KR102182848B1 - 방사성폐기물의 방사능을 분석하기 위한 방사능 분석 시스템 및 방사능 분석 방법 - Google Patents

방사성폐기물의 방사능을 분석하기 위한 방사능 분석 시스템 및 방사능 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사성폐기물의 방사능을 분석하기 위한 방사능 분석 시스템을 제공한다. 방사능 분석 시스템은 영상 생성부, 픽셀 값 보정부 및 픽셀 값-방사능 환산부를 포함한다. 영상 생성부는 방사성폐기물에서 방사된 특성 X선 또는 감마선에 기초하여, 영상을 생성한다. 픽셀 값 보정부는 교정 선원 및 방사성폐기물의 자가 흡수율을 이용하여, 영상의 픽셀 값들을 보정한다. 픽셀 값-방사능 환산부는 픽셀 값과 방사능 사이의 매칭 정보를 포함하는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 보정된 픽셀 값들에 기초하여 방사성폐기물의 방사능 정보를 획득한다.

Description

방사성폐기물의 방사능을 분석하기 위한 방사능 분석 시스템 및 방사능 분석 방법{RADIOACTIVITY ANALYSIS SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING RADIOACTIVITY OF RADIOACTIVE WASTE}
본 발명은 방사능 분석 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 방사성폐기물의 방사능을 분석하기 위한 방사능 분석 시스템에 관한 것이다.
원자로의 운전이나, 핵연료의 처리, 방사성동위원소의 제조 또는 이용 등에 의해 각종 방사성폐기물이 발생한다. 방사성폐기물은 방사성 물질을 포함하는 폐기물로써, 방사능 농도에 따라 고준위, 중준위, 저준위 및 극저준위 등으로 분류된다. 방사능 농도에 따라 방사성폐기물의 처리 방법 및 비용이 달라지므로, 방사성폐기물은 방사능 농도를 정확하게 측정하는 것이 중요하다.
종래에는, 도 1에 도시된 것처럼, 방사성폐기물(1)을 방사성폐기물 전용 드럼(2)에 넣은 후 드럼(2)의 특정 지점에서의 표면 선량을 검사함으로써, 방사성폐기물(1)의 방사능 준위를 결정하였다. 방사성폐기물의 내부 방사능 균일도가 일정하지 않음에도 불구하고, 종래에는 방사성폐기물의 내부 방사능 균일도가 일정하다는 가정하에 방사능 검사가 수행되었다. 종래 방법에 따르면, 방사성폐기물의 어느 한 부분에 고준위 방사성 물질이 집중 분포되어 있을 경우, 상기 부분만 제거하면 해당 방사성폐기물이 규제 해제 대상이 될 수 있음에도, 규제 대상인 것으로 판단된다. 방사성폐기물 전체를 폐기하기 위해서는 고준위 방사성 물질이 집중 분포된 부분만을 제거하는 것보다 훨씬 많은 비용이 요구되므로, 방사성폐기물의 방사능 농도를 정확하게 분석하는 기술이 요구된다.
본 발명은 상술된 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 방사성폐기물 내부의 방사능 준위를 영역별로 분석하는 방사능 분석 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방사능 분석 시스템은 영상 생성부, 픽셀 값 보정부 및 픽셀 값-방사능 환산부를 포함할 수 있다. 영상 생성부는 방사성폐기물에서 방사된 특성 X선 또는 감마선에 기초하여, 영상을 생성할 수 있다. 픽셀 값 보정부는 교정 선원 및 방사성폐기물의 자가 흡수율을 이용하여, 영상의 픽셀 값들을 보정할 수 있다. 픽셀 값-방사능 환산부는 픽셀 값과 방사능 사이의 매칭 정보를 포함하는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 보정된 픽셀 값들에 기초하여, 방사성폐기물의 방사능 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방사능 분석 방법은 방사능 분석 시스템에 의해, 방사성폐기물에서 방사된 제 1 특성 X선 또는 감마선에 기초하여 제 1 특성 X선 또는 감마선의 세기에 대한 제 1 세기 정보 및 방사성폐기물의 성분에 대한 제 1 성분 정보를 획득하고, 제 1 세기 정보 및 제 1 성분 정보에 기초하여 제 1 영상을 생성하는 단계, 방사능 분석 시스템에 의해, 교정 선원 및 방사성폐기물의 자가 흡수율을 이용하여, 제 1 영상의 제 1 픽셀 값들을 보정하는 단계, 및 방사능 분석 시스템에 의해, 픽셀 값과 방사능 사이의 매칭 정보를 포함하는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 제 1 픽셀 값들에 기초하여, 방사성폐기물의 방사능 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방사능 분석 시스템은 교정 선원, 방사성폐기물의 자가 흡수율 등을 이용하여, 픽셀 값들을 보정함으로써, 보다 정확하게 방사성폐기물 내부의 방사능 정보를 생성할 수 있다. 방사능 분석 시스템은 방사능 정보를 이용하여, 종래의 방법보다 정확하게 방사성폐기물 내부의 방사능 준위를 결정할 수 있다.
