KR101607693B1 - 배관용 방사선원 차폐장치 - Google Patents

Abstract

배관용 방사선원 차폐장치가 개시된다. 본 발명은 송유관이나 LNG배관과 같은 대형의 배관의 방사선원을 이용한 비파괴 검사 시 외부로 방출되는 방사선원을 차폐할 수 있는 배관용 방사선원 차폐장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치는 배관 외면에 설치되고 배관 내부에 방사선을 조사하여 비파괴 검사를 수행하는 콜리메타의 방사선원을 차폐하는 배관용 방사선원 차폐장치로서, 최상단에 구비된 고리와, 상기 고리 하부에 상기 콜리메타로부터 방사되는 방사선을 차폐하도록 상기 배관의 외면 원주방향을 따라 배치된 차폐체와, 상기 차폐체 하부에 구비되어 상기 차폐체와 배관 사이에 상기 콜리메타가 위치할 수 있도록 상기 차폐체를 지지하는 복수개의 레그를 포함한다.

Description

배관용 방사선원 차폐장치 {Radiation shielding apparatus for pipe}

본 발명은 배관용 방사선원 차폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 송유관이나 LNG배관과 같은 대형의 배관의 방사선원을 이용한 비파괴검사 시 외부로 방출되는 방사선원을 차폐할 수 있는 배관용 방사선원 차폐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있다. 양성자와 중성자가 결합하여 원자핵을 형성할 때는 양성자와 중성자의 비율에 의해 안정한 원자핵이 만들어지기도 하고 불안정한 원자핵이 만들어지기도 한다. 불안정한 원자핵은 양성자 두 개와 중성자 두 개로 이루어진 알파입자, 전자, 전자기파인 감마선, X선, 중성자 등을 내놓고 안정한 원자핵으로 바뀐다. 어떤 원자핵이 다른 원자핵으로 바뀔 때 내놓는 알파선, 전자, 감마선, X선, 중성자를 방사선이라고 한다. 방사선은 원자핵 주위를 돌고 있는 전자가 내놓는 전자기파보다 에너지가 크기 때문에 훨씬 더 위험하다.

이러한 방사선은 인체에 유해하나, 강한 에너지 때문에 물체의 많은 부분을 관통할 수 있어 환자를 진단하기 위한 의료분야와, 비파괴검사분야 등에 널리 사용되고 있다.

본 발명은 이러한 방사선을 이용한 비파괴검사분야에 관련되고, 특히 방사선을 이용하여 비파괴 검사에서 인체에 유해한 방사선을 차폐하게 되는 차폐장치에 관련된다.

종래기술로서, 대한민국 공개특허 10-2009-0091971호를 참고하면, 감마선의 동위원소를 이용하여 여러 배관의 용접부 건전성 상태를 평가할 수 있는 트랙형 검사장치가 개시되어 있다.

상기 종래기술에 의한 검사장치는 방사선의 선원을 안내하는 가이드 튜브와, 선원의 예정된 조사 방향 이외 방사선을 차폐하는 콜리메타와, 상기 콜리메타의 위치와 반대되는 배관의 타측에 구비되어 콜리메타에서 조사하는 방사선을 이용해 배관을 스캔 촬영하는 스캔 리니어 센서와, 상기 콜리메타와 스캔 리니어 센서를 배관을 따라 이송시키는 모터 및 상기 스캔 리니어 센서로부터 스캔 촬영된 배관의 영상데이터를 분석하고, 상기 모터의 구동을 제어하는 컴퓨터로 구성된다.

