내부로 돌출되어 상기 앰플(10)을 개방하는 가압팁(140)을 가지는 가압볼트(138)를 포함한다.
상기 밀폐관(127)과 상기 결합암나사부(128)는 도 6에 도시된 바와 같이, 단차를 두어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 밀폐관(127)과 상기 결합암나사부(128) 사이에 너트자리(129)가 형성돼서, 상기 후퇴방지너트(132)의 저면이 맞닿아 지지될 수 있다.
그리고, 상기 밀폐관(127) 및 상기 너트자리(129)에는 기밀을 위한 오링(133,137,139)가 형성되어, 상기 챔버하우징(112) 내부의 기체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 후퇴방지너트(132)는 상단부에 너트헤드(135)를 두어서, 상기 후퇴방지너트(132)를 상기 결합암나사부(128)에 결합시 공구 등으로 파지할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 너트헤드(135)는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
상기 가압볼트(138)는 상기 이동암나사부(136)과 상기 밀폐관(127)이 형성하는 홀에 삽입되며, 삽입이 용이하도록 상기 이동수나사부(142)는 상기 이동암나사부(136)에 나합될 수 있는 정도로 상기 가압볼트(138)의 몸체 외주의 일부분에만 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가압팁(140)은 외주면은 상기 오링(137,138)과 접촉하면서, 상기 밀폐관(127)의 안내에 따라 상기 챔버하우징(112) 내부에 장착된 앰플(10)의 앰플허리(12)에 도달하게 된다. 또, 상기 가압볼트(138)는 볼트헤드(144)가 일체로 형성돼서, 렌치 등의 도구 또는 손에 의해 상기 가압볼트(138)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 상기 볼트헤드(144)는 단면이 원형 또는 다각형일 수 있다.
따라서, 상기 가압볼트(138)를 회전시키는 것에 의해, 상기 앰플(10)은 절단되면서 내부의 기체를 배출하게 되고, 이 때 생기는 압력은 상기 결합암나사부(128)와 상기 결합수나사부(134)의 결합력에 의해 저항하게 된다. 따라서, 안정적으로 상기 앰플(10)의 절단이 가능하게 된다.
상기 챔버하우징(112)은 상기 기체이송관(20,22,24,26)과 연통된다. 그리고, 상기 기체이송관(20,22,24,26)에서 상기 앰플챔버(110)와 상기 진공펌프(178) 사이에는 제1차단밸브(174)가 설치되고, 또 상기 기체이송관(20,22,24,26)에서 상기 채취부(186)와 상기 진공펌프(178) 사이에는 제2차단밸브(182)가 설치된다.
그리고, 상기 제1차단밸브(174)와 상기 앰플챔버(110) 사이에는 상기 앰플챔버(110) 내부의 압력을 체크하고, 기체이송관(20,22,24,26)의 이동시 관 내부의 저항 및 기체확산에 의한 압력저하를 측정하기 위해 제3차단밸브(170)가 추가로 설치될 수 있다.
또, 상기 진공펌프(178)와 상기 기체이송관(24) 사이에 제4차단밸브(180)를 두어, 상기 진공펌프(178)와 상기 기체이송관(24) 사이의 기체이동을 완벽하게 제한할 수 있다.
추가적으로, 압력을 계측하기 위하여, 상기 제3차단밸브(170)와 상기 앰플챔버(110) 사이, 상기 제1차단밸브(176)와 상기 제2차단밸브(182) 사이, 및 상기 제2차단밸브(182)와 상기 채취부(186) 사이에 각각 제1 내지 제3 압력계(172,176,184)를 설치할 수 있다.
그리고, 상기 채취부(186)는, 내부에 공간을 가지고, 상기 기체이송관과 연통되는 채취하우징(188)으로 이루어지며, 상기 채취하우징(188)의 일측에는 고무마개(192)가 설치된다.
상기 고무마개(192)는 채취주사기(198)의 채취바늘의 침투가 가능하도록 네오프랜 고무 등으로 제작된다. 그리고, 상기 채취하우징(188)의 일측에는 상기 고무마개(192)를 덮으면서 채취주사기(198)의 채취바늘의 침투를 유도하도록 침투홀(196)이 형성된 채취마개(194)가 결합된다. 상기 채취주사기(198)는 차단 코크가 부착된 가스계량 포집관 주사기를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스포집장치(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 가스포집장치(100)를 이용한 가스포집과정에 대해 설명한다.
먼저, 내부에 시료가 장입된 앰플(10)을 상기 앰플홀더(150)의 앰플홈에 장착한다. 이 때, 상기 앰플(10)의 앰플허리(12)가 상기 앰플홀더(150)의 관통홀(160) 상에 위치하도록 한다.
그리고, 상기 앰플홀더(150)를 상기 챔버하우징(112) 내부에 삽입한다. 이 때, 상기 관측창(124)을 통해 상기 앰플허리(12)의 절단여부를 확인할 수 있도록 상기 앰플홀더(150)의 위치를 결정한다.
다음으로, 상기 챔버마개(146)를 닫고, 상기 결합부(126)에 상기 후퇴방지너트(132)를 설치하고, 상기 후퇴방지너트(132)에는 상기 가압볼트(138)를 설치한다. 이 때, 상기 가압볼트(138)의 가압팁(140)이 상기 앰플허리(12)에 근접하게 위치하도록 하여, 상기 가압팁(140)과 상기 오링(138,139) 사이의 기밀이 유지될 수 있도록 한다. 이 상태에서, 상기 제1 내지 제4차단밸브(170,174,180,182)를 모두 개방상태로 두고, 상기 진공펌프(178)를 가동시켜 상기 가스포집장치(100) 내부의 모든 공간에서의 공기를 제거한다. 이는 상기 제1 내지 제3 압력계(172,176,184)에 의해 측정이 가능하다.