도 1은 방사성폐기물의 방사능 농도를 측정하는 종래 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방사능 분석 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 2의 영상 생성부(210)에 의해 생성되는 영상을 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 2의 방사능 측정 시스템(10)이 일 실시 예에 따라 잉곳(5)의 방사능 정보를 얻는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 2의 방사능 측정 시스템(10)이 다른 실시 예에 따라 잉곳(5)의 방사능 정보를 얻는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 도 2의 방사능 측정 시스템(10)이 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 생성하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면 상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 방사성폐기물의 방사능 농도를 측정하는 종래 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
종래 방법에 따르면, 작업자는 방사성폐기물(1)을 방사성폐기물 전용 드럼(2)에 넣은 후 드럼(2)의 특정 지점에서의 표면 선량을 검사함으로써, 방사성폐기물(1)의 방사능 준위를 결정한다. 방사성폐기물(1)의 내부 방사능 균일도가 일정하지 않음에도 불구하고, 종래 방법은 방사성폐기물(1)의 내부 방사능 균일도가 일정하다고 가정한다. 따라서, 종래 방법에 따르면, 방사성폐기물(1)의 방사능 농도가 정확하게 분석될 수 없다.
종래 방법을 따르면, 방사성폐기물(1)을 처리하는데 드는 시간과 비용이 불필요하게 증가하고, 정확하지 않은 정보에 의해 방사성폐기물을 처리하는 작업자의 피폭 선량이 증가하게 되는 경우가 발생한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방사능 분석 시스템을 보여주는 개념도이다.
방사능 분석 시스템(10)은 방사능 측정 장치(100) 및 방사능 분석 장치(200)를 포함할 수 있다.
방사능 측정 장치(100)는 잉곳(5)에 1차 X선을 조사하여, 1차 X선에 의해 잉곳(5)에서 방사되는 2차 X선을 수신 또는 자체적으로 방출되는 감마선을 수신한다. 감마선이 자체적으로 방출된다는 것은 외부로부터 자극이 없어도, 잉곳(5) 또는 방사성 원소의 특성으로 인해 감마선이 방출되는 것을 의미한다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 방사능 측정 장치(100)는 X선 대신 감마선과 같은 방사선을 이용할 수도 있다. 1차 X선은 별도의 방사선 조사 장치로부터 잉곳(5)에 조사되는 방사선을 의미한다. 2차 X선은 1차 X선에 의해 잉곳(5)을 구성하는 원자의 전자가 K, L 각 등의 전자 궤도를 이탈하고 전자가 이탈한 위치에 외각으로부터 전자가 들어옴으로써 발생하는 방사선 또는 잉곳 자체로부터 방출되는 감마선을 의미한다.
잉곳(5)은 방사성폐기물을 용융시켜 굳힌 것이다. 원전 해체시 발생하는 대부분의 방사성폐기물의 물질은 금속이므로 작업자는 파쉐, 탈수, 건조 등을 통해 방사성폐기물의 부피를 감용할 수 있다. 작업자는 유도가열로를 이용하여 방사성폐기물에 대해 용융 작업을 수행할 수 있다. 작업자는 용융 작업을 통해, 방사성폐기물을 녹였다 굳힘으로써 잉곳(5)을 생성할 수 있다. 잉곳(5)은 원통 모양일 수 있으나, 본 발명은 잉곳(5)의 모양 및 형태를 한정하지 않는다.
