KR101985780B1 - 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 동위원소 생성을 위해 70 MeV, 1 mA 급의 양성자 빔을 UCx 타겟에 충격을 가하여 생성되는 다양한 핵종을 이온화 시켜 인출 및 가속시키는 장치인 ISOL Front-end 시스템에 적용되는 케이블 덕트에 관련된 것이다. ISOL Front-end 시스템에 적용되는 대전류 전송용 도체, 유공압라인, 신호선 등을 공급하는데 있어서 요구되는 고준위 방사선 차폐와 절연 특성 및 내전압 특성 등을 만족시킬 수 있는 케이블덕트를 제공한다. 본 발명에서 케이블덕트의 특징적 구성으로는, 고전압용 케이블 덕트와 낮은 전압용 케이블 덕트의 분리, 고전압 절연을 위한 세라믹 브레이크, 절연 및 고준위 중성자 차폐체로 질화붕소(BN: Boron Nitride) 분말의 이용을 들 수 있다.

Description

고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트{Cable duct for high level radioactive isotope production device}

본 발명은 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트의 고전압 절연 및 중성자 차폐에 관한 것으로, 보다 상세히는 케이블 덕트의 관통부를 통과하는 파워라인, 유공압 라인, 신호선 등이 50 kV의 절연을 유지하고, 동시에 공간으로 빠져나가는 중성자를 차폐할 수 있도록 개선된 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트에 관한 것이다. 여기서 케이블 덕트는 50 kV의 높은 고전압의 절연특성이 있는 고전압용 케이블 덕트와 5 kV 이내의 낮은 전압영역의 특성이 있는 낮은 전압용 케이블 덕트가 있을 수 있다.

고준위 방사선 동위원소 발생장치는 말 그대로 희귀 동위원소를 발생시키는 장치로써, 양성자 빔을

타겟에 충격을 가해서 다양한 종류의 동위원소를 생성시킴과 동시에 고준위의 중성자를 발생시킨다. 이렇게 발생된 동위원소를 이온화시켜 인출 및 가속시키는 장치가 ISOL Front-end 시스템이며, 이 시스템에 관해서는 "Study of Uniform Beam Fromation at ISOL Target Using TRANSPORT"(한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회, 홍성광, 김재홍, 김종원)에 개시되어 있다.

상기 ISOL Front-end 시스템이 정상적으로 작동되기 위해서는 외부에서 전력, 냉각수, 압축공기, 빔 라인 내부의 진공도를 측정하기 위한 진공센서 등의 다양한 전력선, 유공압 파이프, 신호선 등의 케이블이 필요한데, 상기 ISOL Front-end 시스템이 정상적으로 동작하기 위해서는 ISOL Front-end 시스템 동작시 발생하는 고준위 방사선을 고려한 케이블의 고전압 절연과 케이블 덕트의 빈 공간으로 빠져나가는 중성자를 차폐하는, 즉 고전압의 절연과 중성자 차폐를 동시에 만족할 수 있는 케이블 덕트의 설계가 필요하다.

일반적인 환경에서는 천장, 벽 또는 장치에 케이블 덕트를 설치하고 케이블 덕트 위에 전력선, 유공압 라인, 신호선 등을 필요한 곳으로 이동시켜 공급할 수 있다. 하지만 고준위의 방사선 환경과 진공용기 내부로 케이블 덕트를 설치할 경우는 여러 가지 고려할 사항들이 있다. 적용되는 기기나 부품의 내방사선 특성, 절연 재질의 종류와 케이블 덕트의 빈 공간으로 빠져나가는 중성자의 차폐에 대한 복합적인 접근방식이 필요하다.

