KR101998742B1 - 부지 잔류 방사선 측정 시스템 - Google Patents

부지 잔류 방사선 측정 시스템 Download PDF

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조재선
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Abstract

본 발명은 부지 잔류 방사선 측정 시스템에 관한 것으로, 시료 채취의 불편함 없이 차량 주행 기술과 방사능 측정 기술을 조합해 폐쇄된 원전 등과 현장에서 부지에 잔류하고 있는 방사능을 쉽고 간편하게 측정할 수 있도록 한 것이다.

Description

부지 잔류 방사선 측정 시스템{Measurement system for detecting residual radioactivity in soil}
본 발명은 방사능을 측정 기술에 관련한 것으로, 특히 부지 잔류 방사선 측정 시스템에 관한 것이다.
대한민국 공개특허 제10-2004-0046784호(2004.06.05)에서 방사능 오염된 표면으로부터 시료를 채취하여 저에너지 베타선 방출핵종에 의한 방사능 표면오염도를 즉석에서 분석할 수 있는 휴대용 방사능 표면 오염도 측정장치를 제안하고 있다.
그러나, 이 기술은 방사능 오염된 시설 표면의 여러 위치로부터 다량의 시료를 채취해 방사능 표면 오염도를 측정해야 하므로, 시료를 일일이 채취해야만 하는 불편함 및 시료 채취를 위한 많은 시간이 필요하고, 채취된 다량의 시료가 시설 표면의 어느 위치에서 채취되었는지 관리하기도 어려운 문제가 있었다.
따라서, 본 발명자는 시료 채취의 불편함 없이 차량 주행 기술과 방사능 측정 기술을 조합해 폐쇄된 원전 등과 현장에서 부지에 잔류하고 있는 방사능을 쉽고 간편하게 측정할 수 있는 부지 잔류 방사선 측정 시스템에 대한 연구를 하였다.
대한민국 공개특허 제10-2004-0046784호(2004.06.05)
본 발명은 시료 채취의 불편함 없이 차량 주행 기술과 방사능 측정 기술을 조합해 폐쇄된 원전 등과 현장에서 부지에 잔류하고 있는 방사능을 쉽고 간편하게 측정할 수 있는 부지 잔류 방사선 측정 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템이 측정 부지를 주행하는 주행 차량과; 주행 차량에 탑재되되, 주행 차량의 주행에 따라 측정 부지를 스캔하면서 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능을 측정하는 스캔형 방사능 측정부와; 스캔형 방사능 측정부에 의해 잔류 방사능이 존재하는 측정 시점마다 위치를 측위하는 측위부와; 스캔형 방사능 측정부에 의해 잔류 방사능 측정 시점마다 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터를 측위부에 의해 잔류 방사능 측정 시점마다 측위되는 위치와 연관시켜 저장하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템이 주행 차량에 적어도 하나 탑재되되, 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능의 핵종을 분석하는 핵종 분석부를 더 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템이 주행 차량에 탑재된 핵종 분석부를 핵종 분석 위치로 하강시키는 리프트를 더 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어부가 스캔형 방사능 측정부에 의해 측정되는 잔류 방사능이 기준치 이상일 경우, 핵종 분석부를 핵종 분석 위치로 하강시키도록 리프트를 구동 제어하며, 필요에 따라 핵종 분석부를 주행차량에서 탈착할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 핵종 분석부가 방사선을 쬐면 발광하는 섬광 물질을 사용하여 발광 정도를 PMT(Photo-Multiplier Tube)를 이용해 측정함으로써 방사선의 세기를 검출하는 PVT(PolyVinyl Toluene) 검출기와; 역바이어스로 연결되어 생성된 p-i-n 반도체의 공극에 축적되는 광자(Photon)의 에너지에 비례하는 광전하를 전압으로 검출하여 입자의 에너지를 측정함으로써 핵종을 분석하는 HPGe(High Purity Germanium) 검출기를 포함하며, 위의 두 종류의 검출기로 제한하지 않는다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 스캔형 방사능 측정부가 방사선을 쬐면 발광하는 요오드화나트륨(NaI)을 사용하여 발광 정도를 PMT(Photo-Multiplier Tube)를 이용해 측정함으로써 방사선의 세기를 검출하는 NaI 검출기일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템이 스캔형 방사능 측정부에 의해 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터와, 핵종 분석부에 의해 분석되는 핵종 분석 데이터와, 현장의 작업 영상을 무선 송신하는 무선 통신부를 더 포함한다.
본 발명은 시료 채취의 불편함 없이 차량 주행 기술과 방사능 측정 기술을 조합해 폐쇄된 원전 등과 현장에서 부지에 잔류하고 있는 방사능을 쉽고 간편하게 측정할 수 있으므로, 사용자 편의성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템의 핵종 분석부의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도, 도 2 는 본 발명에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100)은 주행 차량(110)과, 스캔형 방사능 측정부(120)와, 측위부(130)와, 제어부(140)를 포함한다.
