KR101981709B1 - 직접 측정을 통한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자로 냉각 및 발전을 위한 계통수의 유로를 형성하는 배관의 방사성 오염 특성을 현장에서 배관의 샘플링 없이 직접 측정하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 시설의 운영 중에도 오염된 계통수의 배수없이 배관 내벽에 침착되어 오염된 배관의 단위 측정범위당 방사능을 측정할 수 있도록 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법에 관한 것이다.

Description

직접 측정을 통한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법{A NEW CHARACTERIZATION METHOD FOR THE CONTAMINATED PIPE IN NUCLEAR FACILITY USING IN-SITU MEASUREMENT}
본 발명은 원자로 냉각 및 발전을 위한 계통수의 유로를 형성하는 배관의 방사성 오염 특성을 현장에서 배관의 샘플링 없이 직접 측정하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 시설의 운영 중에도 오염된 계통수의 배수없이 배관 내벽에 침착되어 오염된 배관의 단위 측정범위당 방사능을 측정할 수 있도록 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법에 관한 것이다.
후쿠시마 원자력발전소(이하 '원전'이라 함) 사고 이후, 주요 선진국 및 우리나라에서는 원전의 폐로와 탈원전 정책을 가속화하고 있다. 이러한 정책에 따라 해당 국가는 원전 설계수명에 도달한 발전소를 안전하게 해체하기 위한 기술 확보 및 공정 계획을 수립하고 있다.
안전한 원전의 해체계획을 수립하는데 필요한 기본자료는 약 40년간 운영한 원전의 방사성 선원항 분포 및 총량 결과이며, 아울러 방사성 폐기물의 최적 처리방안에 따라 감용 및 감소하는 최종적인 방사성폐기물량을 예측하는 것이다.
원전의 방사성 선원항의 분포 및 총량평가는 원전 운영 중 방사성 물질 측정과 다른 특성을 갖는데, 각각의 특성을 비교하면 아래와 같다.
원전 운영 중 측정의 목적은 다중방호벽으로 설계한 원전 시설 내에 방사성물질이 안전하게 외부와 격리, 보관되고, 이러한 방사성물질의 거동이 지정된 방벽 이내에 한정됨을 상시 감시하는데 있다. 즉, 핵연료의 1차 방벽인 핵연료봉(Cladding)의 파손 감시업무를 시작으로 원전 부지 경계 밖으로 배출되는 액체, 기체. 고체 물질의 감시를 최종으로 수행한다. 연료봉의 건전선 확인은 이를 감싸고 있는 계통수를 채취하여 계통수의 오염 증가를 감시함으로써 확인할 수 있다. 따라서 측정대상체는 주로 액체이며, 채취한 계통수는 표준인증물질과 동일한 형태를 갖는 표준용기에 포장하여 검출기 교정에서 설정한 동일한 검출기하조건에서 분석하여 계통수의 핵종판별 및 방사능을 평가한다.
반면 원전의 해체에서는 다중방호방벽을 포함하여 방사성물질에 의해 오염이 예상되는 모든 시설, 즉, 건물, 계통 및 기기, 부지가 평가 대상이다. 때문에 원전 운영 중 시료와는 달리 측정대상은 대부분 고체이며, 검출기 크기에 비하여 상대적으로 측정대상체가 매우 크다. 또한 액체시료와는 달리 고체 대상체는 균일한 오염을 가정할 수 없으며, 시료채취가 용이하지 않고, 표준인증물질과 같은 형태로 가공하기 어렵기 때문에 시료 채취에 따른 시간과 비용이 많이 소모된다. 뿐만 아니라 액체와 달리 매질의 밀도가 다양한 특징을 갖는다.