"Study of Uniform Beam Fromation at ISOL Target Using TRANSPORT"(한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회, 홍성광, 김재홍, 김종원)

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트의 목적은 다수개의 전력선, 신호선 또는 배관이 방사선에 의해 손상되거나 물성이 변형되지 않도록 하며, 신호전달과정에서 노이즈의 발생을 예방할 수 있도록 함과 동시에 높은 에너지의 중성자를 차폐하는 희귀 동위원소 발생장치용 케이블 덕트를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트는, 케이블 덕트 파이프(100), 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 내부에 수용되는 하나 이상의 도체 또는 배관으로 이루어지는 수용부(200), 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 단부에 결합되며, 상기 수용부(200)의 양측 단부를 고정하는 플랜지(300) 및 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부의 빈 공간에 채워지는 질화붕소 분말(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플랜지(300)는 상기 수용부(200)가 삽입되도록 관통 형성되는 삽입구(310), 상기 삽입구(310)에 끼워지며, 일측에 상기 수용부(200)가 결합되는 아답터(320) 및 상기 아답터(320)의 타측에 삽입되어 결합되는 피드스루(330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플랜지(300)는 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부를 진공배기하고, 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부로 상기 질화붕소 분말(400)을 주입 및 배출하기 위한 배기 및 주입포트(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부(200)는 대전류 전송용 도체(210)를 포함하고, 전자석 및 애노드용 도체(220), 접지용 도체(230), 냉각라인(240), 가스라인(250), 공압라인(260) 및 온도센서라인(290) 중 선택되는 하나 이상을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부(200)는 저전압용 도체(270)를 포함하고, 진공센서라인(280), 냉각라인(240) 및 공압라인(260) 중 선택되는 하나 이상을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부(200)는 적어도 하나 이상의 도체의 표면은 메쉬망으로 감싸지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저전압용 도체(270)는 표면이 메쉬망(273)으로 감싸지며, 상기 메쉬망 외주면은 세라믹으로 피복되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부(200)는 적어도 하나 이상의 상기 도체는 세라믹으로 피복되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트에 의하면, 방사선 차폐에 질화붕소 분말을 사용함으로써 종래에 비해 방사선의 차폐효과를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 차폐제로 사용되는 질화붕소가 고형화 되지 않고 분말형태이기 때문에, 차폐제의 교체시 종래 고형화된 질화붕소 또는 철에 비해 장치 전체를 교체하지 않아도 되어 차폐제의 교체가 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 세라믹을 이용해 케이블을 피복하므로, 피복이 방사선에 의해 영향을 덜 받으면서도 케이블의 절연이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 사용 개략도.
도 2는 본 발명의 케이블 덕트의 사시도.
도 3은 본 발명의 플랜지의 양면 사시도.
도 4는 본 발명의 부분 결합 사시도.
도 5는 본 발명의 플랜지의 평면도.
도 6은 본 발명의 케이블 덕트의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 케이블 덕트의 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 케이블 덕트의 단면도.
도 9는 도 8의 저전압용 도체의 확대도.
도 10은 도 8의 저전압용 도체의 다른 실시예.

본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트는 배경기술에서 상술한 바와 같이 고준위 방사선 동위원서 발생장치에서 발생한 핵종을 가속화 시키는 ISOL Front-end 시스템(이하 ISOL 시스템)의 구동을 위해 외부에서 연결되는 케이블 구조에 관한 것이며, 도 1에 상기 ISOL 시스템에 대하여 개략적으로 도시되어 있다.

도 1의 하측이 상기 ISOL 시스템(1)이며, 도 1의 상측에는 상기 ISOL 시스템(1)의 구동을 위해 전력 및 각종 유체를 공급하고, 신호를 인가하는 구동부(2)가 도시되어 있다. 상기 ISOL 시스템(1)과 구동부(2)는 케이블 덕트 파이프(100)로 연결되어 있다. 상기 ISOL 시스템(1)에서는 방사선이 생성되므로, 이를 차폐하기 위해 상기 ISOL 시스템(1)과 구동부(2) 사이에는 챔버(3)가 형성되어 있고, 상기 챔버(3) 내부는 콘크리트(4)로 채워지며, 상기 케이블 덕트(100a, 100b, 100c)는 상기 챔버(3)를 관통한다. 상기 ISOL 시스템(1)은 별도의 모듈 챔버를 통해 밀폐되며, 상기 ISOL 시스템(1)이 밀폐된 모듈 챔버 내부(5)는 진공으로 유지된다.

본 발명은 상기 케이블 덕트 파이프(100) 및 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 내부 구조 및 이에 연결된 구조에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치용 케이블 덕트의 일실시예는 케이블 덕트 파이프(100), 수용부(200), 플랜지(300) 및 질화붕소 분말(400)을 포함하여 이루어진다.

