KR102309550B1 - Beta nuclide measuring system and method considering beta nuclide characteristic - Google Patents

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KR102309550B1 KR1020190134929A KR20190134929A KR102309550B1 KR 102309550 B1 KR102309550 B1 KR 102309550B1 KR 1020190134929 A KR1020190134929 A KR 1020190134929A KR 20190134929 A KR20190134929 A KR 20190134929A KR 102309550 B1 KR102309550 B1 KR 102309550B1
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배준우
이욱제
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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은 수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집하는 방사물 수집부, 상기 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 상기 측정대상 베타 핵종을 분리하는 측정대상 분리부, 상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 에너지 측정부를 포함하여 측정하고자 하는 베타 핵종의 특성을 고려하여 측정 조건을 상이하게 함으로써 보다 신뢰도 높은 측정이 가능한 효과를 가진다.The present invention is a radiation collection unit that collects liquid radiation from an underwater site, and performs a pretreatment considering the type of a beta nuclide to be measured on the collected liquid radiation, and from the collected liquid radiation To measure including a measurement target separation unit for separating the measurement target beta nuclide, and an energy measurement unit for measuring the radioactivity of the measurement target beta nuclide through control of the amplification degree of the main amplifier according to the emission energy size of the separated measurement target beta nuclide By differentiating the measurement conditions in consideration of the characteristics of the beta nuclide, more reliable measurement is possible.

Description

베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템 및 방법{Beta nuclide measuring system and method considering beta nuclide characteristic}Beta nuclide measuring system and method considering beta nuclide characteristic}

본 발명은 베타 핵종 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체성 방사물 내의 베타 핵종들의 각 특성을 고려하여 보다 신뢰도 높은 베타 핵종을 측정하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a beta nuclide measurement technology, and more particularly, to a beta nuclide measurement system and method in consideration of the beta nuclide characteristic for measuring a more reliable beta nuclide in consideration of each characteristic of the beta nuclide in liquid radiation. .

베타선은 매질을 통과하면서 그 에너지를 잃기 때문에 매질 내의 이동거리가 한정적이라고 할 수 있다. 이 때 베타선이 매질 내에서 이동하는 거리를 비정이라 하는데, 일반적으로 물 시료 내의 베타 핵종의 경우 짧은 비정을 가져 이를 측정하기에는 어려운 한계점이 있다.Because beta rays lose their energy as they pass through the medium, it can be said that the movement distance within the medium is limited. At this time, the distance that beta-rays travel in the medium is called amorphous. In general, beta-nuclides in a water sample have short irregularities, making it difficult to measure them.

기존의 물 시료 내의 베타 핵종을 측정하는 방법은 물 시료를 채취한 후 물리적, 화학적 전처리를 통해 시료를 측정 가능한 상태로 준비, 즉 전처리를 한다. 전처리된 물 시료에 액체섬광체를 투입한 후, 액체섬광계수기 또는 저준위베타계측기 등을 통해 베타 핵종을 측정한다.In the existing method of measuring beta nuclides in a water sample, the sample is prepared in a measurable state through physical and chemical pretreatment after collecting the water sample, that is, pretreatment is performed. After putting the liquid scintillator into the pretreated water sample, measure the beta-nuclide through a liquid scintillation counter or low-level beta meter.

다만, 이러한 방법은 전처리 과정에서 2차 폐기물이 발생한다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 시료채취, 전처리, 측정 및 분석의 과정 동안 많은 시간과 비용, 그리고 인력이 소모되는 한계점을 가지고 있다.However, this method has a problem that secondary waste is generated in the pretreatment process. In addition, it has a limitation in that a lot of time, money, and manpower are consumed during the process of sampling, pre-processing, measurement and analysis.

이에 물 시료 내의 베타 핵종을 측정하는 데에 있어서, 화학적 전처리에 의한 2차 폐기물 발생을 최소화하고 실시간으로도 측정할 수 있는 기술을 개발할 필요성이 있다.Accordingly, in measuring beta nuclides in a water sample, there is a need to develop a technology capable of minimizing the generation of secondary waste due to chemical pretreatment and measuring in real time.

일본공개특허공보 제1995-113872호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1995-113872

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 측정하고자 하는 베타 핵종의 특성을 고려하여 측정 조건을 상이하게 함으로써 보다 신뢰도 높은 측정이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been proposed in consideration of the above matters, and an object of the present invention is to enable a more reliable measurement by different measurement conditions in consideration of the characteristics of a beta nuclide to be measured.

또한, 본 발명은 단순한 계측시스템의 효율 증가가 아닌, 핵종을 분리하여 측정할 수 있는 전처리를 통해 측정대상별 맞춤형 측정 기술을 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is not to simply increase the efficiency of a measurement system, but to implement a customized measurement technology for each measurement target through pre-processing that can separate and measure nuclides.

또한, 본 발명은 물 시료뿐만 아니라, 해수에도 적용 가능한 전처리 기술을 통해 삼중수소만의 영향을 측정 할 수 있는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to be able to measure the effect of only tritium through a pretreatment technique applicable to seawater as well as water samples.

또한, 본 발명은 저에너지 베타 핵종, 특히 삼중수소를 효과적으로 검출하기 위하여 초순수제조장치인 전처리 장비 도입을 통해 삼중수소를 분리하고, 저에너지 베타 핵종의 측정을 위한 측정 장비 중 주증폭기의 증폭도를 조정하여 배경방사능 대비 방사성 핵종의 측정을 효율적으로 수행하도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention separates tritium through the introduction of pre-treatment equipment, which is an ultrapure water production device, in order to effectively detect low-energy beta nuclides, particularly tritium, and adjusts the amplification degree of the main amplifier among measuring equipment for the measurement of low-energy beta nuclides. It aims to efficiently perform the measurement of radionuclides versus radioactivity.