위의 특징과 더불어 원전의 방사성 선원항 평가는 일반적으로 원전 정지 전, 즉 원전 운영 중에 수행하기 때문에 방사성물질의 안전한 격리와 방호방벽의 건전성을 유지하기 위해 가급적 전산프로그램을 이용한 예측 방안이 주로 선호된다. 그러함에도 불구하고 전산프로그램의 해석결과에 대한 신뢰성 확인을 위해서는 불가피하게 최소한의 방사능 측정을 통한 검증이 반드시 필요하다. 뿐만 아니라 실제 원전 해체단계에서는 해체 물질의 분류 및 처리, 방사성 폐기물의 처분을 위해서 방사능 분석이 필수적이기 때문에 다음과 같은 제한사항이 해결되어야 한다.
첫째, 측정대상체가 고체이기 때문에 시료의 일부를 채취하여 표준인증물질과 같은 형태로 가공 및 포장하는데, 시간과 비용이 많이 필요하기 때문에 측정 대상체를 변형없이 측정하는 방법이 필요하다.
둘째, 측정대상체가 액체 또는 기체가 아닌 경우, 방사성 오염이 균일하다고 가정할 수 없기 때문에 측정대상체를 대표하는 시료 채취방법, 즉, 시료채취 수량 증가 및 복잡한 통계적 방안 수립과 같은 보완이 필요하므로 이러한 보완이 필요없는 측정 방법이 필요하다.
셋째, 해체계획을 수립하는 단계에서 선원항 평가시, 다중 방벽들의 원형을 훼손하지 않는 측정방법이 필요하다.
넷째, 측정대상체가 형상이 복잡하고 크기가 검출기보다 상대적으로 큰 경우, 검출기의 효율을 표준인증물질로 측정하여 결정할 수 없기 때문에 주어진 검출기하 및 측정대상체의 밀도에 대하여 검출기의 효율을 전산 프로그램에 의해 계산해야 한다. 이때 전산프로그램에 의해 계산된 검출기의 효율은 신뢰성 확보를 위해 반드시 최소한의 실험적 방법에 의해 유효성을 확인해야 한다.
다섯째, 어떤 검출기하에서 검출기가 측정대상체를 바라보는 범위(Field of View)보다 측정 대상체가 더 클 경우, 직접 측정법은 측정 대상물을 분할하여 측정해야 한다. 이때 검출기의 조리개 입사각 제한에 따라 대상체를 분할하는 측정길이 혹은 측정면적이 결정된다. 이때, 도 1과 같이 검출기의 개방면적은 점이 아니기 때문에 이 면적이 클수록 단위 측정범위(길이 또는 면적)의 변동이 발생하여 측정범위를 정의하는데 어려움이 발생한다. 반면 측정범위의 변동성을 최소화하기 위해 개방면적을 작게 하면 검출기 효율이 감소하여 측정시간과 측정불확도가 증가하는 문제가 발생하기 때문에 불가피하게 검출기의 일정면적을 개방해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 방사능 측정법의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단위 측정당 분할되는 측정범위를 결정하고, 측정 대상체의 단위 크기당 방사능을 측정하기 위해 계산된 검출기의 효율을 검증하도록 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 원전 운영 중 계통수(오염수)의 제거 없이도 배관 내벽 및 배관 자체의 방사화로 인한 배관의 방사능을 측정할 수 있으며, 배관의 방사능을 측정한 후에는 계통수의 오염 변화를 시료채취 없이 측정하도록 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