도 2는 상기 케이블 덕트 파이프(100)를 도시한 것으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 케이블 덕트 파이프(100)는 내부에 공간을 가지는 파이프 형상으로, 양측 단부에 직경이 넓어지는 결합부(110)가 각각 형성되어 있다. 상기 결합부(110)는 후술할 상기 플랜지(300)가 결합되는 부분으로, 상기 플랜지(300)와 결합하기 위해 상기 결합부(110)의 둘레에 다수의 나사공이 일정 간격을 두고 관통 형성되어 있다.

상기 케이블 덕트 파이프(100)는 내부가 필요에 따라 진공이 되거나 고압의 가스가 주입되는 경우가 있기 때문에, 이를 견딜 수 있을만한 강성을 가지는 재질로 형성된다.

상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에는 케이블용 도체 또는 배관으로 이루어지는 상기 수용부(200)가 위치한다.

설명의 편의를 위해 상기 수용부(200)보다 상기 플랜지(300)를 먼저 설명한다.

도 3은 상기 플랜지(300)의 사시도를, 도 5는 상기 플랜지(300)의 평면도를 도시한 것으로써, 도 3 및 5에 도시된 바와 같이 상기 플랜지(300)는 판 형상으로 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 단부에 결합되어 상기 수용부(200)의 양측 단부를 고정하는 역할을 하며, 삽입구(310), 아답터(320), 피드스루(330) 및 배기 및 주입포트(340)를 포함하여 이루어진다.

상기 삽입구(310)는 상기 수용부(200)가 삽입되도록 관통 형성되는 구성으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 다수개가 형성된다. 도 5에는 서로 위치가 다른 삽입구(310a, 310b, 310c)가 형성되어 있는데, 이는 후술할 상기 수용부(200)가 다수의 케이블용 도체 또는 배관으로 이루어져, 서로 다른 종류의 도체 또는 배관을 삽입하기 위함이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 아답터(320)는 소정 길이를 가지며 양측이 개구된 원통형상으로, 일정 정도 이상의 강도를 가져 상기 수용부(200)의 구성인 다수의 케이블용 도체 또는 배관을 보다 용이하게 삽입시키면서 위치를 고정시키기 위한 구성이다.

도 3에 도시된 부분은 상기 아답터(320)의 타측으로, 상기 플랜지(300)가 상기 케이블 덕트 파이프(100)와 결합시 외부로 노출되는 부분이다.

상기 아답터(320)의 삽입 여부는 필요에 따라 달라질 수 있으며, 상기 아답터(320)의 길이 또한 사용자에 의해 조절될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피드스루(330)는 상기 아답터(320)의 타측 단부에 삽입되어 결합되는 구성으로, 상기 아답터(320) 및 피드스루(330)에 삽입되는 상기 수용부(200)의 케이블용 도체 또는 배관을 절연하는 역할을 한다. 이를 보다 상세히 설명하면 상기 피드스루(330)가 상기 아답터(320)에 삽입된 후 상기 플랜지(300)에 밀착되는데, 이때 상기 피드스루(330)의 일측 단부가 상기 삽입구(310)에 삽입되어, 상기 아답터(320) 및 수용부(200)가 상기 플랜지(300)에 접촉하는 것을 방지하여 상기 아답터(320) 및 피드스루(330)에 삽입되는 상기 수용부(200)를 절연한다. 상기 피드스루(330)는 일반적으로 전기 기판에 사용되는 피드스루(feed-through)로써, 상기 파이프(100) 내부를 밀봉하는 역할을 하며, 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부는 진공으로 될 수 있기 때문에 고진공용 피드스루를 사용한다.

상기 피드스루(330)가 필요한 케이블의 종류는 주로 전기라인이나 신호라인이다. 이는 전기회로의 스위칭시 높은 전압변동률로 인해 잘못된 게이트 펄스 전류가 발생할 수 있는데, 이를 상기 피드스루(330)가 제어하는 역할을 해주기 때문이다. 따라서 후술할 상기 수용부(200)의 구성 중 유체가 통과하는 배관에는 상기 피드스루(330)가 삽입되지 않을 수 있다.