또한, 본 발명은 MF 필터, AC 필터, RO 멤브레인 필터, 초순수용 혼상식 이온교환수지, 0.2

Figure 112019110252847-pat00001
m 필터를 사용하여 순수를 제조할 수 있는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is an MF filter, AC filter, RO membrane filter, mixed bed ion exchange resin for ultrapure water, 0.2
Figure 112019110252847-pat00001
It aims to be able to manufacture pure water using the m filter.

또한, 본 발명은 원자력시설의 물 시료 또는 원전해체 부지의 지하수 등의 적용을 통해 방사선학적 안전성 확보의 수단으로 사용이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to make it possible to use it as a means of securing radiological safety by applying a water sample of a nuclear facility or groundwater of a nuclear power plant decommissioning site.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템은 수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집하는 방사물 수집부, 상기 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 상기 측정대상 베타 핵종을 분리하는 측정대상 분리부, 상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 에너지 측정부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the beta nuclide measurement system in consideration of the beta nuclide characteristics according to the technical idea of the present invention is a radiation collection unit that collects liquid radiation from an underwater field, and the collected liquid radiation is A measurement target separation unit that separates the measurement target beta nuclide from the collected liquid radiation by performing pre-treatment in consideration of the type of the measurement target beta nuclide, and the main amplifier according to the emission energy size of the separated measurement target beta nuclide It may include an energy measuring unit for measuring the radioactivity of the beta nuclide to be measured by adjusting the amplification degree.

상기 측정대상 분리부는 상기 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우, 상기 수집된 액체성 방사물에 대해 물리적 필터링을 수행하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 전베타를 분리할 수 있다.When the measurement target beta nuclide is total beta, the measurement target separation unit may perform physical filtering on the collected liquid radiation to perform pretreatment, and then separate all beta from the collected liquid radiation. .

상기 측정대상 분리부는 상기 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우, 상기 수집된 액체성 방사물 내의 부유입자를 제거하는 부유입자 제거부, 상기 부유입자가 제거된 액체성 방사물 내의 잔류염소 및 유기물을 제거하는 잔류염소 및 유기물 제거부, 상기 잔류염소 및 유기물이 제거된 액체성 방사물 내의 금속이온 및 염분을 제거하는 금속이온 및 염분 제거부, 상기 금속이온 및 염분이 제거된 액체성 방사물 내의 잔류이온을 제거하는 잔류이온 제거부, 상기 잔류이온이 제거된 액체성 방사물 내의 미생물 및 입자를 제거하는 미생물 및 입자 제거부를 포함하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 삼중수소를 분리할 수 있다.The measurement target separation unit, when the measurement target beta nuclide is tritium, a suspended particle removal unit for removing suspended particles in the collected liquid emission, residual chlorine and organic matter in the liquid emission from which the suspended particles are removed Residual chlorine and organic matter removal unit to remove, metal ion and salt removal unit for removing metal ions and salt in the liquid emission from which the residual chlorine and organic matter are removed, Residual in the liquid emission from which the metal ions and salt are removed After pretreatment including a residual ion removal unit for removing ions, a microorganism and particle removal unit for removing microorganisms and particles in the liquid radiation from which the residual ions are removed, tritium is separated from the collected liquid radiation can do.

이 때 상기 부유입자 제거부는 MF 필터(Micro Filteration)이고, 상기 잔류염소 및 유기물 제거부는 AC 필터(Activated Carbon)이고, 상기 금속이온 및 염분 제거부는 RO 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Membrane)이고, 상기 잔류이온 제거부는 초순수용 혼상식 이온교환수지이며, 상기 미생물 및 입자 제거부는 0.2

Figure 112019110252847-pat00002
m 필터라 할 수 있다.At this time, the suspended particle removal unit is an MF filter (Micro Filteration), the residual chlorine and organic matter removal unit is an AC filter (Activated Carbon), and the metal ion and salt removal unit is an RO membrane filter (Reverse Osmosis Membrane), and the residual ions The removal unit is a mixed bed ion exchange resin for ultrapure water, and the microorganism and particle removal unit is 0.2
Figure 112019110252847-pat00002
m filter.

상기 에너지 측정부는 상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지가 배경방사능 영향에 의한 손실이 최소화되도록 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.The energy measuring unit may measure the radioactivity of the target beta nuclide by adjusting the amplification degree of the main amplifier so that the loss due to the background radiation effect of the separated emission energy of the beta nuclide to be measured is minimized.

상기 에너지 측정부는 아래 수학식 1로 표현되는 주증폭기 증폭도 조절식에 따라 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.The energy measuring unit may measure the radioactivity of the beta nuclide to be measured by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the main amplifier amplification degree adjustment equation expressed by Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112019110252847-pat00003
Figure 112019110252847-pat00003

(

Figure 112019110252847-pat00004
: 계측 효율도(%), T: 배경방사능과 샘플 측정시간(sec), MDA: 측정대상 베타 핵종의 최소검출농도(Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00005
: 샘플질량(g),
Figure 112019110252847-pat00006
: 배경방사능 계수율(cps))(
Figure 112019110252847-pat00004
: Measurement efficiency (%), T: Background activity and sample measurement time (sec), MDA: Minimum detected concentration of beta nuclides to be measured (Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00005
: sample mass (g),
Figure 112019110252847-pat00006
: Background radiation counting rate (cps))

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법은 방사물 수집부에서 수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집하는 방사물 수집단계, 측정대상 분리부에서 상기 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 상기 측정대상 베타 핵종을 분리하는 측정대상 분리단계, 상기 에너지 측정부에서 상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 에너지 측정단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the beta nuclide measurement method considering the beta nuclide characteristics according to the technical idea of the present invention is a radiation collection step of collecting liquid radiation from an underwater field in the radiation collection unit, and in the measurement target separation unit A measurement target separation step of separating the measurement target beta nuclide from the collected liquid radiation by performing a pre-treatment in consideration of the type of the measurement target beta nuclide on the collected liquid radiation; It may include an energy measuring step of measuring the radioactivity of the beta nuclide to be measured by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the emission energy size of the separated beta nuclide to be measured.