원자력관련시설 내 오염된 배관의 물리적 특성을 조사하고, 원전 운영중 1차측 계통수(오염수)의 정기적인 핵종분석결과를 바탕으로 오염핵종 및 오염수준을 사전 조사하는 제 1단계와; 상기 사전 조사 결과와 현장의 작업공간을 고려한 검출기하와, 상기 배관의 측정범위, 측정범위의 변동, 검출기와 상기 배관과의 이격거리, 상기 배관의 재원, 상기 검출기의 정보를 포함한 측정 정보를 결정하는 제 2단계와; 상기 검출기하와 측정 정보를 이용하여 전산 프로그램으로 상기 배관의 계통수의 충수전후에 따른 상기 검출기의 계산효율을 각각 결정하는 제 3단계와; 원전 계획예방정비 중 상기 배관에 계통수가 배수되는 기간에 상기 배관을 상기 검출기하와 상기 검출기를 이용하여 직접측정을 통한 핵종분광분석을 수행하는 제 4단계와; 정비완료 후 상기 배관에 계통수가 충수된 시점에서 상기 배관을 상기 검출기하와 상기 검출기를 이용하여 직접측정을 통한 핵종분광분석을 수행하는 제 5단계와; 상기 배관에 인접한 취수구에서 계통수(오염수)를 채취하여 표준용기에 담아 핵종분광분석을 수행하여 핵종별 방사능을 정량 분석하는 제 6단계와: 상기 정량 분석결과와 상기 배관 내에 존재하는 계통수의 무게를 산출하여 상기 측정범위 내 계통수의 방사능을 산출하는 제 7단계와: 상기 제4단계의 계통수 충수전 측정한 배관의 핵종분광분석자료에 상기 제3단계의 충수전 조건에서 계산된 검출기의 효율을 적용하여 충수전 배관의 방사능을 산출하고, 상기 제5단계의 계통수 충수후 측정한 배관의 핵종분광분석자료에 제3단계의 충수후 조건에서 계산된 검출기의 효율을 적용하여 충수후 배관의 방사능을 계산하고, 충수후 배관의 방사능에서 계통수의 방사능을 차감한 배관의 방사능을 산출하는 제8단계와; 상기 충수전 배관의 방사능을 충수후 배관의 방사능에서 계통수의 방사능을 차감한 배관의 방사능으로 나누어 상기 배관의 방사능 비를 계산하는 제 9단계: 및 계산된 방사능 비를 1과 비교하여 1보다 작거나 크면 상기 배관의 측정범위를 최대변동범위까지 증가하면서 제 3단계, 제 6단계, 제 7단계, 제 8단계 및 제 9단계를 반복 수행하여 방사능 비가 1에 가장 근접하는 측정범위를 상기 검출기하의 단위 측정범위로 결정하는 제 10단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 2단계는 상기 배관 주변에 다른 방사성 물질이 존재하는 경우, 상기 검출기가 배관만을 향하도록 상기 검출기 앞에 입사각을 제한하는 조리개를 설치한다.
여기에서 또한, 상기 제 2단계는 상기 배관의 방사능이 높아 상기 검출기의 불감시간이 증가하는 경우 상기 검출기와 상기 배관과의 이격거리를 상대적으로 늘려 측정하되, 작업공간의 한계로 이격거리가 충분하지 않을 경우 상기 조리개의 전면에 차폐판을 더 설치한다.
여기에서 또, 상기 제 2단계는 상기 배관의 단위 측정범위에 대한 변동범위를 결정하고, 상기 검출기 효율을 계산하기 위하여 측정범위를 최소 측정범위를 선택한다.
여기에서 또, 상기 제 2단계는 상기 측정 범위는 측정길이, 측정면적, 측정부피중 선택된 어느 하나이다.
여기에서 또, 상기 제 6단계의 핵종분광분석은 감마분광분석 기법을 이용하여 핵종별 방사능을 정량 분석한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고체 방사성 물질의 대한 방사성 특성평가를 수행할 때, 표준인증물질과 다른 형상과 밀도로 인하여 검출기의 효율을 전산 프로그램에 의해 계산하고자 할 때, 기기나 배관의 시료채취 없이도 계산 효율의 유효성을 확인하는 방법을 제공한다.
둘째, 대형기기나 긴 배관에 대하여 측정대상을 분할하여 측정해야 할 때, 검출기하에서 정해지는 1회 측정에 대한 측정범위를 명확히 결정함으로써, 측정대상체 전체에 대한 방사성 특성평가를 보다 정확히 수행할 수 있다.