주행 차량(110)은 측정 부지를 주행한다. 예컨대, 주행 차량(110)이 본체(111) 양측으로 바퀴(112)가 형성되어 전진 또는 후진 구동될 수 있다. 이 때, 바퀴(112)는 무한궤도일 수 있고, 주행 차량(110)은 유인 주행되도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
스캔형 방사능 측정부(120)는 주행 차량(110)에 탑재되되, 주행 차량의 주행에 따라 측정 부지를 대면적 스캔하면서 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능을 측정한다. 예컨대, 스캔형 방사능 측정부(120)가 방사선을 쬐면 발광하는 요오드화나트륨(NaI)을 사용하여 발광 정도를 PMT(Photo-Multiplier Tube)를 이용해 측정함으로써 방사선의 세기를 검출하는 NaI 검출기일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
측위부(130)는 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 잔류 방사능이 측정되는 잔류 방사능 측정 시점마다 위치를 측위한다. 예컨대, 측위부(130)가 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 GPS(Global Positioning System) 모듈일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제어부(140)는 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 잔류 방사능 측정 시점마다 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터를 측위부(130)에 의해 잔류 방사능 측정 시점마다 측위되는 위치와 연관시켜 저장하도록 제어한다.
이 때, 제어부(140)는 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100) 전반을 제어하는 소프트웨어가 실행되는 마이컴(Micom) 또는 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.
본 발명은 제어부(140)의 제어하에, 주행 차량(110)이 폐쇄된 원전 등과 측정 부지를 주행하면서, 스캔형 방사능 측정부(120)를 통해 측정 부지를 스캔하면서 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능을 측정한다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 시료 채취의 불편함 없이 차량 주행 기술과 방사능 측정 기술을 조합해 폐쇄된 원전 등과 현장에서 부지에 잔류하고 있는 방사능을 쉽고 간편하게 측정할 수 있으므로, 사용자 편의성을 향상할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100)이 핵종 분석부(150)를 더 포함할 수 있다. 핵종 분석부(150)는 주행 차량(110)에 적어도 하나 탑재되되, 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능의 핵종을 분석한다.
도 3 은 본 발명에 따른 부지 잔류 방사선 측정 시스템의 핵종 분석부의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 핵종 분석부(150)가 PVT(PolyVinyl Toluene) 검출기(151)와, HPGe(High Purity Germanium) 검출기(152)를 포함할 수 있다.
PVT(PolyVinyl Toluene) 검출기(151)는 방사선을 쬐면 발광하는 섬광 물질을 사용하여 발광 정도를 PMT(Photo-Multiplier Tube)를 이용해 측정함으로써 방사선의 세기를 검출한다. 예컨대, 방사선을 쬐면 발광하는 섬광(Scintillation) 물질로, 요오드화나트륨(NaI)이 사용될 수 있다.
HPGe(High Purity Germanium) 검출기(152)는 역바이어스로 연결되어 생성된 p-i-n 반도체의 공극에 축적되는 광자(Photon)의 에너지에 비례하는 광전하를 전압으로 검출하여 입자의 에너지를 측정함으로써 핵종 즉, 방사선 종류를 분석한다.
예컨대, 도 3 에 도시한 바와 같이, PVT(PolyVinyl Toluene) 검출기(151) 중앙에 HPGe(High Purity Germanium) 검출기(152)가 수직 방향으로 삽입되는 구조로 핵종 분석부(150)를 구현할 수 있다.
도 3 을 참조해 보면, PVT 검출기(151)는 중앙에 섬광 물질(151a)이 설치되고, 중앙의 섬광 물질(151a) 사방으로 PMT(151b)들이 설치되어, 사방의 PMT(151b)들을 통해 중앙의 섬광 물질(151a)의 발광 정도를 측정하여 방사선의 세기를 검출한다.
한편, HPGe 검출기(152)는 PVT 검출기(151) 중앙의 섬광 물질(151a)의 발광에 의해 발생되는 광자를 축적하는 게르마늄 반도체(152a)와, 게르마늄 반도체(152a)에 의해 축적되는 광자(Photon)의 에너지에 비례하는 광전하를 전압으로 검출하여 입자의 에너지를 측정함으로써 핵종을 분석하는 센싱부(152b)와, 밴드갭(band gap)이 낮은 게르마늄 반도체(152a)를 냉각시켜 누설전류를 줄이는 액화질소 냉각모듈(LNC : Liquid Nitrogen Cryostat)(152c)을 포함한다.