상기 배기 및 주입포트(340)는 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부를 진공배기하고, 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부로 상기 질화붕소 분말(400)을 주입 및 배출하기 위한 구성으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플랜지(300)에 관통 형성된다. 도 5에서 상기 배기 및 주입포트(340)는 중앙에 위치한 상기 삽입구(310a)의 대각선 방향으로 네 개가 형성되어 있다. 상기 플랜지(300)는 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 일측 단부에 결합되는 것과, 타측 단부에 결합되는 것 두 개가 있는데, 일측 단부에 결합되는 플랜지에 형성된 네 개의 주입포트(340) 중 한 개는 저진공 센서를 장착하고, 두 개는 질화붕소 분말을 채우는 용도로 사용하며, 나머지 한 개는 진공배기용으로 사용한다. 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 타측 단부에 결합되는 나머지 플랜지에 형성된 네 개의 주입포트는 사용 후 방사선에 의해 물성이 변화하여, 차폐 능력이 감소된 질화붕소 분말을 교체하는데 사용된다.

도 4는 상기 케이블 덕트 파이프(100)와 플랜지(300)가 서로 결합된 것을 도시한 것이다. 상기 수용부(200)는 상기 케이블 덕트 파이프(100)의 내부에 수용되는 도체 또는 배관으로 이루어진다. 즉 도 4의 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에는 상기 수용부(200)가 위치해 있다.

도 4에 도시된 상기 파이프(100) 양단에는 절연용으로 세라믹 브레이크가 형성될 수 있다. 후술할 본 발명에서 사용되는 최고 전압은 50kV이므로, 이를 커버할 수 있는 75kV용 세라믹 브레이크가 형성된다. 상기 세라믹 브레이크의 절연 특성은 75kV에 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 사용전압에 따라 달라질 수 있다.

상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에 위치하는 수용부(200)는 사용전압이나 용도에 따라 서로 다른 구성이 포함될 수 있으며, 이의 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서는 고전압이 사용되는 케이블 덕트(100a, 100b) 및 저전압이 사용되는 케이블 덕트(100c)로 나뉘는데, 이는 본 발명에 의한 고준위 방사선 동위원소 발생장치 중, 양성자 빔을 사용하는 부분은 50kV에 달하는 고전압을 사용하고, 인출된 빔을 수송하기 위한 부분에서는 비교적 저전압(상전압)인 5kV를 사용하기 때문이다. 도 6 내지 8은 상기 케이블 덕트(100a, 100b, 100c)의 서로 다른 실시예를 각각 도시한 것이다.

도 6은 고준위 방사선 동위원소 발생장치 중 고전압을 사용하는 부분에 연결되는 상기 케이블 덕트(100a)의 단면을 도시한 것으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 수용부(200)는 대전류 전송용 도체(210)를 포함하며, 전자석 및 애노드용 도체(220), 접지용 도체(230) 및 냉각라인(240)을 포함하여 형성된다.

상기 대전류 전송용 도체(210)는 중앙에 위치한 전송관용 대전류 도체(210a) 및 상기 전송관용 대전류 도체(210a)의 상측, 하측 및 좌측에 위치하는 타겟 히터용 대전류 도체(210b)로 나뉜다. 상기 전송관용 대전류 도체(210a)는 상기 ISOL 시스템(1)의 구성 중, 인출된 빔 수송을 위한 전송관의 동작을 위한 도체로써 약 600A의 고전류가 흐르고, 이 전류의 리턴은 상기 접지용 도체(230)로 흐른다.

상기 타겟 히터용 대전류 도체(210b)는 상기 ISOL 시스템(1)의 구성 중 양성자 빔이 가열하는 타겟 히터의 동작을 위한 도체로써, 약 1600A의 고전류가 흐른다. 즉 상기 대전류 전송용 도체(210)는 고전위 방사선 동위원소 발생장치 중 고전압으로 동작하는 부분에 전력을 공급하기 위한 도체이다.

상기 전자석 및 애노드용 도체(220)는 FEBIAD에 전원을 공급하기 위한 도체이다. 상기 FEBIAD는 Forced Electron Beam Induced Arc Discharge의 약자로, 플라즈마 발생장치이다.