셋째, 종례의 방법에 의한 오염수의 시료분석 결과를 정기적으로 확보한 경우, 원전 운영 중 동 규격의 배관에 오염수가 존재하더라도 배관만의 방사성 오염 특성을 비파괴적인 측정방법으로 결정할 수 있다.
넷째, 원전 운영시에 배관의 방사성 오염은 계통수의 방사성 오염에 비하여 비교적 천천히 변화하기 때문에 계산된 검출기에 효율이 검증되고, 배관만의 방사성 특성평가가 완료된 경우, 계통수의 오염 변화를 추가적인 시료채취 없이 일정기간 동안 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법에서 검출기가 배관을 바라보는 범위를 제한하는 조리개의 입사각과 조리개의 개방면적으로 인한 측정범위의 변동을 나타낸 도식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사성특성평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 검출기의 효율을 전산프로그램으로 계산하기 위해 배관과 검출기의 검출기하를 입력한 결과를 표시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배관 내의 계통수를 채취하여 시료분석을 통한 방사능과 직접측정법을 이용하여 측정한 계통수의 방사능 비를 측정길이를 증가하면서 계산한 도표이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배관 내의 계통수를 채취하여 시료분석을 통한 방사능과 직접측정법을 이용하여 측정한 계통수의 방사능 비를 측정길이를 증가하면서 계산한 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법에서 검출기가 배관을 바라보는 범위를 제한하는 조리개의 입사각과 조리개의 개방면적으로 인한 측정범위의 변동을 나타낸 도식도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사성특성평가 방법을 나타낸 순서도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 검출기의 효율을 전산프로그램으로 계산하기 위해 배관과 검출기의 검출기하를 입력한 결과를 표시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배관 내의 계통수를 채취하여 시료분석을 통한 방사능과 직접측정법을 이용하여 측정한 계통수의 방사능 비를 측정길이를 증가하면서 계산한 도표이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배관 내의 계통수를 채취하여 시료분석을 통한 방사능과 직접측정법을 이용하여 측정한 계통수의 방사능 비를 측정길이를 증가하면서 계산한 그래프이다. 이때, 도 3에서 검출기하는 검출기와 배관 표면의 이격거리 1.3m, 검출기 조리개 입사각 30°, 배관 외경 0.787m이다
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법은 제 1단계(S10)와, 제 2단계(S20)와, 제 3단계(S30)와, 제 4단계(S40)와, 제 5단계(S50)와, 제 6단계(S60)와, 제 7단계(S70)와, 제 8단계(S80)와, 제 9단계(S90) 및 제 10단계(S100)로 이루어진다.
본 발명에서는 핵종분광분석을 수행하기 때문에 검출기(3)가 측정할 수 있는 광자의 에너지 범위 이내의 다양한 핵종을 분석할 수 있으나, 설명의 편의성을 위해 하나의 핵종(Cs-137 661keV)을 이용하여 설명한다.
《제 1단계-S10》
먼저, 원자력관련시설 내 오염된 배관(1)과 관련한 사전정보를 통하여, 원자력관련시설 내 오염된 배관의 물리적 특성을 조사하고, 원전 운영중 1차측 계통수(오염수)의 정기적인 핵종분석결과를 바탕으로 오염핵종 및 오염수준을 사전 조사한다(S10).
이때, 배관(1)의 오염특성, 즉, 계통수의 접수로 인한 내면의 표면오염으로 이루어진 경우와 추가적으로 원자로 인근에 설치되어 원자로에서 발생된 중성자에 노출되어 배관(1) 자체가 방사화된 체적오염이 있는지 알 수 있다면 보다 정확한 방사능 측정이 가능하다.
또한, 계통수의 오염유무를 확인하기 위하여 정기적으로 실시한 계통수의 핵종분광분석 자료를 이용하여 배관(1) 내에 존재하는 방사능물질의 핵종 정보를 확보할 수 있다면 보다 정확한 방사능 측정이 가능하다.