이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 제어부(140)의 제어하에, 주행 차량(110)이 폐쇄된 원전 등과 측정 부지를 주행하면서, 스캔형 방사능 측정부(120)를 통해 측정 부지를 대면적 스캔하면서 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능을 일차적으로 측정하고, 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 존재하는 방사능이 높다고 측정된 지점에서 핵종 분석부(150)를 통해 존재하는 잔류 방사능을 정밀하게 측정하여 핵종을 분석함으로써 부지에 잔류하고 있는 방사능을 보다 정밀하면서도 쉽고 간편하게 측정할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100)이 리프트(160)를 더 포함할 수 있다. 리프트(160)는 주행 차량(110)에 탑재된 핵종 분석부(150)를 핵종 분석 위치로 하강시킨다. 예컨대, 리프트(160)가 무거운 중량의 핵종 분석부(150)를 용이하게 하강시킬 수 있는 유압식으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이 때, 제어부(140)가 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 측정되는 잔류 방사능이 기준치 이상일 경우, 핵종 분석부(150)를 핵종 분석 위치로 하강시키도록 리프트(160)를 구동 제어하도록 구현될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 제어부(140)의 제어하에, 주행 차량(110)이 폐쇄된 원전 등과 측정 부지를 주행하면서, 스캔형 방사능 측정부(120)를 통해 측정 부지를 스캔하면서 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능을 일차적으로 측정하고, 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 존재하는 잔류 방사능이 높다고 측정된 지점에서 리프트(160)를 구동하여 핵종 분석부(150)를 핵종 분석 위치로 하강시켜 존재하는 잔류 방사능을 정밀하게 측정하여 핵종을 분석함으로써 부지에 잔류하고 있는 방사능을 보다 정밀하면서도 쉽고 간편하게 측정할 수 있다.
이 때, 스캔형 방사능 측정부(120)에 의한 방사능 측정 속도보다 핵종 분석부(150)에 의한 핵종 분석 속도가 느리므로, 착탈형으로 구현한 핵종 분석부(150)를 다수개 주행 차량(110)에 탑재하여 잔류 방사능이 기준치 이상인 지점들마다 리프트(160)를 구동하여 핵종 분석부(150)를 주행 차량(110)으로부터 분리시켜 핵종 분석 위치로 떨어뜨려 잔류 방사능이 기준치 이상인 다수의 지점들에 대한 핵종 분석을 수행하고, 추후 다수의 지점들로부터 핵종 분석부(150)를 수거하여 주행 차량(110)에 다시 결합시키도록 구현함으로써 잔류 방사능 스캔 시간과 핵종 분석 시간의 합인 전체적인 측정 시간을 줄이도록 구현할 수도 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100)이 무선 통신부(170)를 더 포함할 수 있다. 무선 통신부(170)는 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터와, 핵종 분석부(150)에 의해 분석되는 핵종 분석 데이터와, 현장의 작업 영상을 무선 송신한다. 이 때, 도면에는 도시하지 않았으나, 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100)이 현장의 작업 영상을 촬영하는 카메라를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 무선 통신부(170)가 데이터 통신망(LTE)을 통해 원격의 컴퓨터(도면 도시 생략)로 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터와, 핵종 분석부(150)에 의해 분석되는 핵종 분석 데이터와, 현자의 작업 영상을 무선 송신하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 부지 잔류 방사선 측정 시스템(100)의 스캔형 방사능 측정부(120)에 의해 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터와, 핵종 분석부(150)에 의해 분석되는 핵종 분석 데이터와 현장의 작업 영상을 원격의 상황실 등에 설치되는 컴퓨터 등과 같은 수집 장치로 무선 송신할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 시료 채취의 불편함 없이 차량 주행 기술과 방사능 측정 기술을 조합해 폐쇄된 원전 등과 현장에서 부지에 잔류하고 있는 방사능을 쉽고 간편하게 측정할 수 있어 사용자 편의성을 향상할 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 방사능을 측정 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 부지 잔류 방사선 측정 시스템
110 : 주행 차량
111 : 본체
112 : 바퀴
120 : 스캔형 방사능 측정부
130 : 측위부
140 : 제어부
150 : 핵종 분석부
151 : PVT 검출기
152 : HPGe 검출기
160 : 리프트
170 : 무선 통신부