상기 측정대상 분리단계는 상기 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우, 상기 수집된 액체성 방사물에 대해 물리적 필터링을 수행하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 전베타를 분리할 수 있다.In the step of separating the measurement target, when the target beta nuclide is all beta, physical filtering is performed on the collected liquid radiation to perform pretreatment, and then the total beta can be separated from the collected liquid radiation. have.

상기 측정대상 분리단계는 상기 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우, 부유입자 제거부에서 상기 수집된 액체성 방사물 내의 부유입자를 제거하는 부유입자 제거단계, 잔류염소 및 유기물 제거부에서 상기 부유입자가 제거된 액체성 방사물 내의 잔류염소 및 유기물을 제거하는 잔류염소 및 유기물 제거단계, 금속이온 및 염분 제거부에서 상기 잔류염소 및 유기물이 제거된 액체성 방사물 내의 금속이온 및 염분을 제거하는 금속이온 및 염분 제거단계, 잔류이온 제거부에서 상기 금속이온 및 염분이 제거된 액체성 방사물 내의 잔류이온을 제거하는 잔류이온 제거단계, 미생물 및 입자 제거부에서 상기 잔류이온이 제거된 액체성 방사물 내의 미생물 및 입자를 제거하는 미생물 및 입자 제거단계를 포함하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 삼중수소를 분리할 수 있다.In the measurement target separation step, when the measurement target beta nuclide is tritium, the suspended particle removal step of removing the suspended particles in the collected liquid radiation in the suspended particle removal unit, the suspended particles in the residual chlorine and organic matter removal unit Residual chlorine and organic matter removal step of removing residual chlorine and organic matter in the liquid emission from which has been removed, and a metal ion and salt removing unit for removing metal ions and salt in the liquid emission from which the residual chlorine and organic matter are removed Ion and salt removal step, residual ion removal step of removing residual ions in the liquid radiation from which the metal ions and salt are removed by the residual ion removal unit, the liquid radiation from which the residual ions are removed by the microorganism and particle removal unit After pre-treatment, including a step of removing microorganisms and particles to remove microorganisms and particles within, tritium may be separated from the collected liquid emission.

이 때 상기 부유입자 제거부는 MF 필터(Micro Filteration)이고, 상기 잔류염소 및 유기물 제거부는 AC 필터(Activated Carbon)이고, 상기 금속이온 및 염분 제거부는 RO 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Membrane)이고, 상기 잔류이온 제거부는 초순수용 혼상식 이온교환수지이며, 상기 미생물 및 입자 제거부는 0.2

Figure 112019110252847-pat00007
m 필터라 할 수 있다.At this time, the suspended particle removal unit is an MF filter (Micro Filteration), the residual chlorine and organic matter removal unit is an AC filter (Activated Carbon), and the metal ion and salt removal unit is an RO membrane filter (Reverse Osmosis Membrane), and the residual ions The removal unit is a mixed bed ion exchange resin for ultrapure water, and the microorganism and particle removal unit is 0.2
Figure 112019110252847-pat00007
m filter.

상기 에너지 측정단계는 상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지가 배경방사능 영향에 의한 손실이 최소화되도록 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.In the energy measuring step, the radioactivity of the target beta nuclide may be measured by adjusting the amplification degree of the main amplifier so that the loss due to the influence of background radiation is minimized in the emission energy of the separated beta nuclide to be measured.

상기 에너지 측정단계는 아래 수학식 1로 표현되는 주증폭기 증폭도 조절식에 따라 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.In the energy measuring step, the radioactivity of the beta nuclide to be measured may be measured by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the main amplifier amplification degree adjustment equation expressed by Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112019110252847-pat00008
Figure 112019110252847-pat00008

(

Figure 112019110252847-pat00009
: 계측 효율도(%), T: 배경방사능과 샘플 측정시간(sec), MDA: 측정대상 베타 핵종의 최소검출농도(Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00010
: 샘플질량(g),
Figure 112019110252847-pat00011
: 배경방사능 계수율(cps))(
Figure 112019110252847-pat00009
: Measurement efficiency (%), T: Background activity and sample measurement time (sec), MDA: Minimum detected concentration of beta nuclides to be measured (Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00010
: sample mass (g),
Figure 112019110252847-pat00011
: Background radiation counting rate (cps))

이상에서 설명한 바와 같은 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템 및 방법에 따르면, According to the beta-nuclide measurement system and method in consideration of the beta-nuclide characteristics as described above,

첫째, 본 발명은 측정하고자 하는 베타 핵종의 특성을 고려하여 측정 조건을 상이하게 함으로써 보다 신뢰도 높은 측정이 가능한 효과를 가진다.First, the present invention has the effect of enabling more reliable measurement by making different measurement conditions in consideration of the characteristics of the beta nuclide to be measured.