《제 2단계-S20》
그리고, 사전 조사 결과와 현장의 작업공간을 고려한 검출기하와, 측정 정보(배관(1)의 측정범위, 측정범위의 변동, 검출기(3)와 배관(1)과의 이격거리, 배관(1)의 재원을 포함)를 결정한다(S20).
이때, 주변에 다른 방사성 물질이 존재하면 검출기(3)는 배관(1)만을 바라볼 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 검출기(3) 앞에 입사각을 제한하는 조리개(5)를 추가할 수 있다
또한, 배관(1)의 방사능이 높아 검출기(3)의 불감시간이 증가하면 검출기(3)와 배관(1)과의 이격 거리를 충분히 늘려 측정해야 한다. 작업공간의 한계로 이격거리가 충분하지 않을 경우는 조리개(5) 앞부분에 차폐판(미도시)을 추가할 수도 있다
또, 배관(1)의 단위 측정범위에 대한 변동범위를 결정하고, 검출기(3) 효율을 계산하기 위하여 측정범위는 최소 측정범위를 선택하는 것이 바람직하고, 측정 범위는 측정길이, 측정면적, 측정부피중 선택된 어느 하나이다.
《제 3단계-S30》
이어서, 상기에서 결정된 검출기하에 대하여 검출기(3)의 효율을 전산프로그램을 통해 계산하기 위해 검출기하와, 측정 정보를 입력하여 충수전후의 검출기(3)의 계산효율(
Figure 112018100502607-pat00001
)을 각각 결정한다(S30).
《제 4단계-S40》
다음으로 측정대상인 배관(1) 측정부위의 계통수가 배수되는 계획예방정비 기간 중 검출기하와 검출기(3)를 이용하여 측정대상을 직접측정하여 핵종분광분석(
Figure 112018100502607-pat00002
)을 수행한다(S40). 여기에서, 핵종 계수율( CPS )은 검출기가 핵종분광분석을 통하여 661keV의 광자를 단위 시간당 카운트한 수치이다.
이때, 원전이 설계수명이 지나 정지상태에 있다면 계통수의 배수와 충수를 본 측정에 맞추어 보다 용이하게 제어할 수 있다.
《제 5단계-S50》
그리고, 계획예방정비를 완료한 직후 측정대상인 배관(1)에 계통수가 충수된 시점에서 동일한 검출기하와 동일한 검출기(3)를 이용하여 충수된 배관(1)을 직접측정하여 핵종분광분석(
Figure 112018100502607-pat00003
)을 수행한다(S50).
《제 6단계-S60》
그런 다음, 배관(1)에 인접한 취수구에서 계통수(오염수)를 채취하여 표준용기에 담아 핵종분광분석을 수행하여 핵종별 방사능을 정량 분석한다(S60). 이때, 핵종분광분석은 기존의 일반적인 분석 방법인 감마분광분석 기법을 이용한다.
즉, 충수 후 핵종분광분석을 시작하는 시점과 최대한 동일한 시점과 측정부위에서 가장 인접한 시료채취 지점에서 계통수를 채취하여 표준인증물질로 교정이 완료된 핵종분광분석기(미도시)를 이용하여 계통수의 비방사능( S(661) )을 측정한다. 비방사능은 아래의 수학식 1로 측정이 가능하다.
Figure 112018100502607-pat00004
여기에서,
Figure 112018100502607-pat00005
은 표준인증물질로 결정된 검출기의 효율이고,
Figure 112018100502607-pat00006
는 시료의 무게이다.
이때, 필요에 따라 검출기(3)의 불감시간 보정 및 우연합성보정, 동시합성보정을 추가할 수 있다
《제 7단계-S70》
정량 분석이 완료되면, 정량 분석결과와 배관(1) 내에 존재하는 계통수의 무게를 산출하여 측정범위 내 계통수의 방사능을 산출한다(S70).
