KR101462190B1 - 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사능 자동 측정 및 모니터링 방법에 관한 것이다. 그러한 본 발명은 급수부에 의하여 수원으로부터 물을 채취하여 계측챔버에 공급하는 급수단계와; 계측챔버에 의하여 물의 방사능 농도를 측정하고 제어부에 전송하는 계측단계와; 제어부가 전송된 데이터를 분류/분석하고 오염여부를 판단하는 단계와; 오염시 세척수 공급부를 구동시켜서 계측챔버에 대한 세척을 실시하는 세척단계와; 그리고 계측챔버로부터 배출된 오염수를 오염수 저장부에 의하여 저장하는 저장단계를 포함한다.
Description
본 발명은 방사능 자동측정 및 실시간 모니터링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상의 시료에 함유된 방사능을 자동으로 측정하여 그 결과값을 원거리의 서버에 전송함으로써 방사능 오염 여부를 원격지에서도 실시간으로 모니터링할 수 있는 방법에 관한 것이다.
1987년 구 소련연방 체르노빌 원전 사고 후 25년이 지나면서 사고 원전으로부터 발생되는 고 위험성 방사성 물질의 양은 각 핵종의 특성에 따라 절대적으로 줄어들고 있다.
그러나, 세슘 농도는 계속해서 증가하는 것으로 보고되고 있으며, 또한 생체의 내부로 유입되면 치명적인 위험성을 갖고 있는 세슘이 계속해서 사고원전 주변국의 환경에 의학적 및 생태학적 폐해를 주고 있다.
더욱이, 지난 2011년 3월 11일에 발생한 일본 대지진의 여파로 후쿠시마 제1원자력발전소에서 유출된 방사능 물질 중 일부 휘발성 물질이 기류를 타고 한반도로 날아왔다. 특히, 2011년 3월 28일 서울과 춘천에 내린 비에는 방사성 물질인 요오드(I-P1)와 세슘(Cs-P7)이 검출되었다.
이러한 방사능 위험에 대처하기 위하여 한국 기상청 및 한국원자력안전기술원은 전국 22개 정수장에서 공급되는 수돗물에 대해 방사성 물질 검사를 강화하고 있다.
그러나, 대기중 방사성물질의 농도는 실시간으로 측정이 가능하지만, 취/정수장, 하천, 호수와 같은 수원(水源)의 물에 대한 방사능 측정은 기술적으로 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 취/정수장, 하천, 호수, 댐과 같은 수원의 물에서 방사능 오염을 실시간으로 측정할 수 있고, 나아가 측정된 결과값을 분석하여 서버에 유무선 방식으로 전송함으로써 방사능 오염 여부를 원격지에서도 실시간으로 모니터링할 수 있는 방사능 모니터링 방법을 제공하는데 있다.
또한, 원수에 대한 방사능 농도측정을 소정 시간 단위로 실시함으로써 현장의 오염정도를 실시간으로 파악할 수 있는 방사능 모니터링 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는 급수부에 의하여 수원으로부터 물을 채취하여 계측챔버에 공급하는 급수단계와;
계측챔버에 의하여 물의 방사능 농도를 측정하고 제어부에 전송하는 계측단계와;
제어부가 전송된 데이터를 분류/분석하고 오염여부를 판단하는 단계와;
오염시 세척수 공급부를 구동시켜서 계측챔버에 대한 세척을 실시하는 세척단계와; 그리고
계측챔버로부터 배출된 오염수를 오염수 저장부에 의하여 저장하는 저장단계를 포함하는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법을 제공한다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법은 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 방사능 측정 과정을 급수단계와, 계측단계와, 오염여부를 판단 단계와, 세척단계와, 오염수 저장단계로 구성함으로써 효율적으로 방사능의 측정을 실시할 수 있다.
둘째, 방사능 측정을 1시간 단위로 측정해서 실시간으로 원격지로 송신함으로써, 방사능 오염시 신속한 대응조치를 취할 수 있어서 방사능 오염으로부터 식수를 안전하게 감시할 수 있다.