방사능 측정 장치(100)는 잉곳(5)에서 방사되는 2차 X선 또는 감마선을 수신할 수 있다. 방사능 측정 장치(100)는 수신된 2차 X선 또는 감마선을 방사능 분석 장치(200)로 출력할 수 있다.
방사능 분석 장치(200)는 영상 생성부(210), 픽셀 값 보정부(220) 및 픽셀 값-방사능 환산부(230)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 방사능 분석 장치(200)는 도 2에 도시되지 않은 구성들(예로서, 메모리)을 더 포함하거나, 도 2에 도시된 구성들 중 일부를 포함하지 않을 수도 있다. . 본 명세서에서 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 방사능 분석 장치(200)는 임베디드 보드, 스마트폰, 태블릿 PC, PC, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱, 마이크로 서버 등 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
영상 생성부(210)는 2차 X선 또는 감마선을 이용하여, 2차 X선 또는 감마선의 세기를 나타내는 영상을 생성할 수 있다. 영상 생성부(210)는 역투사(BackProjection, BP), 필터후역투사(Filtered BackProjection, FBP), 기대값 최대화(Expectation-Maximization, EM), OSEM(Optical Soft Edge Matching), MLEM(maximum likelihood expectation maximization) 기법을 이용하여, 영상을 생성할 수 있다.
방사능 측정 장치(100)는 잉곳(5)의 중심축 방향을 따라, 회전하면서, 잉곳(5)으로부터 1차 X선 및/또는 감마선을 수신할 수 있다. 영상 생성부(210)는 잉곳(5)의 중심축 방향을 따라 조사된 1차 X선에 반응하여 방사된 2차 X선 및/또는 잉곳으로부터 방출되는 감마선에 기초하여, 영상들을 생성할 수 있다. 영상들은 각각 잉곳(5)을 중심축 방향으로 분할한 일 부분들에서 방사된 2차 X선 및/또는 감마선의 세기와 관련될 수 있다. 영상 생성부(210)는 분할된 잉곳(5) 각각에 대한 2차 X선 및/또는 감마선의 세기를, 색상, 밝기, 명도 등을 이용하여 나타낼 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 영상 생성부(210)는 다양한 방법으로 잉곳(5)에서 방사되는 2차 X선 및/또는 감마선의 세기를 나타낼 수 있다.
별도의 방사선 조사장치가 잉곳(5) 방사선을 조사하고 방사능 측정 장치(100)가 특정 축을 따라 회전하면서 1차 X선 및/또는 감마선을 수신하는 경우, 영상 생성부(210)는 2차 X선 및/또는 감마선의 세기를 입체적으로 나타내는 3차원 영상을 생성할 수 있다. 다만, 별도의 방사선 조사장치 일 방향을 따라 1차 X선을 잉곳(5)에 연속적으로 조사하지 않는 경우에도, 영상 생성부(210)는 데이터를 가공하여, 3차원 영상을 생성할 수도 있다. 영상 생성부(210)는 3차원 영상을 생성함으로써, 잉곳(5)의 내부 방사능 균일도도 표현할 수 있다.
영상 생성부(210)는 2차 X선 및/또는 감마선의 에너지 스펙트럼을 분석하여, 잉곳(5)을 구성하는 금속 원소에 대한 정보를 획득할 수 있다. 영상 생성부(210)는 금속 원소에 대한 정보, 2차 X선 및/또는 감마선의 세기 등에 기초하여, 영상을 생성할 수 있다.
영상의 픽셀 값들에 대한 정보를 픽셀 값 보정부(220)로 출력할 수 있다. 픽셀 값들은 잉곳(5)의 금속 원소에 대한 정보 및 2차 X선 및/또는 감마선의 세기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 픽셀 값은 영상에서의 위치에 대응하는 잉곳(5)의 일 부분에 대한 정보들을 포함할 수 있다. 픽셀 값은 대응하는 일 부분을 구성하는 금속 원소, 일 부분에서 방사된 X선 및/또는 감마선의 세기 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
픽셀 값 보정부(220)는 영상 생성부(210)로부터 수신된 픽셀 값들을 보정할 수 있다. 픽셀 값 보정부(220)는 교정 선원을 이용하여, 픽셀 값들을 보정할 수 있다. 교정 선원은 감마선을 방출하는 별도의 핵종을 이용하거나 별도의 X선 조사 장치를 이용하여 감마선 및/또는 X선을 방사능 측정 장치(100)에 조사하고, X선 또는 감마선의 세기, 방사능 측정 장치(100)의 측정 오차, 방사능 측정장치(100)에 대한 X선 또는 감마선의 오염도, 방사능 측정 장치(100) 또는 방해물에 의한 X선 또는 감마선이 산란되는 정도의 손실도를 교정하기 위한 방사선 장치일 수 있다.