그리고, 상기 제4차단밸브(180)를 잠궈서, 상기 기체이송관(24)과 상기 진공펌프(178) 사이를 차단한다. 또, 상기 제1 내지 제3 차단밸브(170,174,182) 역시 차단한다. 따라서, 각 구간이 서로 차폐된 상태를 가지게 된다.
이 상태에서, 상기 가압볼트(138)를 회전시켜, 상기 앰플(10)의 앰플허리(12)를 절단한다. 따라서, 상기 앰플챔버(110) 내부의 공간(118)은 기체로 가득 채워지게 되고, 액체는 상기 수집홈(154,158) 및 관통홀(160)을 통해 상기 오목부(148)로 수집된다. 따라서, 상기 제1압력계(172)는 현재 상기 앰플챔버(110) 내부의 압력을 계측할 수 있다.
그리고, 제3 차단밸브(170)와 제1차단밸브(174)를 열어서 제2압력계(176)의 게이지압을 측정한다.그리고, 제3차단밸브(170)와 제1차단밸브(174)를 닫고, 상기 제2차단밸브(182)를 열어서 제3압력계(184)의 게이지압을 측정한다.
다음으로, 상기 채집부(186)에 포집된 가스는 채취주사기(198)를 이용하여 수집하여 가스질량분석기 등을 이용하여 분석한다. 그리고, 상기 앰플챔버(110) 내에 수집된 액체는 피펫 등으로 상기 밀폐관(127)을 통해 회수한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 앰플 12: 앰플허리
20,22,24,26: 기체이송관 100: 가스포집장치
110: 앰플챔버 112; 챔버하우징
114,116: 챔버프레임 118: 공간
120: 마개결합나사부 122: 관측관
124: 관측창 126: 결합부
127: 밀폐관 128: 결합암나사부
129: 너트자리 132: 후퇴방지너트
133,137,139: 오링 134: 지지수나사부
135: 너트헤드 136: 이동암나사부
138: 가압볼트 140: 가압팁
142: 이동수나사부 144: 볼트헤드
146: 챔버마개 148: 오목부
150: 앰플홀더 152: 홀더바디
154,158: 수집홈 156: 여유홈
160: 관통홀 170: 제3차단밸브
172: 제1압력계 174: 제1차단밸브
176: 제2압력계 178: 진공펌프
180: 제4차단밸브 182: 제2차단밸브
184: 제3압력계 186: 채취부
188: 채취하우징 192: 고무마개
194: 채취마개 196: 침투홀
198: 채취주사기

Claims (10)

  1. 개방부재로 폐쇄된 공간 내에서 고압의 앰플을 개방하는 앰플챔버;
    상기 앰플챔버에 연결되는 기체이송관;
    상기 기체이송관의 타단에 연결되는 채취부; 및
    상기 앰플챔버와 상기 채취부 사이에서 상기 기체이송관에 연결돼서, 부압을공급하는 진공펌프를 포함하고,
    상기 앰플챔버는,
    일측이 개방되는 챔버하우징;
    앰플을 장착한 상태로 상기 챔버하우징의 내부에 삽입가능한 앰플홀더;
    상기 챔버하우징의 벽체에 설치돼서, 상기 앰플홀더에 배치된 앰플을 가압하여 개방시키는 개방부재; 및
    상기 챔버하우징을 폐쇄하는 챔버마개를 포함하며,
    상기 앰플홀더는, 앰플을 배치시킬 수 있는 앰플홈이 형성된 홀더바디와,
    상기 앰플홈의 바닥면에 상기 홀더바디의 길이 방향의 중심부분을 향해 낮아지도록 형성되는 수집홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기체이송관에서 상기 앰플챔버와 상기 진공펌프 사이에는 제1차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기체이송관에서 상기 채취부와 상기 진공펌프 사이에는 제2차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 수집홈의 상기 홀더바디의 길이 방향의 중심부분에는 관통홀이 형성되고, 상기 챔버하우징의 바닥부에는 수집된 액체가 모일 수 있는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 챔버하우징의 일측에서는 상기 챔버하우징 내부를 관찰할 수 있는 관측창이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 개방부재는,
    상기 챔버하우징의 벽체에 일체로 형성되는 결합암나사부와, 상기 결합암나사부의 하측으로 상기 결합암나사부보다 단면적이 좁게 형성되는 밀폐관을 가지는 결합부;
    상기 결합암나사부에 결합되는 지지수나사부와, 중심부에 상기 지지수나사부와 동심으로 형성되는 이동암나사부를 가지는 후퇴방지너트; 및
    상기 후퇴방지너트의 이동암나사부에 결합되는 이동수나사부와, 상기 이동수나사부와 일체이고 상기 밀폐관을 통해 상기 챔버하우징의 내부로 돌출되어 상기 앰플을 개방하는 가압팁을 가지는 가압볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 밀폐관과 상기 가압팁 사이에는 기밀을 위한 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 채취부는,
    내부에 공간을 가지고, 상기 기체이송관과 연통되는 채취하우징;
    채취주사기의 채취바늘의 침투가 가능하도록 상기 채취하우징의 일측에 설치되는 고무마개를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스포집장치.
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