셋째, 계측센서가 구비된 계측챔버의 내부에 일정 용적의 공간을 마련하고, 이 공간에 취/정수장, 하천, 호수와 같은 수원으로부터 공급된 물을 저장할 수 있음으로, 액상의 시료에 대하여도 방사능 농도를 측정할 수 있으며, 측정된 데이터를 원격지의 서버에 전송함으로써 원격지에서도 현장의 방사능 오염 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
넷째, 시료를 공급하는 급수부와 세척수를 공급하는 세척수 공급부에 각각 밸브 조립체를 배치하고, 이 밸브조립체를 제어부에 의하여 선택적으로 개폐시킴으로써 방사능 농도가 기준치 미만인 경우에는 정상적으로 측정이 이루어지고, 방사능 농도가 기준치 초과인 경우에는 세척수 공급부에 의하여 세척을 실시함으로써 계측부의 오염상태를 효과적으로 제거할 수 있다.
다섯째, 오염수 저장탱크에 오염수를 저장하고, 재 분석을 통하여 방사성 핵종에 대한 상세한 분석을 실시할 수 있다.
여섯째, 방사능 측정과정을 제어하는 제어부를 로거유닛(Logger unit)과, 저장유닛과, 경보유닛과, 컨트롤러로 구성하고, 각 유닛별로 각 프로세스를 제어함으로써 방사능 측정이 효율적으로 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능 자동측정 및 모니터링방법의 공정을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방사능 측정단계를 보다 상세하게 보여주는 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 방사능 자동측정 및 모니터링방법에 적용되는 시스템의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 유량 조절기의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 제어부의 구조를 모듈별로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 방사능 측정단계를 보다 상세하게 보여주는 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 방사능 자동측정 및 모니터링방법에 적용되는 시스템의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 유량 조절기의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 제어부의 구조를 모듈별로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 방사능 자동 측정 및 모니터링 시스템(1)은 수원(水源;3)으로부터 펌프(Pump;P)에 의하여 물을 채취하는 급수부(5)와;
상기 급수부(5)에 의하여 공급된 물의 방사능의 농도를 측정하는 계측부(7)와;
상기 급수부(5) 및 계측부(7)를 제어하여 급수부(5)에 의한 물의 채취, 계측부(7)에 의한 방사능의 측정, 물의 배출을 진행하고, 상기 계측부(7)에 의하여 측정된 방사능 데이터를 수신하여 분석함으로써 오염정도를 판단할 수 있는 제어부(9)와; 그리고
상기 제어부(9)의 데이터를 서버(S)에/로부터 유무선 방식으로 송수신할 수 있는 송수신부(10)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 방사능 자동 측정 및 모니터링 방법(1)에 있어서, 상기 급수부(5)는 취/정수장 혹은 하천, 호수, 댐과 같은 수원(水源;3)으로부터 일정량의 물을 채취해서 필터링(Filtering)한 후 후술하는 계측부(7)의 계측챔버(15)로 공급한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 급수부(5)는 수원(3)에 연결된 배관(L)상에 배치되어 배관(L)을 개방/차단하는 제 1밸브조립체(First valve assembly;V1)와; 상기 배관(L)상에 배치되며 시료를 얻기 위하여 수원의 물로부터 일정량의 물을 펌핑(Pumping)하여 계측부(7)로 공급하는 펌프(P)를 포함한다.
제 1밸브조립체(V1)는 다양한 방식의 밸브가 적용될 수 있으나 바람직하게는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)일 수 있다. 이러한 제 1밸브조립체(V1)는 상기 제어부(9)에 연결됨으로써 제어부(9)의 신호에 의하여 온(On)/오프(Off)될 수 있다.
즉, 제 1밸브조립체(V1)는 시료를 채취하는 경우에는 제어부(9)의 신호에 의하여 온상태가 되어 배관(L)을 개방함으로써 수원(3)의 물이 배관(L)으로 유입되도록 한다.
그리고, 제 1밸브조립체(V1)는 일정 시간 동안 개방한 후, 제어부(9)의 신호에 의하여 차단될 수 있다. 따라서, 제어부(9)는 제 1밸브의 온/오프 시간을 제어함으로써 채취되는 시료의 양을 적절하게 조절할 수 있다.
또한, 제 1밸브조립체(V1)는 다음과 같은 경우에도 차단될 수 있다. 즉, 측정된 방사능 농도가 기준치를 넘을 때는 재측정을 위해 계측챔버(15)를 세척하게 되고, 이때 후술하는 제 2밸브조립체(V2)가 개방되어 세척수가 계측챔버(15)의 내부로 공급되는 바, 제 2밸브조립체(V2)가 개방된 경우에는, 제 1밸브조립체(V1)는 오프상태가 되어 배관(L)이 차단될 수 있다.