둘째, 본 발명은 단순한 계측시스템의 효율 증가가 아닌, 핵종을 분리하여 측정할 수 있는 전처리를 통해 측정대상별 맞춤형 측정 기술을 구현할 수 있는 효과를 가진다.Second, the present invention has the effect of realizing customized measurement technology for each measurement target through pre-processing capable of separating and measuring nuclides, rather than simply increasing the efficiency of the measurement system.

셋째, 본 발명은 물 시료뿐만 아니라, 해수에도 적용 가능한 전처리 기술을 통해 삼중수소만의 영향을 측정할 수 있는 효과를 가진다.Third, the present invention has the effect of measuring the effect of only tritium through a pretreatment technique applicable to seawater as well as water samples.

넷째, 본 발명은 저에너지 베타 핵종, 특히 삼중수소를 효과적으로 검출하기 위하여 초순수제조장치인 전처리 장비 도입을 통해 삼중수소를 분리하고, 저에너지 베타 핵종의 측정을 위한 측정 장비 중 주증폭기의 증폭도를 조정하여 배경방사능 대비 방사성 핵종의 측정을 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 가진다.Fourth, the present invention separates tritium through the introduction of pre-treatment equipment, which is an ultrapure water production device, in order to effectively detect low-energy beta nuclides, particularly tritium, and adjusts the amplification degree of the main amplifier among measuring equipment for measuring low-energy beta nuclides. It has the effect of efficiently performing the measurement of radionuclides versus radioactivity.

다섯째, 본 발명은 MF 필터, AC 필터, RO 멤브레인 필터, 초순수용 혼상식 이온교환수지, 0.2

Figure 112019110252847-pat00012
m 필터를 사용하여 순수를 제조할 수 있는 효과를 가진다.Fifth, the present invention is an MF filter, AC filter, RO membrane filter, mixed bed ion exchange resin for ultrapure water, 0.2
Figure 112019110252847-pat00012
It has the effect of producing pure water using the m filter.

여섯째, 본 발명은 원자력시설의 물 시료 또는 원전해체 부지의 지하수 등의 적용을 통해 방사선학적 안전성 확보의 수단으로 사용이 가능한 효과를 가진다.Sixth, the present invention has the effect that it can be used as a means of securing radiological safety through the application of a water sample of a nuclear facility or groundwater of a nuclear power plant decommissioning site.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 따른 측정대상 분리부(200)를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 삼중수소 분리를 위한 초순수 제조 장치의 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 도 4에 따른 측정대상 분리단계(S200)를 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 주증폭기의 증폭도를 변화시키며 측정한 신호의 결과를 나타낸 도면.
1 is a block diagram showing a beta-nuclide measuring system in consideration of the beta-nuclide characteristics according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the measurement target separation unit 200 according to FIG. 1 .
Figure 3 is a flow chart of the ultrapure water production apparatus for the separation of tritium according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for measuring beta-nuclide in consideration of the characteristic of beta-nuclide according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a measurement target separation step (S200) according to FIG. 4 .
6 is a view showing the results of signals measured while changing the amplification degree of the main amplifier according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명의 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야할 것이다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims are based on the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted with the corresponding meaning and concept. In addition, it should be noted that, when it is determined that the detailed description of known functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof is omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a beta-nuclide measuring system in consideration of the beta-nuclide characteristics according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템은 크게 방사물 수집부(100), 측정대상 분리부(200) 및 에너지 측정부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the beta-nuclide measurement system in consideration of the beta-nuclide characteristic according to an embodiment of the present invention may largely include a radiation collection unit 100 , a measurement target separation unit 200 , and an energy measurement unit 300 . have.

방사물 수집부(100)는 수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집할 수 있다. 이는 측정하고자 하는 측정대상 베타 핵종이 포함된 시료를 수집하는 것으로서, 샘플링을 위한 구성요소라 할 수 있다.The radiation collection unit 100 may collect liquid radiation from the underwater field. This is to collect a sample containing the beta nuclide to be measured, and it can be said to be a component for sampling.

이 때 수집하는 방사성 오염이 예상되는 물은 원자력 시설 주변의 지하수 및 해수에 방사성 오염 물질 이외에 다양한 물질이 존재하는 것을 고려하여, 측정대상 방사물을 액체성 방사물로 한정할 수 있다.Considering the presence of various substances other than radioactive pollutants in the groundwater and seawater around nuclear facilities, the collected water, which is expected to be radioactively contaminated, may limit the radiation to be measured as liquid radiation.

측정대상 분리부(200)는 방사물 수집부(100)로부터 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 방사물 수집부(100)로부터 측정대상 베타 핵종을 분리할 수 있다. 이는 측정하고자 하는 베타 핵종의 특성을 고려하여 측정 조건을 상이하게 함으로써 보다 신뢰도 높은 측정이 가능하도록 하는 구성요소라 할 수 있다.The measurement target separation unit 200 performs pre-processing in consideration of the type of the measurement target beta nuclide on the liquid radiation collected from the radiation collection unit 100 , and collects the measurement target beta nuclide from the radiation collection unit 100 . can be separated. This can be said to be a component that enables more reliable measurement by different measurement conditions in consideration of the characteristics of the beta nuclide to be measured.