픽셀 값 보정부(220)는 잉곳(5)의 자가 흡수율(ratio of self-shielding)을 고려하여, 픽셀 값들을 보정할 수 있다. 자가 흡수율은 2차 X선 및/또는 감마선이 잉곳(5) 내의 생성된 위치로부터 잉곳(5)의 표면으로 도달하기까지 잉곳(5)에 흡수되는 정도를 나타낸다. 픽셀 값 보정부(220)는 잉곳(5)의 금속 원소에 대한 정보로부터 잉곳(5)의 자가 흡수율에 대한 정보를 획득할 수 있다.
픽셀 값 보정부(220)에 의해 보정된 픽셀 값들은 2차 X선 및/또는 감마선이 잉곳(5) 내에서 방사될 당시의 세기를 나타낼 수 있다.
픽셀 값 보정부(220)는 보정된 픽셀 값들에 대한 정보를 픽셀 값-방사능 환산부(230)에 출력할 수 있다. 픽셀 값-방사능 환산부(230)는 픽셀 값과 방사능 세기 사이의 매칭 정보를 나타내는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블에 대한 정보를 포함할 수 있다. 픽셀 값-방사능 환산부(230)는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블에 대한 정보를 생성하거나, 사전에 작업자로부터 입력받을 수 있다. 픽셀 값-방사능 환산부(230)가 픽셀 값-방사능 룩업 테이블에 대한 정보를 생성하는 방법은 도 6을 참조하여 자세하게 설명된다.
픽셀 값-방사능 환산부(230)는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 보정된 픽셀 값에 대응하는 방사능에 대한 정보를 얻을 수 있다. 방사능에 대한 정보는 방사능의 종류 및 방사능의 세기에 대한 정보를 포함한다. 방사능 분석 장치(200)는 교정 선원, 잉곳(5)의 성분을 고려한 자가 흡수율 등을 이용하여, 픽셀 값들을 보정함으로써, 보다 정확한 방사능 정보를 생성할 수 있다. 이하, 방사능에 대한 정보는 방사능 정보로도 표현된다. 픽셀 값-방사능 환산부(230)는 잉곳(5)의 방사능을 분석하여, 잉곳(5)의 방사능 준위를 결정할 수 있다. 방사능 분석 장치(200)에 생성된 방사능 정보는 종래의 방법보다 정확하게 잉곳(5) 내부의 방사능 준위를 결정할 수 있다.
영상 생성부(210)는 픽셀 값 보정부(220)로부터 보정된 픽셀 값들에 대한 정보를 수신할 수 있다. 영상 생성부(210)는 보정된 픽셀 값들을 이용하여, 영상을 재구성할 수 있다. 재구성된 영상은 이전 영상보다 잉곳(5)에서 방사되는 X선에 대한 정보를 정확하게 나타낼 수 있다.
이하, 픽셀 값-방사능 환산부(230)가 픽셀 값-방사능 룩업 테이블에 대한 정보를 생성하는 방법이 설명된다. 방사능 분석 장치(200)는 비방사화 금속 원소(예로서, Co, Fe, Ni 등)에서 방사된 특성 X선에 대한 정보를 획득할 수 있다. 특성 X선은 2차 X선으로 표현될 수도 있다. 방사능 분석 장치(200)는 방사능 측정 장치(100)로부터 상기 정보를 획득할 수 있고, 다른 X선 장치로부터 상기 정보를 획득할 수도 있다.