상기 펌프(P)는 일측은 수원(3)의 배관(L)에 연결되고, 타측은 계측챔버(15)의 유입구에 연결된다. 따라서, 펌프(P)의 구동시 발생되는 흡입력에 의하여 수원(3)의 물이 배관(L)을 통하여 흡입된 후, 토출되어 계측부(7)의 계측챔버(15)로 공급된다.
이때, 펌프(P)는 상기 제어부(9)에 연결됨으로써 제어신호에 의하여 구동이 제어될 수 있다.
이와 같이, 수원(3)에 저장된 물은 펌프(P)의 구동에 의하여 흡입되어 계측부(7)의 계측챔버(15)로 공급될 수 있으며, 이때 제 1밸브조립체(V1)의 개방시간이 조절됨으로써 채취되는 시료의 양이 조절가능하다.
한편, 상기 급수부(5)는 시료에 함유된 이물질을 제거하기 위하여 여과부(5)를 추가로 포함할 수 있다.
즉, 1급수 이상의 수자원을 식수로 사용하는 취수 시설이나 정수장의 경우에는 이러한 여과부(5)가 불필요할 수 있지만, 하천이나 저수지, 댐의 수질은 2급수 이하로 떨어질 수 있음으로 시료중에 함유된 SS(suspended solid) 등의 이물질을 제거하기 위하여 여과부(5)가 요구될 수 있다.
이러한 여과부(5)는 바람직하게는 필터를 포함하며 배관(L)상에 배치된다. 따라서, 여과부(5)는 배관(L)을 통하여 유입되는 시료를 필터링함으로써 이물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
그리고, 상기 급수부(5)는 계측챔버(15)에 유입되는 시료의 유량을 조절하기 위하여 유량 조절기(21)를 추가로 포함할 수도 있다.
즉, 취/정수장과 같은 수원(3)의 지형적 특성(높낮이)과 펌프(P)의 배치, 혹은 계측챔버(15)의 위치에 따라 계측챔버(15)에 공급되는 시료의 양이 가변적이므로 이러한 유량 조절기(21)에 의하여 유량을 일정하게 유지할 수 있다.
특히, 원자력 발전소의 특성상 해안에 건설되므로 쓰나미 등으로 적정 수준 이상의 바닷물이 밀려올 수 있는 바 유량 조절기(21)에 의하여 적정량의 해수만을 유입시킬 수 있다.
이러한 유량 조절기(21)는 바람직하게는 3웨이밸브 방식을 포함한다. 즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 유량조절기(21)는 시료가 공급되는 배관(L)에 연결되는 흡입구(23)와; 공급된 시료를 계측챔버(15)로 배출하는 제 1배출구(25)와; 공급된 시료를 바이패스 관로(L1)로 배출하는 제 2배출구(27)와; 유량 조절기(21)의 내부에 조절 가능하게 구비되어 제 1 및 제 2배출구(25,27)를 선택적으로 개폐하는 개폐판(29)을 포함한다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 유량 조절기(21)는 개폐판(29)의 개봉각을 가변시킴으로써 시료의 유량을 적절하게 조절할 수 있다.
그리고, 개폐판(29)과 개봉각의 상관 관계를 예를 들어 설명하면 아래와 같다.
| 개폐판 개봉각 | 계측챔버 유입량 | 바이패스량 |
| 90° | 100 | 0 |
| 70° | 77 | 23 |
| 45° | 50 | 50 |
| 20° | 23 | 77 |
| 0° | 0 | 100 |
위의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 유량 조절기(21)를 통하여 계측챔버(15) 및 바이패스 관로(L1)로 공급되는 시료의 양은 서로 반비례함을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 시료는 급수부(5)의 펌프(P)에 의하여 펌핑됨으로써 계측부(7)로 공급될 수 있다.