상기 접지용 도체(230)는 단선으로 연결된 도체들의 리턴용이면서, 빔 인출 전압에 사용되는 고전압 인가용으로 사용되는 도체로써, 리턴용으로 사용하는 도체는 상기 제1도체(210a), 전자석 및 애노드용 도체(220)이다.

상기 냉각라인(240)은 가열되는 타겟 히터의 복사열을 냉각하기 위한 배관이다. 도 6에서 상기 냉각라인(240a, 240b)은 두 개로 나뉘어져 있는데, 이는 한 쪽 냉각라인(240a)에서는 냉각용 유체를 공급하고, 다른 쪽 냉각라인(240b)은 타겟 히터에 공급되었다가, 온도가 상승한 냉각용 유체가 빠져나오는 용도이다.

도 7은 도 6에 도시된 케이블 덕트(100a)와는 다른 고준위 방사선 동위원소 발생장치 중 고전압을 사용하는 부분에 연결되는 고전압 케이블 덕트(100b)의 단면도를 도시한 것으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 수용부(200)는 대전류 전송용 도체(210), 냉각라인(240), 가스라인(250), 공압라인(260) 및 온도센서라인(290)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 상기 대전류 전송용 도체(210)는 도 6의 상기 타겟 히터용 대전류 도체(210b)와 동일하고, 상기 냉각라인(240) 또한 도 6과 동일하므로, 설명을 생략한다.

상기 가스라인(250)은 상기 ISOL Front-end 시스템 중 ISOL 이온원에 대하여 버퍼가스로 사용되는 가스를 공급하기 위한 배관이다.

상기 공압라인(260)은 공기를 공급하거나 진공배기를 통해 타겟 챔버를 탈부착 하기 위한 구성으로, 상기 공압라인(260)을 통해 이중 벨러우즈 구조 내부에 압축공기를 넣으면 길이가 늘어나 끊어진 연결부위를 이어줄 수 있고, 진공을 배기하면 길이가 줄어들어 연결부위를 끊는다. 즉, 상기 공압라인(260)을 통해 상기 타겟 챔버를 탈부착을 제어할 수 있다.

상기 온도센서라인(290)은 타겟 챔버 내부의 타겟 히터와 ISOL 이온원의 온도를 체크하기 위한 구성이다. 타겟 챔버는 모듈 챔버로 둘러 싸여 있어 적외선을 이용한 온도를 측정할 수 없어 별도의 열전대(Thermocouple)를 직접 삽입하여 타겟 히터와 ISOL 이온원의 온도를 체크한다.

도 8은 고준위 방사선 동위원소 발생장치 중 저전압을 사용하는 부분에 연결되는 케이블 덕트(100c)의 단면도를 도시한 것으로, 도 8에 도시된 수용부(200)는 저전압용 도체(270), 진공센서라인(280), 냉각라인(240) 및 공압라인(260)을 포함하여 형성된다.

상기 저전압용 도체(270)는 편향전극으로, 상하, 좌우 두 쌍이 한 조로 구성되며, 총 2조 8개로 구성되어 각각 플러스 5kV 또는 마이너스 5kV를 인가할 수 있는 구조로 제작된다.

상기 저전압용 도체(270)는 일종의 동축케이블 모양이나, 일반적인 동축케이블과는 다르다. 이는 일반적인 동축케이블의 피복이 PVC 또는 기타 유기재질로 형성되어 방사선에 쉽게 탄화되어 절연능력이 쉽게 떨어지기 때문이며, 따라서 이러한 방사선 환경을 고려한 다음과 같은 구성이 필요하다.

도 9에 상기 저전압용 도체(270)의 확대도가 도시되어 있다. 도 9를 참고하면 상기 저전압용 도체(270)는 중심부에 전류가 흐르는 컨덕터(271)가 배치되어 있으며, 상기 컨덕터(271)의 외주면 에는 세라믹절연체(272) 또는 내방사선 재질의 절연체가 형성되어 있다. 상기 세라믹절연체(272)는 세라믹으로 만들어진 튜브 형태로써, 내부에 컨덕터(271)가 삽입되는 방식으로 결합된다. 상기 세라믹절연체(272)의 외부에는 메쉬망(273)이 씌워진다. 상기 메쉬망(273)은 상기 저전압용 도체(270)로 전송되는 전류에 대하여 노이즈를 차폐하기 위한 것으로, 상기 수용부(200)에 포함되는 도체 중, 전력을 전달하거나, 신호를 전달하는 용도의 도체 외주면에 상기 메쉬망(273)이 결합될 수 있다.