보다 상세하게, 측정대상 분리부(200)는 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우, 방사물 수집부(100)로부터 수집된 액체성 방사물에 대해 물리적 필터링을 수행하여 전처리를 한 후 수집된 액체성 방사물로부터 전베타를 분리할 수 있다. 이는 방사물 수집부(100)로부터 수집된 액체성 방사물 내의 부유물질과 유기물질을 제거하기 위한 특징이라 할 수 있다.In more detail, the measurement target separation unit 200 performs physical filtering on the liquid radiation collected from the radiation collection unit 100 and performs pretreatment on the liquid collected from the radiation collection unit 100 when the target beta nuclide is pre-beta. Total beta can be isolated from sexual emissions. This can be said to be a feature for removing suspended matter and organic matter in the liquid radiation collected from the radiation collection unit 100 .

측정대상 분리부(200)는 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우, 물리적인 거름 작용으로만 전처리를 할 수 있다.The measurement target separation unit 200 may pre-process only by physical fertilization when the measurement target beta nuclide is pre-beta.

액체성 방사물, 이를테면 지하수와 같은 방사물에는 녹찌꺼기, 부유물, 유기물질, 중금속, 미생물, 이온성 물질 등 다양한 성분들이 포함되어있을 수 있다. 미생물의 경우 진정세균, 고세균, 균류 등이 있으며, 플랑크톤의 경우 식물플랑크톤, 동물플랑크톤, 원생생물, 미세조류 등이 있을 수 있다. 부유물질의 경우 액체 속에서 미세한 입자의 형태로 존재하는 고체상 물질로서, 자연수에서는 주로 점토광물에 의해 발생하는 입경 2mm 이하의 작은 입자로 물에 용해되지 않고 부유하는 물질로 정의할 수 있다.Liquid radiation, for example, radiation such as groundwater, may contain various components such as rust residues, suspended solids, organic materials, heavy metals, microorganisms, and ionic materials. In the case of microorganisms, there may be eubacteria, archaea, and fungi, and in the case of plankton, there may be phytoplankton, zooplankton, protists, microalgae, and the like. Suspended substances are solid substances that exist in the form of fine particles in a liquid. In natural water, they are small particles with a particle diameter of 2 mm or less that are mainly generated by clay minerals and can be defined as substances that do not dissolve in water and float.

이러한 액체성 방사물 내의 전베타 측정을 위해서는, 액체 속의 부유물질과 유기물질 제거에 초점을 두고 전처리를 할 수 있다. 이렇게 전처리된 액체성 방사물은 검출시스템에서 주증폭기의 효율을 최대(이 때, 계측 시스템의 효율 증가 목적이라기보다는 적절한 증폭도 적용)로 함으로써, 빠른 시간동안 방사능을 측정할 수 있다.In order to measure the total beta in the liquid emission, pretreatment can be performed focusing on the removal of suspended matter and organic matter in the liquid. This pre-treated liquid radiation can measure radioactivity in a short time by maximizing the efficiency of the main amplifier in the detection system (at this time, applying appropriate amplification rather than increasing the efficiency of the measurement system).

한편, 측정대상 분리부(200)는 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우, 도 2 및 도 3을 참조할 수 있다.Meanwhile, the measurement target separation unit 200 may refer to FIGS. 2 and 3 when the measurement target beta nuclide is tritium.

도 2는 도 1에 따른 측정대상 분리부(200)를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 삼중수소 분리를 위한 초순수 제조 장치의 흐름도이다.2 is a block diagram illustrating the measurement target separation unit 200 according to FIG. 1 , and FIG. 3 is a flowchart of an ultrapure water production apparatus for tritium separation according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우, 측정대상 분리부(200)는 부유입자 제거부(210), 잔류염소 및 유기물 제거부(230), 금속이온 및 염분 제거부(250), 잔류이온 제거부(270), 미생물 및 입자 제거부(290)를 포함하여 방사물 수집부(100)로부터 수집된 액체성 방사물을 전처리한 후, 방사물 수집부(100)로부터 수집된 액체성 방사물로부터 삼중수소를 분리할 수 있다.As shown in FIG. 2 , when the beta nuclide to be measured is tritium, the measurement target separation unit 200 includes a suspended particle removal unit 210 , a residual chlorine and organic matter removal unit 230 , and a metal ion and salt removal unit. After pre-processing the liquid radiation collected from the radiation collection unit 100 including the 250 , the residual ion removal unit 270 , and the microorganism and particle removal unit 290 , the radiation collection unit 100 . Tritium can be separated from the collected liquid emissions.

베타선은 에너지에 따라 투과할 수 있는 매질의 두께가 달라질 수 있다. 특히 에너지가 매우 낮은 삼중수소의 경우, 방출하는 베타선의 최대에너지가 18.6keV이며, 최대 에너지에서의 대기 중 비정이 약 10mm, 평균에너지인 5.7keV에서는 수 mm에 불과하다. 이러한 삼중수소가 다른 핵종과 혼합이 되어있는 상태에서는 삼중수소의 영향을 평가하기에는 어려운 한계점이 있다.Beta-rays may have a different thickness of a permeable medium depending on their energy. In particular, in the case of tritium, which has a very low energy, the maximum energy of the emitted beta-ray is 18.6 keV, and the specificity in the atmosphere at the maximum energy is about 10 mm, and at the average energy of 5.7 keV, it is only a few mm. In a state where such tritium is mixed with other nuclides, it is difficult to evaluate the effect of tritium.

이에 삼중수소를 다른 핵종과 분리하는 것은 계측의 측면에서 이롭기 때문에, 2차 폐기물이 발생하는 화학적인 방법이 아닌 멤브레인 및 역삼투 등의 필터 적용을 통해 순수한 물 시료를 얻어낼 수 있는 정수 시스템으로 삼중수소만 분리하는 작업이 필요할 수 있다.Therefore, since separating tritium from other nuclides is beneficial in terms of measurement, it is a water purification system that can obtain pure water samples through the application of filters such as membranes and reverse osmosis, rather than chemical methods that generate secondary waste. It may be necessary to separate only the tritium.