이러한 계측부(7)는 시료중에 존재하는 방사성 물질로부터 방출되는 방사능을 측정한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 계측부(7)는 시료가 저장되는 계측챔버(15)와; 계측챔버(15)의 일측에 구비되어 시료가 공급되는 시료 주입구(17)와; 계측챔버(15)의 타측에 구비되어 측정된 시료가 배출되는 시료 배출구(31)와; 계측챔버(15)의 내부에 구비되어 시료중의 방사능 농도를 측정하는 계측센서(33)를 포함한다.
상기 계측챔버(15)는 내부에 일정 용적의 공간이 형성되며, 이 공간에는 시료 주입구(17)를 통하여 주입된 시료가 저장된다. 그리고, 계측챔버(15)의 외측에는 다수의 납블럭(35)이 적층됨으로써 방사선 차폐막을 형성한다.
따라서, 계측챔버(15)의 외부로부터 전달될 수 있는 환경 방사능 혹은 인공 방사능이 방사선 차폐막에 의하여 차폐됨으로써 계측챔버(15)의 내측으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 시료 배출구(31)에는 배출관(L2)이 연결됨으로써 방사능 측정이 완료된 시료가 이 배출관(L2)을 통하여 배출될 수 있다. 이때, 상기 배출관(L2)에는 밸브 조립체(V4)가 배치됨으로써 배출되는 시료의 흐름을 제어할 수 있다.
상기 계측센서(33)는 액상의 시료로부터 발생되는 방사능의 농도를 측정한다. 이때, 방사능 농도의 측정은 소정의 시간단위로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 1시간 단위로 이루어짐으로써 현장의 방사능 오염 정도를 신속히 파악할 수 있다.
이러한 계측센서(33)는 다양한 핵종의 방사능을 측정할 수 있는 센서를 포함하며, 그 일 예로서 감마선 계측센서(33)가 제안된다. 이 감마선 계측센서(33)는 무기섬광 물질을 사용하는 섬광계수기 혹은 반도체 검출기 등을 의미한다.
통상적으로 섬광계수기는 방사선이 입사되면 발광하는 섬광체와, 이 발광을 전기신호로 변화시킴과 동시에 이것을 증배하는 광전자 증배관으로 구성된다.
방사선이 광자가 검출기내 섬광물질과 상호작용하여 생성된 광자가 음극에 유도되어 광전자를 발생한다. 이 광전자가 증배관의 다이오드군을 거치면서 증배되어 최종적으로 양극에 수집되어 전하펄스가 형성된다.
이때, 섬광계수기는 무기 섬광물질인 NaI(TI)를 사용하며, NaI(TI)은 광수율이 높고 전자와 감마선에 대한 응답이 거의 선형적이어서 감마선 분광학을 위한 표준 섬광물질로 사용된다.
물론, 무기 섬광물질 뿐만 아니라 유기 섬광물질도 사용될 수 있다.
이와 같은 계측센서(33)로부터 측정된 방사능 농도값은 상기 제어부(9)로 전송되어 분류, 분석, 저장, 경보발생, 유무선 데이터의 원격지 송출 등이 이루어질 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 제어부(9)는 계측센서(33)로부터 전송된 방사능 농도 데이터를 핵종별로 분류/분석하는 로거유닛(Logger unit;39)과;
로거유닛(39)에 의하여 처리된 데이터를 저장하는 저장유닛(41)과;
방사능 농도가 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 경보유닛(45)과;
상기 유닛들과 신호를 송수신함으로써 시스템을 제어하고, 데이터의 기준치 초과 여부를 판단하고, 데이터의 저장을 지시하는 컨트롤러(PLC;programmable Logic controller;47)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 제어부(9)에 있어서, 상기 로거유닛(39)은 초기 상태에서는 자체 테스트 모드를 수행하여 정상작동 유무를 확인하고, 이상이 없는 경우 데이터를 처리할 수 있는 계측모드로 전환된다.
이 계측모드에서, 로거유닛(39)은 계측센서(33)로부터 계측된 방사선 데이터를 핵종별로 분류/분석한다.
예를 들면, 로거유닛(39)은 방사능 데이터를 요오드 데이터와 세슘 데이터로 서로 구분하여 분류한다.
이때, 요오드 및 세슘 데이터는 필요에 따라서 단위가 변환될 수도 있다. 가령, CPM에서 KBq/m3으로 변환될 수 있다.
그리고, 요오드 및 세슘 데이터를 분류한 후, 요오드 및 세슘 데이터의 방사능 세기와 방사능량을 각각 분석한다.