그러나 종래기술에 의한 검사장치는 콜리메타를 이용하여 방사선을 차폐하면서 검사를 진행하게 되나 콜리메타로부터의 모든 방사선원을 차단할 수 없고 그에 따라 현재 시행되고 있는 원자력 안전법령을 제대로 준수하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 배관의 상측 외면에 배치되어 방사선을 배관 쪽으로 조사하는 콜리메타를 배관의 원주방향을 따라 일정각도 이상 설치되어 외부로 방사선이 방출되는 것을 미연에 방지할 수 있는 배관용 방사선원 차폐장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 배관 외면에 설치되고 배관 내부에 방사선을 조사하여 비파괴 검사를 수행하는 콜리메타의 방사선을 차폐하는 배관용 방사선 차폐장치로서, 최상단에 구비된 고리; 상기 고리 하부에 상기 콜리메타로부터 방사되는 방사선을 차폐하도록 상기 배관의 외면 원주방향을 따라 배치된 차폐체; 및 상기 차폐체 하부에 구비되어 상기 차폐체와 배관 사이에 상기 콜리메타가 위치할 수 있도록 상기 차폐체를 지지하는 복수개의 레그;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 고리는 상기 차폐체의 무게 중심 위치에 구비된다.

바람직하게는, 상기 차폐체는 외면은 철판으로 이루어지고, 내부는 납으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 차폐체는 상기 납의 두께가 상기 철판 두께에 대하여 2배 이상의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 상기 차폐체는 상기 배관의 축을 중심으로 단면이 원호 모양으로 이루어지고, 상기 배관을 감싸는 각도는 60-70도 정도이다.

바람직하게는, 상기 차폐체는 상기 레그의 높이에 대하여 0.7배 이상의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 상기 레그는 상기 배관 방향을 따라 평행하게 구비되고, 상단이 상기 차폐체 하단에 고정된 수직레그와, 상기 수직레그의 하단에 중앙이 고정된 수평레그로 구성된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치는 대형의 장거리 송유관이나 LNG 배관 등에 대하여 방사선 투과검사를 진행할 때, 원자력 안전법령에서 요구하는 방사선량까지 차폐할 수 있는 효과를 제공한다.

(2) 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치는 차폐체를 고리와 이동용 체인브로를 이용하여 설치 및 이동할 수 있기 때문에 기동성이 매우 뛰어나 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치를 배관 외면에 설치한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 배관용 방사선 차폐장치를 설치하기 전에 비파괴검사를 위하여 배관 주변에 콜리메타와 필름을 설치한 상태의 측단면도이다.
도 3과 4는 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치의 사시도로서, 도 3은 상부에서, 도 4는 하부에서 바라 본 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치의 사시도로서, 차폐체의 철판을 절개한 상태의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치의 단면도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관용 방사선원 차폐장치가 도 1에 도시된 바와 같이 비파괴검사를 위하여 설치되어 있다.

도 1을 참고하면, 송유관(40)을 묻도록 토양(1)을 굴착하여 굴착부(2)를 형성하였고, 그 굴착부(2) 하단부에 배관(40)이 안착되어 설치된다. 배관(40)의 둘레에는 용접을 위한 용접용 하우스(3) 내부에 위치하고, 용접용 하우스(3)의 상단 내측에 이동용 체인브로(10)를 사용하여 차폐장치(20)를 승강할 수 있게 되어 있으며, 차폐장치가 145kg이기 때문에 체인브로(10)에 걸어 사용하게 된다.

도 2를 참고하면, 본 발명에 의한 차폐장치(20)를 설치하기 위한 위치가 배관(40)의 측면에서 잘 도시되어 있다. 단위 배관(40)은 토양에 의해 지지되고 그 사이에 용접부가 위치하게 된다. 그 용접부를 따라 여러 위치에 콜리메타(10)를 설치하고 그 반대편에 필름(100)을 설치한 다음 촬영을 진행하게 된다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 네 곳에 콜리메타(10)를 두고 비파괴검사를 진행하는 경우에는 도시된 바와 같이 90도 마다 네 곳에 콜리메타(10)들을 설치하여 비파괴검사를 진행하게 된다. 다시 도 1을 참고하면, 배관 상측과 측면에 콜리메타(10)를 설치하고 촬영을 하는 경우에는 토양에 의해 방사선이 차폐되기 때문에 대부분 염려가 없으나, 배관(40) 하단부에 설치되는 경우에는 방사선이 점선으로 표시된 부분으로 방사되기 때문에 피복의 염려가 있다. 이를 해결하기 위하여 차폐장치(20)의 반경이 도 1과 같이 정해져야 한다.