또한, 원자력 시설 주변의 지하수 및 해수에는 방사성 오염 물질 이외에 다양한 물질이 존재한다. 이러한 물질들은 물 시료와 섬광체가 직접 닿는 검출부 안에서 부식 및 산화를 일으켜 내구성에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 방사능 분석에 대하여 광학적인 효율의 감소를 야기시킬 수 있다. 이에 극도로 짧은 비정을 가지고 있는 삼중수소의 경우, 불순물을 제거한 후 따로 분리하여 측정을 수행하는 것이 효율적이라 할 수 있다.In addition, various substances other than radioactive contaminants exist in the groundwater and seawater around nuclear facilities. These substances may adversely affect durability by causing corrosion and oxidation in the detection part where the water sample and the scintillator are in direct contact. It can also cause a decrease in optical efficiency for radioactivity analysis. Accordingly, in the case of tritium having an extremely short amorphous crystal, it can be said that it is efficient to separate and measure after removing impurities.

또한, 원자력 발전소의 가동을 위해서는 필연적으로 많은 양의 냉각수를 필요로 하게 되며, 발전소 운용의 산물로 필수 불가결하게 온배수를 주변 해역으로 방출하게 된다. 이에 해수에는 다양한 미생물과 염분들이 존재할 수 있다. 해조류의 경우, 대형해조류(홍조류, 녹조류, 갈조류), 염생식물, 해산현화식물이 존재할 수 있다. 해양플랑크톤의 경우, 식물플랑크톤, 동물플랑크톤, 원생생물, 해산현화식물이 존재할 수 있다. 해양미생물의 경우, 진정세균, 고세균, 균류 등의 존재하며 기타 부유물질 등이 존재할 수 있다. 염분의 경우, 이온의 농도가 100ppm 이상인 것을 주요이온으로 정의하여,

Figure 112019110252847-pat00013
을 고려할 수 있다.In addition, a large amount of cooling water is inevitably required for the operation of a nuclear power plant, and hot wastewater is inevitably discharged into the surrounding sea as a product of the operation of the power plant. Accordingly, various microorganisms and salts may exist in seawater. In the case of seaweed, macroalgae (red algae, green algae, brown algae), halophytes, and seaweed plants may exist. In the case of marine plankton, phytoplankton, zooplankton, protists, and sea flowering plants may exist. In the case of marine microorganisms, eubacteria, archaea, fungi, etc. exist, and other suspended substances may exist. In the case of salt, an ion concentration of 100 ppm or more is defined as a major ion,
Figure 112019110252847-pat00013
can be considered.

도 3에 도시된 바와 같이, 부유입자 제거부(210) 내지 미생물 및 입자 제거부(290)는 물 시료뿐만 아니라, 해수(Sea Water)에도 적용 가능한 전처리 기술을 통해 삼중수소만의 영향을 측정 수 있도록 하는 구성요소들이라 할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the suspended particle removal unit 210 to the microorganism and particle removal unit 290 can measure the effect of only tritium through a pretreatment technique applicable not only to water samples, but also to sea water. These are the components that make it possible.

부유입자 제거부(210)는 방사물 수집부(100)로부터 수집된 액체성 방사물 내의 부유입자를 제거할 수 있다. 이 때 부유입자 제거부(210)로는 MF 필터(Micro Filteration)을 사용할 수 있다. 이는 0.05~0.1

Figure 112019110252847-pat00014
m에서 1
Figure 112019110252847-pat00015
m의 크기를 갖는 실리카, 클레이, 효모, 박테리아와 같은 대부분의 부유입자를 제거하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The suspended particle removal unit 210 may remove the suspended particles in the liquid radiation collected from the radiation collection unit 100 . In this case, an MF filter (Micro Filteration) may be used as the suspended particle removal unit 210 . It is 0.05 to 0.1
Figure 112019110252847-pat00014
1 in m
Figure 112019110252847-pat00015
It can be said to be a component for removing most suspended particles such as silica, clay, yeast, and bacteria having a size of m.

잔류염소 및 유기물 제거부(230)는 부유입자 제거부(210)로부터 부유입자가 제거된 액체성 방사물 내의 잔류염소 및 유기물을 제거할 수 있다. 이 때 잔류염소 및 유기물 제거부(230)로는 AC 필터(Activated Carbon)를 사용할 수 있다. 이는 용존 유기물이나 입자상 물질 등을 제거하기 위한 구성요소라 할 수 있다. AC 필터는 이온교환수지의 성능저하에 큰 영향을 미치는 잔류염소와 유기물을 제거하는 이온교환수지의 전처리로도 사용할 수 있다.The residual chlorine and organic matter removal unit 230 may remove residual chlorine and organic matter in the liquid radiation from which the suspended particles are removed from the suspended particle removal unit 210 . In this case, an AC filter (activated carbon) may be used as the residual chlorine and organic matter removal unit 230 . This can be said to be a component for removing dissolved organic matter or particulate matter. AC filter can also be used as a pretreatment of ion exchange resin to remove residual chlorine and organic matter, which greatly affect the performance degradation of ion exchange resin.