또한, 로거유닛(39)은 계측챔버(15) 주위의 환경 데이터를 측정하여 방사능 기저값(Background limit)을 설정한다. 이때, 방사능 기저값의 측정은 요오드와 세슘에 대해서 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 데이터 분석결과는 상기 컨트롤러(47)로 전송되고, 컨트롤러(47)는 데이터를 저장유닛(41)에 제공하여 저장하고, 컨트롤러(47) 자체의 판단 프로그램에 의하여 기준치 초과 여부를 판단한다.
보다 상세하게 설명하면, 저장유닛(41)은 로거유닛(39)에 의하여 제공된 데이터를 시간 혹은 일별로 저장한다. 이때, 데이터 저장 형식은 다양한 포멧(Format)이 가능하나, 바람직하게는 텍스트 파일(Text) 형식으로 저장된다.
그리고, 이러한 데이터의 저장은 로거 유닛의 데이터 측정주기와 동일한 주기로 저장되는 것이 바람직하다.
상기 컨트롤러(일명 서버PC;47)는 로거유닛(39)으로부터 제공된 데이터를 연산하여 각 핵종의 방사능 농도가 허용 기준치를 초과했는지 여부를 결정한다.
보다 상세하게 설명하면, 컨트롤러(47)는 로거유닛(39)으로부터 제공된 핵종별 데이터를 미리 설치된 오염도 판단 프로그램에 의하여 연산함으로써 기준치 초과 여부를 판단한다.
이때, 각 핵종별 기준치는 미리 입력되며, 일 예가 아래의 표에 의하여 표시된다.
컨트롤러(47)는 상기 표에 기재된 바와 같이 각 방사성 핵종별로 설정된 기준치와, 로거유닛(39)으로부터 수신된 계측챔버(15)의 실제 방사능 농도 데이터를 서로 비교한다.
비교 결과, 실제 방사능 농도 데이터가 기준치를 초과하였다고 판단되면, 컨트롤러(47)는 상기 경보유닛(45)에 신호를 전송한다.
경보유닛(45)은 기준치가 초과되었다는 신호가 수신되면, 경보를 발생한다. 이때, 경보는 다양한 형태로 발생될 수 있는 바, 스피커를 통한 경보음, 경광등을 통한 발광, 모니터상에서의 경고메시지 출력 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.
관리자는 이러한 경보에 의하여 시료의 방사능 농도가 기준치를 초과하였음을 인식할 수 있다.
한편, 방사능 농도가 기준치를 초과하였다는 것은 계측챔버(15)가 오염되었다는 것을 의미하므로 오염수를 오염수 저장탱크(60)로 배출하고 계측챔버(15)를 다시 세척할 필요가 있다.
따라서, 제 1밸브조립체(V1)에 신호를 전송하여 폐쇄시킴으로써 시료가 계측챔버(15)에 추가적으로 공급되는 것을 차단한다.
그리고, 컨트롤러(47)는 세척수 공급부(50)에 신호를 전송함으로써 세척수를 계측챔버(15)에 공급하여 오염된 방사능 물질을 계측챔버(15)로부터 유출시킬 수 있다. 이때, 유출된 오염수는 오염수 저장탱크(62)에 저장될 수 있다.
이러한 세척수 공급부(50)는 상기 계측부(7)의 입측에 연결되어 세척수를 저장하는 세척수 저장탱크(52)와; 상기 세척수 저장탱크(52)에 저장된 세척수를 계측부(7)로 공급하는 펌프(P)와; 그리고 상기 세척수 저장탱크(52)와 계측부(7)의 사이에 배치되어 세척수의 흐름을 제어하는 제 2밸브조립체(V2)를 포함한다.
따라서, 세척수가 펌핑되어 계측챔버(15)에 공급됨으로써 세척되며, 이러한 세척공정을 반복함으로써 계측챔버(15)의 내부를 효율적으로 세척할 수 있다.