이렇게 사용되는 본 발명에 의한 배관용 방사선원 차폐장치(20)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 배관(40) 외면에 설치되고 배관(40) 내부에 방사선을 조사하여 비파괴 검사를 수행하는 콜리메타(30)의 방사선원을 차폐하는 배관용 방사선원 차폐장치(20)로서, 최상단에 구비된 고리(21)와, 상기 고리(21) 하부에 상기 콜리메타(30)로부터 방사되는 방사선을 차폐하도록 상기 배관(40)의 외면 원주방향을 따라 배치된 차폐체(22)와, 상기 차폐체(22) 하부에 구비되어 상기 차폐체(22)와 배관(40) 사이에 상기 콜리메타(30)가 위치할 수 있도록 상기 차폐체(22)를 지지하는 복수개의 레그(23)로 구성된다.

상기 고리(21)는 상기 차폐체(22)의 무게 중심 위치에 구비된다.

상기 차폐체(22)는 외면은 철판(22a)으로 이루어지고, 내부는 납(22b)으로 이루어진다.

상기 차폐체(22)는 상기 납(22b)의 두께가 상기 철판(22a) 두께에 대하여 2배 이상의 두께를 갖는다.

상기 차폐체(22)는 상기 배관(40)의 축을 중심으로 단면이 원호 모양으로 이루어지고, 상기 배관(40)을 감싸는 각도는 60-70도이다.

상기 차폐체(22)는 상기 레그(23)의 높이에 대하여 0.7배 이상의 두께를 갖는다.

여기서, 상기 레그(23)는 상기 배관(40) 방향을 따라 평행하게 구비된다.

또, 상기 레그(23)는 상단이 상기 차폐체(22) 하단에 고정된 수직레그(23a)와, 상기 수직레그(23a)의 하단에 중앙이 고정된 수평레그(23b)로 구성된다.

도 2와 도 3을 참고하면, 상기 차폐장치(20)는 상단의 고리(21), 차폐체(22), 그리고 하단의 레그(23)들로 구성된다.

상기 상단의 고리(21)는 고리(21)를 상기 차폐체(22)에 고정할 수 있도록 있도록 연결하기 위한 연결철판(21a)으로 연결되어 있다.

상기 차폐체(22)는 내부에 납(22b)이 있고, 그 외부를 철판(22a)이 감싸도록 설치되어 있는 구조이다. 상기 차폐체(22)는 배관(40)과 같은 동일 축을 중심으로 단면이 원호 모양으로 이루어진다.

상기 레그(23)는 수직레그(23a)와 수평레그(23b)로 구성되고, 레그들(23)에 의해 배관(40)과 차폐체(22) 사이에 공간이 생겨, 레그들(23) 사이에 콜리메타(30)가 배치될 수 있게 된다. 이러한 레그들(23)의 구조에 의해 차폐체(22)를 안전하게 지지할 수 있게 된다.

도 4와 5를 참고하면, 상기 차폐체(22)가 내부의 납(22b)과 납(22b)을 사방에서 감싸는 철판(22a)으로 구성된 것을 볼 수 있다.

도 5를 참고하면, 상기 차폐체(22)의 두께는 레그(23)의 높이에 대하여 0.75배 정도의 두께를 갖는 것이 최적화이다.

상기 차폐체(22)는 상부와 하부의 철판(22a) 두께를 합한 두께에 대하여 납(23b)의 두께가 2배 정도가 되도록 설계한다. 즉 상부 철판의 두께를 10mm, 하부 철판의 두께를 5mm로 하여, 철판의 두께가 총 15mm이면 납의 두께를 30mm로 설계한다.

상기 차폐체(22)가 감싸는 배관(40)의 각도는 66도로 설계한다. 이러한 각도는 의해 일반인 감시선량을 1μSv/hr 이하로 할 수 있는 경제적인 설계 각도이다.