금속이온 및 염분 제거부(250)는 잔류염소 및 유기물 제거부(230)로부터 잔류염소 및 유기물이 제거된 액체성 방사물 내의 금속이온 및 염분을 제거할 수 있다. 이 때 금속이온 및 염분 제거부(250)로는 RO 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Memvrane)를 사용할 수 있다. 이는 물은 통과시키지만 물에 용해된 이온이나 분자는 거의 통과시키지 않는 필터 특성을 이용하여, 액체성 방사물 속의 이온(

Figure 112019110252847-pat00016
) 대부분을 제거하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The metal ion and salt removal unit 250 may remove metal ions and salt in the liquid radiation from which the residual chlorine and organic matter have been removed from the residual chlorine and organic material removal unit 230 . In this case, as the metal ion and salt removal unit 250 , an RO membrane filter (Reverse Osmosis Memvrane) may be used. It allows water to pass through but hardly passes through ions or molecules dissolved in water, so that ions (
Figure 112019110252847-pat00016
) can be said to be a component to remove most of them.

잔류이온 제거부(270)는 금속이온 및 염분 제거부(250)로부터 금속이온 및 염분이 제거된 액체성 방사물 내의 잔류이온을 제거할 수 있다. 이 때 잔류이온 제거부(270)로는 초순수용 혼상식 이온교환수지를 사용할 수 있다. 이는 액체성 방사물 속의 잔류이온을 제거함으로써, 염량을 줄이고 고순도의 순수 액체를 얻기 위한 구성요소라 할 수 있다.The residual ion removal unit 270 may remove residual ions in the liquid radiation from which metal ions and salts have been removed from the metal ions and salt removal unit 250 . In this case, a mixed bed type ion exchange resin for ultrapure water may be used as the residual ion removal unit 270 . This is a component for reducing salt content and obtaining pure liquid with high purity by removing residual ions in liquid radiation.

미생물 및 입자 제거부(290)는 잔류이온 제거부(270)로부터 잔류이온이 제거된 액체성 방사물 내의 미생물 및 입자를 제거할 수 있다. 이 때 미생물 및 입자 제거부(290)로는 0.2

Figure 112019110252847-pat00017
m 필터를 사용할 수 있다. 이는 최종적으로 미생물 및 입자를 한 번 더 제거하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The microorganism and particle removal unit 290 may remove microorganisms and particles in the liquid radiation from which residual ions are removed from the residual ion removal unit 270 . At this time, the microorganism and particle removal unit 290 is 0.2
Figure 112019110252847-pat00017
m filter can be used. This can be said to be a component for finally removing microorganisms and particles once more.

이와 같이 저에너지 베타 핵종인 삼중수소의 측정을 위해서 다른 핵종과의 분리작업을 수행할 수 있다. 액체성 방사물 내의 부유물을 제거하기 위해, 활성탄과 멤브레인 필터를 이용하여 거름작업을 수행하고, 이온교환수지와 역삼투필터를 이용하여 액체성 방사물 내의 이온 등을 제거할 수 있다. 액체성 방사물 내의 모든 이온과 입자를 제거하면, 순수한 물이 생성되어 삼중수소에 의한 영향만을 측정할 수 있는 전처리 조건이 완성될 수 있다고 할 수 있다.As such, for the measurement of tritium, which is a low-energy beta nuclide, separation from other nuclides can be performed. In order to remove suspended matter in the liquid radiation, filtration is performed using activated carbon and a membrane filter, and ions in the liquid radiation can be removed using an ion exchange resin and a reverse osmosis filter. If all ions and particles in the liquid emission are removed, pure water is produced, and it can be said that the pretreatment conditions that can measure only the effect of tritium can be completed.

에너지 측정부(300)는 측정대상 분리부(200)로부터 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.The energy measuring unit 300 may measure the radioactivity of the measuring target beta nuclide by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the emission energy size of the measuring target beta nuclide separated from the measuring target separating unit 200 .

보다 상세하게, 에너지 측정부(300)는 측정대상 분리부(200)로부터 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지가 배경방사능 영향에 의한 손실이 최소화되도록 주증폭기의 증폭도를 조절하여 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다. 이 또한 측정대상 베타 핵종의 특성을 고려한 특징이라 할 수 있다.In more detail, the energy measuring unit 300 adjusts the amplification degree of the main amplifier so that the emission energy of the beta nuclide to be measured separated from the separation unit 200 to be measured is minimized due to the influence of the background radiation. radiation can be measured. This can also be said to be a characteristic in consideration of the characteristics of the target beta nuclide.

삼중수소에서 발생하는 저에너지 베타선의 경우는 주증폭기의 증폭도를 증가시켜 배경방사능과의 차이가 두어 측정함으로써 효율적인 방사능 측정이 가능하도록 할 수 있다. 반면, 상대적으로 높은 에너지의 다른 베타 핵종의 경우는 적절한 증폭도의 적용을 통해 배경방사능이 적은 상태에서 안정적인 계측을 수행할 수 있다. 이는 단순한 계측시스템의 효율 증가가 아닌, 백그라운드를 저감시킬 수 있는 전처리를 통해 측정대상별 맞춤형 측정 기술을 구현할 수 있기 때문이다.In the case of low-energy beta rays generated from tritium, it is possible to increase the amplification of the main amplifier and measure it with a difference from the background radiation, thereby enabling efficient radioactivity measurement. On the other hand, in the case of other beta nuclides with relatively high energy, stable measurement can be performed in a state with low background radiation through the application of an appropriate amplification level. This is because, rather than simply increasing the efficiency of the measurement system, it is possible to implement customized measurement technology for each measurement target through pre-processing that can reduce the background.