상기 메쉬망(273)의 외주면에는 다시 상기 세라믹절연체(274)가 형성된다. 상기 세라믹절연체(272, 274)의 재질인 세라믹은 내방사선성이 우수한 무기재질로써, 상기 저전압용 도체(270)의 내방사선성 및 절연정도를 높이기 위해 형성되며, 상기 수용부(200)에 포함되는 도체의 표면을 세라믹 재질로 피복함으로써, 고방사선환경에 대응하고 전기적 절연 특성을 개선하여 도체의 물성의 변화 및 손상을 예방한다. 상기 세라믹절연체(272, 274)는 세라믹 재질에 한정하지 않으며, 내방사선성이 우수한 재질이면 다른 재질로 형성될 수 있다.

도 10은 저전압용 도체(270)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 9와 도 10에 도시된 저전압용 도체(270)의 다른 점은 컨덕터(271)의 개수로, 도 9에서 컨덕터(271)는 단일개로 형성되지만 도 10에서는 컨덕터(271)가 복수개 형성된다는 점이다. 도 10에서 상기 컨덕터(271)는 12개가 형성되며, 각각의 컨덕터는 전력공급 외에도 다양한 신호선을 추가하여 사용자가 원하는 역할을 할 수 있으며, 대표적으로는 열전대를 이용하여 상기 모듈 챔버측의 온도를 측정하는 온도센서 역할을 할 수 있다.

상기 진공센서라인(280)은 저진공 센서라인 및 고진공 센서라인으로 나뉘어 상기 ISOL 시스템(1) 내부의 진공정도를 측정하는데 사용된다.

도 8에 도시된 상기 냉각라인(240)은 도 6 및 7에 도시된 냉각라인과 동일한 역할을 수행하는데, 도 6 및 7에 도시된 냉각라인과 다른 점은 인출 빔에 의해서 발생하는 열로 인해 인출전극이 가열되는 것을 방지한기 위해 설치된다는 점으로, 상기 냉각수를 공급하여 인출 빔에 의한 복사열을 냉각시킨다. 도 8의 냉각라인(240) 또한 냉각수를 공급하는 용도와 배출하는 용도로 두 개의 배관을 가진다.

상기 공압라인(260)은 압축공기를 배출하거나 진공 배기를 하는 역할로, TIS(타겟 및 이온원, Target / Ion Source) 모듈을 원격으로 탈부착하기 위해 양성자 빔 라인, RI 빔 라인 및 1차 진공배기 라인의 진공연결부위를 탈부착하는 필로우 씰(Pillow Seal)을 구동하기 위한 구성이다.

도 6 및 7에 도시된 상기 수용부(200)에서 상기 대전류 전송용 도체(210)는 반드시 포함되어야 하며, 그 외의 도체 또는 배관은 사용자의 선택에 따라 하나 이상이 선택되어 추가될 수 있다. 마찬가지로 도 8에 도시된 상기 수용부(200)에서 상기 저전압용 도체(270)는 반드시 포함되어야 하며, 그 외의 도체 또는 배관은 사용자의 선택에 따라 하나 이상이 선택되어 추가될 수 있다.

도 6 내지 8에 도시된 상기 수용부(200)에 포함되는 도체 또는 배관은 봉재(rod) 형태로써, 올곧게 뻗어있어 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에 설치되더라도 서로 일정간격 이격되어 있어 서로 쇼트가 일어나지 않는다. 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에는 상기 수용부(200)를 제외한 빈 공간에 질화붕소 분말(400)이 채워져 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부를 차폐하며, 동시에 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에 수용되는 수용부(200)를 절연하여 50 kV의 고전압을 인가할 수 있다.