방사능 분석 장치(200)는 영상 생성부(210) 및 픽셀 값 보정부(220)를 이용하여, 비방사화 금속 원소의 특성 X선에 대한 데이터도 보정할 수 있다. 구체적인 동작은 도 6을 참조하여 자세하게 설명된다. 방사능 분석 장치(200)는 비방사화 금속 원소의 방사능에 대한 정보를 사전에 획득할 수 있다. 방사능에 대한 정보는 방사선의 종류, 방사능의 세기 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 픽셀 값-방사능 환산부(230)는 비방사화 금속 원소의 특성 X선에 대한 정보(구체적으로, 픽셀 값) 및 비방사화 금속 원소의 방사능에 대한 정보를 이용하여, 비방사화 금속 원소별로 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 생성할 수 있다. 픽셀 값-방사능 환산부(230)는 잉곳(5)의 금속 원소에 대응하는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 잉곳(5)의 2차 X선을 나타내는 픽셀 값으로부터 잉곳(5) 내부의 방사능에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 3은 도 2의 영상 생성부(210)에 의해 생성되는 영상을 보여주는 개념도이다.
도 2의 방사능 측정 장치(100)로부터 수신되는 2차 X선에 기초하여, 도 2의 영상 생성부(210)는 잉곳(5)의 중심축을 따라, 영상들을 생성할 수 있다. 도 3을 참조하면, 잉곳(5)의 중심축은 z축을 의미한다. 잉곳(5)의 중심축을 따라, 생성된 영상들은 3차원 영상을 구성할 수 있다.
영상 생성부(210)는 영상의 색상, 밝기, 명도 등을 이용하여, 2차 X선의 세기를 나타낼 수 있다. 영상 생성부(210)는 도 2의 픽셀 보정부(220)에서 보정된 픽셀 값들을 이용하여 영상을 재구성할 수 있다. 영상 생성부(210)는 재구성된 영상을 선 프로파일을 통해 분석할 수 있다. 선 프로파일은 파장에 따른 2차 X선 스펙트럼의 강도를 나타내는 곡선일 수 있다. 즉, 영상 생성부(210)는 영상의 색상, 밝기, 명도 등 외에 선 프로파일을 이용하여서, 2차 X선의 세기를 나타낼 수도 있다.
도 4는 도 2의 방사능 측정 시스템(10)이 일 실시 예에 따라 잉곳(5)의 방사능 정보를 얻는 방법을 설명하는 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 2가 함께 참조된다.
S110 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 별도의 X선 또는 감마선을 잉곳에 조사하고 방사능 측정 장치(100)를 이용하여, 잉곳(5)으로부터 방출되는 2차 X선을 수신할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)이 1차 X선에 반응하여 방출한 2차 X선 대신 잉곳(5)이 자체적으로 방출한 감마선을 이용할 수 있다. 이와 관련된 동작은 도 5를 참조하여 설명된다.
S120 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)에서 방사된 2차 X선을 수신할 수 있다.
S130 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 2차 X선을 이용하여, 3차원 영상을 생성할 수 있다. 영상의 각 픽셀은 픽셀에 대응하는 부분에서 방사된 2차 X선의 세기를 나타낼 수 있다.
S140 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 2차 X선의 에너지 스펙트럼을 분석하여, 잉곳(5)의 금속 성분에 대한 정보를 획득할 수 있다. 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)의 금속 성분에 대한 정보를 반영하여, 영상을 생성할 수 있다. 영상은 3차원 영상일 수 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 영상의 각 픽셀은 픽셀에 대응하는 부분을 구성하는 금속 원소에 대한 정보를 포함할 수 있다.
S150 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)의 자가 흡수율을 고려하여, 3차원 영상의 픽셀 값들을 보정할 수 있다. 방사능 측정 시스템(10)은 교정 선원을 이용하여, 3차원 영상의 픽셀 값들을 보정할 수 있다.
S160 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 픽셀 값-방사능 룩업 테이블에 기초하여, 보정된 픽셀 값들에 대응하는 잉곳(5)의 방사능에 대한 정보를 획득할 수 있다.
S170 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)의 방사능을 분석하여, 잉곳(5)의 방사능 준위를 결정할 수 있다. 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5) 내부의 방사능 준위에 대한 정보를 작업자에게 제공할 수 있다.