즉, 검출기하를 바탕으로 측정범위(예를 들어, 측정길이) 내에 포함된 계통수의 무게(
Figure 112018100502607-pat00007
)를 산출하고, 계통수의 비방사능을 이용하여 측정범위 내에 위치한 계통수의 방사능을 아래의 수학식 2를 이용하여 계산한다.
Figure 112018100502607-pat00008
《제 8단계-S80》
또한, 제5단계(S50)의 계통수 충수후 측정한 배관(1)의 핵종분광분석자료에 제3단계(S30)의 충수후 조건에서 계산된 검출기(3)의 효율을 적용하여 충수후 배관(1)의 방사능을 계산하고, 충수후 배관의 방사능에서 계통수의 방사능을 차감한 배관(1)의 방사능을 산출한다(S80).
즉, 아래의 수학식 3과 같이 배관(1)과 계통수의 방사능 산출결과에서 상기에서 산출한 계통수의 방사능을 차감하여 충수후 배관(1)만의 방사능을 산출할 수 있다.
이어서 계획예방정비 중 배관(1)의 계통수가 충수되기 전 측정결과를 이용하여 배관(1)의 방사능을 상기와 다른 방법으로 산출한다.
즉, 제4단계(S40)의 계통수 충수전 측정한 배관(1)의 핵종분광분석자료에 제3단계(S30)의 충수전 조건에서 계산된 검출기(3)의 효율을 적용하여 충수전 배관(1)의 방사능을 산출한다.
Figure 112018100502607-pat00009
《제 9단계-S90》
이어서, 계통수의 충수전 측정한 배관(1)의 방사능을 계통수의 방사능을 차감한 충수후 측정한 배관(1)의 방사능으로 나누어 배관(1)의 방사능 비를 계산한다(S90).
즉, 배수 후 직접측정한 배관(1)의 방사능과 계통수의 시료분석을 통해 유도된 배관(1)의 방사능 비를 아래의 수학식 4로 계산한다.
Figure 112018100502607-pat00010
이때, 방사능 비 계산은 배관 내에 존재하는 방사성 핵종의 주요 핵종으로 한정할 수 있으며, 발견된 모든 핵종에 합으로도 계산할 수 있다.
《제 10단계-S100》
마지막으로, 계산된 방사능 비를 1과 비교하여 1보다 작거나 크면(S101), 배관(1)의 측정범위를 최대변동범위까지 증가하면서 제 3단계(S30), 제 6단계(S60), 제 7단계(S70), 제 8단계(S80) 및 제 9단계(S90)를 반복 수행하여 방사능 비가 1에 가장 근접하는 측정범위를 검출기하의 단위 측정범위로 결정한다(S102).
즉, 방사능 비가 1에 가장 근접할 수 있도록 측정범위를 최대변동 범위까지 증가하면서 상기의 절차를 반복 계산한다.
그리고, 상기 방사능 비가 1에 최대한 근접한 측정범위를 1회 측정범위로 결정한다. 또한 결정된 측정범위를 이용하여 계산한 검출기(3)의 효율은 유효성이 입증된다.
따라서, 결정된 검출기(3)의 효율을 이용하여 배관(1)의 나머지 범위를 분할하여 측정할 수 있으며, 측정 기간 중 계통수가 배관(1) 내에 존재하더라도 계통수의 시료분석결과를 이용하여 아래 수학식 5와 같이 배관(1)만의 방사능을 측정할 수 있다.
Figure 112018100502607-pat00011
여기에서,
Figure 112018100502607-pat00012
는 결정된 측정범위에 대한 배관의 방사능이며,
Figure 112018100502607-pat00013
는 측 결정된 측정범위에 내에 존재하는 계통수의 무게이다.
한편, 배관(1) 내에 방사능물질의 침적으로 오염되는 속도는 계통수의 오염 속도에 비하여 비교적 매우 느리게 진행하기 때문에, 배관의 오염특성이 완료된 경우는 계통수의 오염변화를 일정 기간동안 시료의 채취 없이도 아래와 같은 수학식 6로 계산할 수 있다.