그리고, 계측챔버(15)로부터 오염된 시료가 유출된 후, 컨트롤러(47)는 제 4밸브조립체(V4)을 폐쇄하고, 오염수 저장부(60)의 제 3밸브조립체(V3)에 신호를 전송함으로써 오염수 저장탱크(62)에 연결되는 배관(L3)을 개방할 수 있다. 따라서, 계측챔버(15)에서 유출된 시료는 오염수 저장탱크(62)에 안전하게 저장될 수 있다. 그리고, 오염수 저장탱크에 저장된 오염수를 재 분석을 함으로써 방사성 핵종에 대한 상세한 분석을 실시할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법은 수원(3)으로부터 물을 채취하여 계측챔버(15)에 공급하는 급수단계(S100)와; 계측챔버에 의하여 물의 방사능 농도를 측정하고 제어부에 전송하는 계측단계(S110)와; 전송된 데이터를 분류/분석하고 오염여부를 판단하는 단계(S120)와; 오염시 세척수 공급부를 구동시켜서 계측챔버에 대한 세척을 실시하는 세척단계(S130)와; 계측챔버(15)로부터 배출된 오염수를 저장하는 저장단계(S140)를 포함한다.
이러한 단계로 진행되는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법에 있어서, 상기 급수단계(S100)에서는 수원(3)에 저장된 물을 급수부(5)에 의하여 계측부(7)로 공급한다.
보다 상세하게 설명하면, 먼저, 제어부(9)의 컨트롤러(47)는 펌프(P) 및 제 1밸브조립체(V1)에 신호를 전송함으로써 수원(3)에 연결된 배관(L)을 개방한다.
그리고, 펌프(P)가 구동함으로써 수원(3)으로부터 일정량의 시료가 채취되어 배관(L)을 통하여 계측챔버(15)로 공급된다.
이때, 시료는 여과부(5)를 통과하는 과정에서 시료중에 함유된 이물질이 걸러질 수 있다. 따라서, 이물질이 계측챔버(15)의 내부로 유입되어 적층되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 시료는 계측챔버(15)에 주입되기 전에 유량 조절기(21)를 통과함으로써 유량이 일정하게 유지된 상태로 계측챔버(15)에 주입될 수 있다.
이와 같이 급수단계(S100)가 완료되면, 방사능을 측정하는 계측단계(S110)가 진행된다.
이러한 계측단계(S110)에 있어서, 시료가 계측챔버(15)의 내부에 저장되어 일정 수위에 도달하면 컨트롤러(47)는 계측센서(33)에 신호를 전송함으로써 시료의 방사능 농도를 계측한다.
이때, 계측센서(33)는 시료중에 함유된 다양한 핵종의 방사능의 농도를 계측할 수 있으며, 바람직하게는 요오드와 세슘의 농도를 계측한다.
이와 같이 계측된 시료의 요오드와 세슘 농도는 로거유닛(39)에 전송되어 분석된다.
즉, 로거유닛(39)은 계측모드로 전환하고 계측센서(33)로부터 계측된 방사선 데이터를 핵종별로 분류/분석한다.
예를 들면, 로거유닛(39)은 방사능 데이터를 요오드 데이터와 세슘 데이터로 서로 구분하여 분류한다.
이때, 요오드 및 세슘 데이터는 필요에 따라서 단위가 변환될 수도 있다. 가령, CPM에서 KBq/m3으로 변환될 수 있다.
그리고, 요오드 및 세슘 데이터를 분류한 후, 요오드 및 세슘 데이터의 세기와 방사능량을 각각 분석한다.
또한, 로거유닛(39)은 계측챔버(15) 주위의 환경 데이터를 측정하여 방사능 기저값(Background limit)을 설정한다. 이때, 방사능 기저값의 측정은 요오드와 세슘에 대해서 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 데이터 분석결과는 상기 컨트롤러(47)로 전송되고, 컨트롤러(47)는 저장유닛(41)에 데이터를 제공하여 데이터를 저장하고, 컨트롤러(47) 자체에서 기준치 초과 여부를 판단한다.
즉, 저장유닛(41)은 로거유닛(39)에 의하여 제공된 데이터를 시간 혹은 일별로 저장한다. 이때, 데이터 저장 형식은 다양한 포멧(Format)이 가능하나, 바람직하게는 텍스트 파일(Text) 형식으로 저장된다.
이와 같이 계측단계(S110)가 완료되면 방사능의 오염여부를 판단하는 단계(S120)가 진행된다.
즉, 상기 판단단계(S120)에서는, 컨트롤러(47)는 각 방사성 핵종별로 설정된 기준치와, 로거유닛(39)으로부터 수신된 계측챔버(15)의 실제 방사능 농도 데이터를 서로 비교한다.