종래 방사선의 차폐를 위해 사용되던 재질은 철, 시멘트 또는 물로써, 철의 경우 오랫동안 차폐재로 사용하게 되면 자체물질이 방사화가 되어 2차 방사선 선원이 되고, 물과 같은 경우에는 내부에 수용되는 도체 또는 배관의 절연이 어려운 문제점이 있었으며, 이를 개선하기 위해 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에 상기 질화붕소 분말(400)을 채운다. 상기 질화붕소 분말(400)은 차폐효율이 좋은 붕소(B)를 함유하여 차폐효율을 높이면서도. 전기적 절연특성이 우수한 재질이다. 질화붕소는 종래에도 방사선의 차폐를 위하여 사용되었으나 보통 분말 형태를 사용하지 않고 고형화된 질화붕소를 사용(케이블덕트에 적용한 사례는 없음)하였는데, 이렇게 고형화된 질화붕소를 필요한 파이프의 형태로 제조하는데 많은 비용이 필요하고, 질화붕소의 교환이나 설치가 어려운 문제점이 예상된다. 이에 반해 본 발명에서 사용되는 상기 질화붕소 분말(400)은 단순히 분말을 상기 케이블 덕트 파이프(100)에 넣으면 되기 때문에 설치가 간편하고, 상기 질화붕소 분말(400)을 오랫동안 사용하여 중성자를 포획하는 차폐능력이 떨어졌을 때 이를 교체하기 위해 단순히 상기 질화붕소 분말(400)을 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부에서 빼 낸 후 다시 채울 수 있어 상기 질화붕소 분말(400)의 교체가 용이한 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : ISOL 시스템 2 : 구동부
3 : 챔버 4 : 콘크리트
5 : 모듈 챔버 내부
100 : 케이블 덕트 파이프
110 : 결합부
200 : 수용부
210 : 대전류 전송용 도체 220 : 전자석 및 애노드용 도체
230 : 접지용 도체 240 : 냉각라인
250 : 가스라인 260 : 공압라인
270 : 저전압용 도체 271 : 컨덕터
272, 274 : 세라믹절연체 273 : 메쉬망
280 : 진공센서라인 290 : 온도센서라인
300 : 플랜지 310 : 삽입구
320 : 아답터 330 : 피드스루
340 : 배기 및 주입포트
400 : 질화붕소 분말

Claims (8)

1. 케이블 덕트 파이프(100);
   상기 케이블 덕트 파이프(100)의 내부에 수용되는 하나 이상의 도체 또는 배관으로 이루어지는 수용부(200);
   상기 케이블 덕트 파이프(100)의 단부에 결합되며, 상기 수용부(200)의 양측 단부를 고정하는 플랜지(300); 및
   상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부의 빈 공간에 채워지는 질화붕소 분말(400);
   을 포함하되,
   상기 수용부(200)는
   대전류 전송용 도체(210)를 포함하고, 전자석 및 애노드용 도체(220), 접지용 도체(230), 냉각라인(240), 가스라인(250), 공압라인(260) 및 온도센서라인(290) 중 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 플랜지(300)는
   상기 수용부(200)가 삽입되도록 관통 형성되는 삽입구(310),
   상기 삽입구(310)에 끼워지며, 일측에 상기 수용부(200)가 결합되는 아답터(320) 및
   상기 아답터(320)의 타측에 삽입되어 결합되는 피드스루(330)
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 플랜지(300)는
   상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부를 진공배기하고, 상기 케이블 덕트 파이프(100) 내부로 상기 질화붕소 분말(400)을 주입 및 배출하기 위한 배기 및 주입포트(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 수용부(200)는
   저전압용 도체(270)를 포함하고, 진공센서라인(280), 냉각라인(240) 및 공압라인(260) 중 선택되는 하나 이상을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 수용부(200)는
   적어도 하나 이상의 도체의 표면은 메쉬망으로 감싸지는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.
   
7. 제 5항에 있어서, 상기 저전압용 도체(270)는
   표면이 메쉬망(273)으로 감싸지며, 상기 메쉬망 외주면은 세라믹으로 피복되는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 수용부(200)는
   적어도 하나 이상의 상기 도체는 세라믹으로 피복되는 것을 특징으로 하는 케이블 덕트.

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