한편, 현재 시행되고 있는 법령에 따르면 "고정 설치된 방사선 차폐시설이 없는 곳에서 방사선 작업을 하는 경우 외부 방사선량률이 시간당 10μSv를 초과하는 구역에 대하여 작업장 출입을 관리하고, 시간당 1μSv를 초과하는 구역에 대하여 일반인의 접근 여부를 감시할 것"이라고 되어 있다.

이러한 설계 사항을 참고하여 차폐를 계산하면 아래의 수학식1과 같이 된다.

본 발명에 의한 차폐장치에서 적용되어야 할 부품들의 두께를 아래의 수학식1로 표현되는 수학식1에 의해 계산하였다.

상기 수식에서의 차폐에 관한 사항과 수치는 아래와 같다.

이에 따라, 본 발명에 의한 차폐장치를 사용하게 되면 5m 이내로 감시선량인 1μSv/hr을 넘지 않게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1 : 토양
2 : 굴착부 3 : 용접하우스
10 : 체인브로 20 : 차폐장치
21 : 고리 22 : 차폐체
23 : 레그 30 : 콜리메타
40 : 배관

Claims (7)

1. 토양을 굴착하여 굴착부를 형성하고, 상기 굴착부는 상단부가 개방되고 하단부와 측단부는 폐쇄되며, 상기 굴착부 하단부에 배관이 안착되며, 상기 굴착부 하단부에 안착되어 설치된 상기 배관 외면에 90도 마다 네 곳에 설치되고, 상기 배관 내부에 방사선을 조사하여 비파괴 검사를 수행하는 콜리메타의 방사선을 차폐하는 배관용 방사선 차폐장치로서,
   상기 배관 둘레에는 용접을 위한 용접용 하우스가 설치되고, 상기 용접용 하우스 상단 내측에 이동용 체인브로를 사용하여 상기 차폐장치가 승강됨으로써, 상기 차폐장치의 설치 및 이동이 용이하고, 기동성이 뛰어나며,
   상기 차폐장치는,
   최상단에 구비된 고리;
   상기 고리 하부에 상기 콜리메타로부터 방사되는 방사선을 차폐하도록 상기 배관의 외면 원주방향을 따라 배치된 차폐체; 및
   상기 차폐체 하부에 구비되어 상기 차폐체와 상기 배관 사이에 상기 콜리메타가 위치할 수 있도록 상기 차폐체를 지지하는 복수개의 레그;
   를 포함하고,
   상기 레그는 수직레그, 및 수평레그를 포함하고, 상기 레그에 의하여 상기 배관과 상기 차폐체 사이에 공간이 제공되며, 복수개의 상기 레그 사이에 상기 콜리메타가 배치되고, 상기 레그에 의하여 상기 차폐체가 안전하게 지지되며,
   상기 차폐체는 상기 굴착부 하단부에 설치되는 콜리메타로부터 방사되는 방사선이 상기 굴착부 상단부로 피폭되는 것을 차폐하기 위하여, 상기 굴착부 상단부에서 상기 배관의 축을 중심으로 단면이 원호 모양으로 이루어지고, 상기 배관을 감싸는 각도는 60-70도이고,
   상기 차폐체는 내부의 납과 상기 납을 감싸는 철판으로 구성되며, 상기 납의 두께는 상기 납을 감싸는 상부와 하부의 상기 철판 두께를 합한 두께보다 작지 않도록 하되, 상기 납의 두께는 30mm 이상이 됨으로써, 상기 차폐장치로부터 5m 이내에서 감시선량이 1μSv/hr을 넘지 않도록 결정되는 것을 특징으로 하는 배관용 방사선원 차폐장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고리는 상기 차폐체의 무게 중심 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 배관용 방사선원 차폐장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 차폐체는 상기 레그의 높이에 대하여 0.7배 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 배관용 방사선원 차폐장치.
7. 삭제

Images