S180 동작에서, 작업자는 잉곳(5)의 내부 방사능 준위에 따라, 잉곳(5)을 자체 처분하거나 외부로 배출할 수 있다. 또한, 작업자는 방사능 측정 시스템(10)에 제공되는 방사능 준위 정보에 기초하여, 잉곳(5)에서 고준위 방사성 물질이 집중 분포되어 있는 부분만 제거할 수도 있다. 즉, 작업자는 방사능 측정 시스템(10)에 제공되는 방사능 준위 정보에 기초하여, 잉곳(5)을 부분별로 나누어 처리할 수 있다.
도 5는 도 2의 방사능 측정 시스템(10)이 다른 실시 예에 따라 잉곳(5)의 방사능 정보를 얻는 방법을 설명하는 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 2가 함께 참조된다.
S210 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)이 자체적으로 방출한 감마선을 수신할 수 있다.
S220 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 감마선을 이용하여, 3차원 영상을 생성할 수 있다. 영상의 각 픽셀은 픽셀에 대응하는 부분에서 방사된 2차 X선의 세기를 나타낼 수 있다.
S240 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 감마선 에너지 스펙트럼을 분석하여, 잉곳(5)의 금속 성분에 대한 정보를 획득할 수 있다. 방사능 측정 시스템(10)은 잉곳(5)의 금속 성분에 대한 정보를 반영하여, 영상을 생성할 수 있다.
S230 동작 내지 S270 동작은 도 4의 S150 동작 내지 S180 동작과 실질적으로 동일하므로 이하 중복되는 설명은 생략된다.
도 6은 도 2의 방사능 측정 시스템(10)이 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 생성하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 2가 함께 참조된다.
S310 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 비방사화 금속 원소의 특성 X선에 대한 정보를 획득할 수 있다. 방사능 측정 시스템(10)은 특성 X선에 대한 정보를 이용하여, 특성 X선의 세기를 나타내는 영상을 생성할 수 있다. 방사능 측정 시스템(10)은 영상의 픽셀 값들을 획득할 수 있다. 이 경우에는, 방사능 측정 시스템(10)은 특성 X선의 원소에 대한 정보를 사전에 입력 받을 수 있다.
S320 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 교정 선원을 이용하여, 픽셀 값들을 보정할 수 있다.
S330 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 비방사화 금속 원소의 자가 흡수율을 고려하여, 픽셀 값들을 보정할 수 있다.
S340 동작에서, 방사능 측정 시스템(10)은 S330 동작 및 S340 동작에 의해 보정된 픽셀 값들을 이용하여, 비방사화 금속 원소별 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 생성할 수 있다. 픽셀 값-방사능 룩업 테이블은 픽셀 값들과 방사능 세기 간의 매칭 정보를 나타낼 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 방사성폐기물에서 방사된 특성 X선 또는 감마선에 기초하여, 영상을 생성하는 영상 생성부;
    교정 선원 및 상기 방사성폐기물의 자가 흡수율을 이용하여, 상기 영상의 픽셀 값들을 보정하는 픽셀 값 보정부; 및
    픽셀 값과 방사능 사이의 매칭 정보를 포함하는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 보정된 상기 픽셀 값들에 기초하여, 상기 방사성폐기물의 방사능 정보를 획득하는 픽셀 값-방사능 환산부를 포함하는 방사능 분석 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 특성 X선은 상기 방사성폐기물에 조사된 1차 X선에 의해, 상기 방사성 폐기물에서 방사되는 방사선이고,
    상기 감마선은 상기 방사성폐기물이 자체적으로 방사하는 방사선이고,
    특정 축을 따라 상기 특성 X선 또는 상기 감마선을 수신하고, 상기 영상 생성부로 상기 수신된 특성 X선 또는 상기 수신된 감마선을 전송하는 방사능 측정 장치를 더 포함하는 방사능 분석 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 픽셀 값 보정부는 상기 교정 선원을 이용하여, 상기 방사능 측정 장치에 조사된 실험용 특성 X선 또는 실험용 감마선의 세기, 상기 방사능 측정 장치의 측정 오차, 상기 실험용 특성 X선 또는 상기 실험용 감마선의 오염도 및 상기 방사능 측정 장치 또는 방해물에 의한 상기 실험용 특성 X선 또는 상기 실험용 감마선의 손실도 중 적어도 하나와 관련하여 상기 픽셀 값들을 보정하는 방사능 분석 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 생성부는 상기 픽셀 값들이 상기 특성 X선 또는 상기 감마선의 세기에 대한 세기 정보 및 상기 방사성폐기물의 성분에 대한 성분 정보를 포함하도록 상기 영상을 생성하고,