Figure 112018100502607-pat00014
이때, 전체 배관에 대하여 검출기의 접근이 불가능하거나, 계통수의 유속이 매우 빨라 오염의 특성이 비교적 균일한 경우는 아래의 수학식 7에 의해 총 배관의 방사능을 예측할 수도 있다.
Figure 112018100502607-pat00015
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 배관 3 : 검출기
5 : 조리개

Claims (4)

  1. 원자력관련시설 내 오염된 배관의 물리적 특성을 조사하고, 원전 운영중 1차측 계통수(오염수)의 정기적인 핵종분석결과를 바탕으로 오염핵종 및 오염수준을 사전 조사하는 제 1단계와;
    상기 사전 조사 결과와 현장의 작업공간을 고려한 검출기하와, 상기 배관의 측정범위, 측정범위의 변동, 검출기와 상기 배관과의 이격거리, 상기 배관의 재원, 상기 검출기의 정보를 포함한 측정 정보를 결정하는 제 2단계와;
    상기 검출기하와 측정 정보를 이용하여 전산 프로그램으로 상기 배관의 계통수의 충수전후에 따른 상기 검출기의 효율을 각각 결정하는 제 3단계와;
    원전 계획예방정비 중 상기 배관에 계통수가 배수되는 기간, 즉 배관에 계통수가 충수되기 전에 상기 배관을 상기 검출기하와 상기 검출기를 이용하여 직접측정을 통한 충수전 핵종분광분석을 수행하는 제 4단계와;
    정비완료 후 상기 배관에 계통수가 충수 후 시점에서 상기 배관을 상기 검출기하와 상기 검출기를 이용하여 직접측정을 통한 충수후 핵종분광분석을 수행하는 제 5단계와;
    상기 배관에 인접한 취수구에서 계통수(오염수)를 채취하여 표준용기에 담아 핵종분광분석을 수행하여 핵종별 방사능을 정량 분석하는 제 6단계와:
    상기 정량 분석결과와 상기 배관 내에 존재하는 계통수의 무게를 산출하여 상기 측정범위 내 계통수의 방사능을 산출하는 제 7단계와:
    상기 제4단계의 계통수 충수전 측정한 배관의 핵종분광분석자료에 상기 제3단계의 충수전 조건에서 계산된 검출기의 효율을 적용하여 충수전 배관의 방사능을 산출하고, 상기 제5단계의 계통수 충수후 측정한 배관의 핵종분광분석자료에 제3단계의 충수후 조건에서 계산된 검출기의 효율을 적용하여 충수후 배관의 방사능을 계산하고, 충수후 배관의 방사능에서 계통수의 방사능을 차감한 배관의 방사능을 산출하는 제8단계와;
    상기 충수전 배관의 방사능을 충수후 배관의 방사능에서 계통수의 방사능을 차감한 배관의 방사능으로 나누어 상기 배관의 방사능 비를 계산하는 제 9단계: 및
    계산된 방사능 비를 1과 비교하여 1보다 작거나 크면 상기 배관의 측정범위를 최대변동범위까지 증가하면서 제 3단계, 제 6단계, 제 7단계, 제 8단계 및 제 9단계를 반복 수행하여 방사능 비가 1에 가장 근접하는 측정범위를 상기 검출기하의 단위 측정범위로 결정하는 제 10단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2단계는,
    상기 배관의 단위 측정범위에 대한 변동범위를 결정하고, 상기 검출기 효율을 계산하기 위하여 측정범위를 최소 측정범위를 선택하는 것을 특징으로 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 범위는,
    측정길이, 측정면적, 측정부피중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 6단계의 핵종분광분석은,
    감마분광분석 기법을 이용하여 핵종별 방사능을 정량 분석하는 것을 특징으로 하는 직접 측정법을 이용한 원자력관련시설 내 오염된 배관에 대한 방사학적 특성평가방법.
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