비교 결과, 실제 방사능 농도 데이터가 기준치를 초과하였다고 판단되면, 컨트롤러(47)는 상기 경보유닛(45)에 신호를 전송한다.
경보유닛(45)은 기준치가 초과 되었다는 신호가 수신되면, 경보를 발생한다. 이때, 경보는 다양한 형태로 발생될 수 있는 바, 스피커를 통한 경보음, 경광등을 통한 발광, 모니터상에서의 경고메시지 출력 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.
관리자는 이러한 경보에 의하여 시료의 방사능 농도가 기준치를 초과하였음을 인식할 수 있다.
그리고, 저장유닛(41) 및 컨트롤러(47)의 데이터는 송수신부(10)에 의하여 원격지의 서버(S)에 유무선방식으로 전송될 수 있다.
따라서, 방사능 농도의 측정 현장 뿐만 아니라 원격지에서도 방사능 데이터를 유무선방식으로 수신하여 현장의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
한편, 방사능 농도가 기준치를 초과하였다는 것은 계측챔버(15)가 오염되었다는 것을 의미하므로 계측챔버(15)를 다시 세척할 필요가 있다.
따라서, 오염된 계측챔버를 세척하는 세척단계(S130)가 진행된다. 이 세척단계(S130)에 있어서, 컨트롤러(47)는 제 1밸브조립체(V1)에 신호를 전송하여 폐쇄시킴으로써 시료가 계측챔버(15)에 추가적으로 공급되는 것을 차단한다.
또한, 컨트롤러(47)는 제 2밸브조립체(V2)에 신호를 전송하여 개방함으로써 세척수를 계측챔버(15)에 공급하여 오염된 방사능 물질을 계측챔버(15)로부터 유출시킨다.
이러한 세척공정을 반복함으로써 계측챔버(15)의 내부를 세척할 수 있다.
이와 같이 세척단계(S130)가 완료되면, 배출된 오염수를 저장하는 저장단계(S140)가 진행된다.
상기 저장단계(S140)에 있어서, 계측챔버(15)로부터 오염된 시료가 유출된 후, 컨트롤러(47)는 제4밸브조립체(V4)는 닫고, 제 3밸브조립체(V3)에 신호를 전송함으로써 오염수 저장탱크(62)에 연결되는 배관(L3)을 개방할 수 있다. 따라서, 계측챔버(15)에서 유출된 시료는 오염수 저장탱크로 공급되어 저장된다. 그리고, 오염수 저장탱크에 저장된 오염수를 재 분석을 함으로써 방사성 핵종에 대한 상세한 분석을 실시할 수 있다.
상기한 바와 같이, 수원(3)으로부터 일정량의 시료를 채취하여 계측챔버(15)에 공급하고, 계측센서(33)에 의하여 시료 중의 방사능 농도를 계측하고, 제어부(9)에서 이 데이터를 분석함으로써 기준치 초과 여부를 판단하여 처리한다.
그리고, 방사능 데이터가 유무선 방식으로 원격지의 서버(S)로 전송됨으로써 외부에서도 실시간으로 현장의 상황을 모니터링할 수 있다.