Claims (7)

  1. 측정 부지를 주행하는 주행 차량과;
    주행 차량에 탑재되되, 주행 차량의 주행에 따라 측정 부지를 스캔하면서 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능을 측정하는 스캔형 방사능 측정부와;
    스캔형 방사능 측정부에 의해 잔류 방사능이 측정되는 잔류 방사능 측정 시점마다 위치를 측위하는 측위부와;
    주행 차량에 적어도 하나 착탈형으로 탑재되되, 측정 부지에 존재하는 잔류 방사능의 핵종을 분석하는 핵종 분석부와;
    주행 차량에 탑재된 핵종 분석부를 핵종 분석 위치로 하강시켜 분리시키는 리프트와;
    스캔형 방사능 측정부에 의해 잔류 방사능 측정 시점마다 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터를 측위부에 의해 잔류 방사능 측정 시점마다 측위되는 위치와 연관시켜 저장하도록 제어하며, 스캔형 방사능 측정부에 의해 측정되는 잔류 방사능이 기준치 이상일 경우, 핵종 분석부를 핵종 분석 위치로 하강, 분리시키도록 리프트를 구동 제어하여 잔류 방사능 스캔 시간과 핵종 분석 시간의 합인 전체적인 측정 시간을 줄이는 제어부를;
    포함하는 부지 잔류 방사선 측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    핵종 분석부가:
    방사선을 쬐면 발광하는 섬광 물질을 사용하여 발광 정도를 PMT(Photo-Multiplier Tube)를 이용해 측정함으로써 방사선의 세기를 검출하는 PVT(PolyVinyl Toluene) 검출기와;
    역바이어스로 연결되어 생성된 p-i-n 반도체의 공극에 축적되는 광자(Photon)의 에너지에 비례하는 광전하를 전압으로 검출하여 입자의 에너지를 측정함으로써 핵종을 분석하는 HPGe(High Purity Germanium) 검출기를;
    포함하는 부지 잔류 방사선 측정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    스캔형 방사능 측정부가:
    방사선을 쬐면 발광하는 요오드화나트륨(NaI)을 사용하여 발광 정도를 PMT(Photo-Multiplier Tube)를 이용해 측정함으로써 방사선의 세기를 검출하는 NaI 검출기인 부지 잔류 방사선 측정 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    부지 잔류 방사선 측정 시스템이:
    스캔형 방사능 측정부에 의해 측정되는 잔류 방사능 측정 데이터와, 핵종 분석부에 의해 분석되는 핵종 분석 데이터와, 현장의 작업 영상을 무선 송신하는 무선 통신부를;
    더 포함하는 부지 잔류 방사선 측정 시스템.
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