    상기 픽셀 값 보정부는 상기 성분 정보에 기초하여, 상기 방사성폐기물의 상기 성분에 대응하는 상기 자가 흡수율을 이용하는 방사능 분석 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 생성부는 역투사(BackProjection, BP), 필터후역투사(Filtered BackProjection, FBP), 기대값 최대화(Expectation-Maximization, EM), OSEM(Optical Soft Edge Matching), MLEM(maximum likelihood expectation maximization) 기법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 영상을 생성하는 방사능 분석 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 생성부는 상기 보정된 픽셀 값들에 기초하여, 상기 영상을 재구성하고,
    상기 재구성된 영상은 상기 특성 X선 또는 상기 감마선이 상기 방사성폐기물 내부에서 방사될 당시의 세기를 나타내는 방사능 분석 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 값 보정부는 상기 자가 흡수율을 이용하여, 상기 픽셀 값들이 나타내는 상기 특성 X선 또는 상기 감마선의 세기가 상기 특성 X선 또는 상기 감마선이 상기 방사성폐기물에서 방사될 당시의 세기에 근접하도록 상기 픽셀 값들을 보정하고,
    상기 자가 흡수율은 상기 특성 X선 또는 상기 감마선이 생성된 상기 방사성폐기물 내부의 위치로부터 상기 방사성폐기물의 표면으로 도달할 때까지, 상기 방사성폐기물에 흡수되는 정도를 나타내는 방사능 분석 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 생성부는 상기 영상의 색상, 밝기, 명도 중 적어도 하나에 의해 상기 특성 X선 또는 상기 감마선의 세기가 나타나도록 상기 영상을 생성하는 방사능 분석 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 값-방사능 환산부는 상기 방사능 정보에 기초하여, 상기 방사성폐기물의 부분별 방사능 준위를 결정하고,
    상기 방사능 정보는 상기 방사성폐기물의 방사능의 종류 및 세기에 대한 정보를 포함하는 방사능 분석 시스템.
  10. 방사능 분석 시스템에 의해, 방사성폐기물에서 방사된 제 1 특성 X선 또는 감마선에 기초하여 상기 제 1 특성 X선의 또는 상기 감마선 세기에 대한 제 1 세기 정보 및 상기 방사성폐기물의 성분에 대한 제 1 성분 정보를 획득하고, 상기 제 1 세기 정보 및 상기 제 1 성분 정보에 기초하여 제 1 영상을 생성하는 단계;
    상기 방사능 분석 시스템에 의해, 교정 선원 및 상기 방사성폐기물의 자가 흡수율을 이용하여, 상기 제 1 영상의 제 1 픽셀 값들을 보정하는 단계; 및
    상기 방사능 분석 시스템에 의해, 픽셀 값과 방사능 사이의 매칭 정보를 포함하는 픽셀 값-방사능 룩업 테이블을 이용하여, 상기 제 1 픽셀 값들에 기초하여, 상기 방사성폐기물의 방사능 정보를 획득하는 단계를 포함하는 방사능 분석 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 방사능 분석 시스템에 의해, 상기 방사성폐기물의 상기 성분에 대응하는 비방사화 금속 원소에서 방사된 제 2 특성 X선에 기초하여, 상기 제 2 특성 X선의 세기에 대한 제 2 세기 정보를 획득하고, 상기 제 2 세기 정보에 기초하여 제 2 영상을 생성하는 단계;
    상기 방사능 분석 시스템에 의해, 교정 선원 및 상기 비방사화 금속 원소의 자가 흡수율을 이용하여, 상기 제 2 영상의 제 2 픽셀 값들을 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 제 2 픽셀 값들과 상기 비방사화 금속 원소의 방사능 정보에 기초하여, 상기 보정된 제 2 픽셀 값들과 상기 비방사화 금속 원소의 방사능 사이의 매칭 정보를 포함하는 상기 픽셀 값-방사능 룩업 테이블 생성하는 단계를 더 포함하는 방사능 분석 방법.
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