1: 방사능 자동 측정 및 모니터링 시스템
5: 급수부
7: 계측부
9: 제어부
V1,V2,V3: 제 1 내지 제 3밸브조립체
S100: 급수단계
S110: 계측단계
S120: 판단단계
S130: 세척수 공급단계
S140: 오염수 저장단계
5: 급수부
7: 계측부
9: 제어부
V1,V2,V3: 제 1 내지 제 3밸브조립체
S100: 급수단계
S110: 계측단계
S120: 판단단계
S130: 세척수 공급단계
S140: 오염수 저장단계
Claims (9)
- 급수부에 의하여 수원으로부터 물을 채취하여 계측부에 공급하는 급수단계와;
계측부에 의하여 물의 방사능 농도를 측정하고 제어부에 전송하는 계측단계와;
제어부가 전송된 데이터를 분류/분석하고 오염여부를 판단하는 단계와;
오염시 세척수 공급부를 구동시켜서 계측부의 계측챔버에 대한 세척을 실시하는 세척단계와; 그리고
계측챔버로부터 배출된 오염수를 오염수 저장부에 의하여 저장하는 저장단계를 포함하며,
상기 계측부는 물이 저장되는 계측챔버와, 상기 계측챔버의 일측에 구비되어 물이 공급되는 시료 주입구와, 상기 계측챔버의 타측에 구비되어 측정된 물이 배출되는 시료 배출구와, 상기 계측챔버의 내부에 구비되어 물에 잠긴 상태에서 수중의 방사능 농도를 측정하여 상기 제어부로 전송하는 계측센서를 포함하며,
상기 급수단계는 채취된 물을 여과부의 필터에 의하여 여과하는 단계를 포함하고,
상기 급수단계의 급수부는 유량 조절기를 추가로 포함하며, 유량조절기는 물이 공급되는 배관에 연결되는 흡입구와, 공급된 물을 계측챔버로 배출하는 제 1배출구와, 공급된 물을 바이패스 관로로 배출하는 제 2배출구와, 유량 조절기의 내부에 조절 가능하게 구비되어 제 1 및 제 2배출구를 선택적으로 개폐하는 개폐판을 포함하는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 제어부는 방사능 분석 프로그램에 의하여 상기 계측부로부터 전송된 방사능 농도 데이터를 핵종별로 분류/분석하는 로거유닛(Logger unit)과;
상기 로거유닛에 의하여 처리된 데이터를 저장하는 저장유닛과;
방사능 농도가 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 경보유닛과; 그리고
상기 급수부, 계측부, 세척수 공급부, 오염수 저장부와, 상기 유닛들과 신호를 송수신함으로써 시스템을 제어하고, 오염도 판단 프로그램에 의하여 데이터의 기준치 초과 여부를 판단하고, 데이터의 저장을 지시하는 컨트롤러를 포함하는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법. - 제 2항에 있어서,
상기 급수단계에서는, 제어부의 컨트롤러가 펌프 및 제 1밸브조립체에 신호를 전송함으로써 수원에 연결된 배관을 개방하고, 펌프가 구동하는 경우 수원으로부터 일정량의 시료가 채취되어 배관을 통하여 계측챔버로 공급되는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법. - 제 2항에 있어서,
상기 계측단계에서는, 시료가 계측챔버의 내부에 저장되면 컨트롤러는 계측센서에 신호를 전송함으로써 시료의 방사능 농도를 계측하고, 계측된 시료의 데이터는 제어부에 전송되어 분석되고, 데이터 분석결과는 컨트롤러로 전송되는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법. - 제 2항에 있어서,
상기 판단단계에서는, 컨트롤러는 각 방사성 핵종별로 설정된 기준치와, 로거유닛으로부터 수신된 계측챔버의 실제 방사능 농도 데이터를 서로 비교하고,비교 결과, 실제 방사능 농도 데이터가 기준치를 초과하였다고 판단되면, 컨트롤러는 세척수 공급부에 신호를 전송하여 세척단계를 실시하는 방사능 자동 측정 및 실시간 모니터링 방법. - 제 2항에 있어서,
상기 급수부는 수원에 연결된 배관상에 배치되어 배관을 개방/차단하는 솔레노이드 밸브인 제 1밸브 조립체와; 상기 배관상에 배치되며 수원의 물을 펌핑하여 계측부로 공급하는 펌프를 포함하는 방사능 자동 측정 및 모니터링 방법. - 제 2항에 있어서,
상기 세척수 공급부는 상기 계측부의 입측에 연결되어 세척수를 저장하는 세척수 저장탱크와; 상기 세척수 저장탱크에 저장된 세척수를 계측부로 공급하는 펌프와; 그리고 상기 세척수 저장탱크와 계측부의 사이에 배치되어 세척수의 흐름을 제어하는 제 2밸브 조립체를 포함하는 방사능 자동 측정 및 모니터링 방법. - 삭제
- 제 2항에 있어서,
상기 오염수 저장부는 계측부의 출측에 배치되어 계측부의 방사능 측정 후 배출되는 물이 저장되는 오염수 저장탱크와; 상기 오염수 저장탱크와 계측부의 사이 배관에 배치되어 상기 제어부의 신호에 의하여 오염수의 흐름을 제어하는 제 3밸브 조립체를 포함하는 방사능 자동 측정 및 모니터링 방법.
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