이를 위해, 에너지 측정부(300)는 아래 수학식 1로 표현되는 주증폭기 증폭도 조절식에 따라 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.To this end, the energy measuring unit 300 may measure the radioactivity of the beta nuclide to be measured by adjusting the amplification level of the main amplifier according to the main amplifier amplification degree adjustment equation expressed by Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112019110252847-pat00018
Figure 112019110252847-pat00018

(

Figure 112019110252847-pat00019
: 계측 효율도(%), T: 배경방사능과 샘플 측정시간(sec), MDA: 측정대상 베타 핵종의 최소검출농도(Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00020
: 샘플질량(g),
Figure 112019110252847-pat00021
: 배경방사능 계수율(cps))(
Figure 112019110252847-pat00019
: Measurement efficiency (%), T: Background activity and sample measurement time (sec), MDA: Minimum detected concentration of beta nuclides to be measured (Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00020
: sample mass (g),
Figure 112019110252847-pat00021
: Background radiation counting rate (cps))

방사선과 섬광체의 반응으로 생성되는 빛 신호는 방사선의 에너지에 따라 출력이 달라질 수 있다. 또한, 방사선 측정 시 기본적으로 발생하는 배경방사선과의 구분도 필수적이라 할 수 있다.The output of the light signal generated by the reaction between the radiation and the scintillator may vary depending on the energy of the radiation. In addition, it is essential to distinguish it from background radiation, which is basically generated when measuring radiation.

삼중수소에서 발생하는 저에너지 베타선의 경우는 주증폭기의 증폭도를 증가시켜 배경방사능과의 차이를 두어 측정하며, 상대적으로 높은 에너지의 다른 베타 핵종의 경우 적절한 증폭도의 적용을 통해 배경방사능이 적은 상태에서 안정적인 계측을 수행하여 효율적인 방사능 분석을 수행할 수 있는데, 이를 위한 객관적인 수식이 상기 수학식 1이라 할 수 있다.In the case of low-energy beta rays generated from tritium, the amplification level of the main amplifier is increased and the difference from the background radiation is measured. Efficient radioactivity analysis can be performed by performing measurement, and an objective formula for this can be referred to as Equation 1 above.

낮은 에너지인 삼중수소의 경우, 발생하는 출력값의 증대를 위해 주증폭기의 증폭도를 최대로 적용하여 안정적인 측정을 수행할 수 있다. 반대로 상대적으로 높은 에너지인 베타 핵종들, 즉 전베타는 배경방사능이 높이지지 않는 조건의 주증폭기의 증폭도를 적용하여 효율적인 베타 핵종 모니터링이 가능하도록 할 수 있다.In the case of tritium, which is a low energy, stable measurement can be performed by maximally applying the amplification of the main amplifier to increase the generated output value. Conversely, for beta nuclides with relatively high energy, that is, total beta, the amplification level of the main amplifier under the condition that the background radiation does not increase can be applied to enable efficient monitoring of beta nuclides.

스트론튬의 자체처분 농도는 1Bq/g이며, 이 수준의 1/10인 0.1Bq/g의 MDA에 도달하기 위한 장비의 효율을 MDA 계산식에 따라 도출하여 장비의 Coarse gain별 배경방사능의 cps 값 및 선원의 부피 값을 넣어 산출할 수 있다.The self-disposal concentration of strontium is 1Bq/g, and the efficiency of the equipment to reach the MDA of 0.1Bq/g, which is 1/10 of this level, is derived according to the MDA calculation formula. It can be calculated by putting the volume value of .

이 때 전베타는 모든 베타핵종이라 할 수 있다. 그 중 스트론튬은 대표적인 높은에너지의 베타핵종으로 사용된 것으로, 스트론튬의 경우 자체처분농도가 베타핵종 중에서 가장 높은 값을 가지기 때문에 본 실시예에서는 스트론튬을 대상으로 할 수 있다.In this case, all betas can be said to be all betanuclides. Among them, strontium is used as a representative high-energy beta nuclide, and since strontium has the highest self-disposal concentration among beta nuclides, strontium may be used as a target in this embodiment.

현장에서 신속한 측정을 5초간의 측정시간으로 정의하고, 이 조건을 만족하기 위한 측정 효율을 도출하였을 때, coarse gain 40의 경우가 조건을 만족하기 때문에 현장에서 신속하게 측정할 수 있는 계측 효율의 값을 수학식 1로 사용할 수 있다.When rapid measurement in the field is defined as a measurement time of 5 seconds and measurement efficiency to satisfy this condition is derived, the measurement efficiency value that can be quickly measured in the field because the case of coarse gain 40 satisfies the condition can be used as Equation 1.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method for measuring beta-nuclide in consideration of the characteristic of beta-nuclide according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법은 크게 방사물 수집단계(S100), 측정대상 분리단계(S200) 및 에너지 측정단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the beta nuclide measuring method in consideration of the beta nuclide characteristics according to an embodiment of the present invention may largely include a radiation collection step (S100), a measurement target separation step (S200) and an energy measurement step (S300). have.

방사물 수집단계는 방사물 수집부(100)에서 수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집할 수 있다(S100). 이는 측정하고자 하는 측정대상 베타 핵종이 포함된 시료를 수집하는 것으로서, 샘플링을 위한 단계라 할 수 있다.The radiation collection step may collect liquid radiation from the underwater field in the radiation collection unit 100 (S100). This is to collect a sample containing the beta nuclide to be measured, which can be referred to as a sampling step.

이 때 수집하는 방사성 오염이 예상되는 물은 원자력 시설 주변의 지하수 및 해수에 방사성 오염 물질 이외에 다양한 물질이 존재하는 것을 고려하여, 측정대상 방사물을 액체성 방사물로 한정할 수 있다.Considering the presence of various substances other than radioactive pollutants in the groundwater and seawater around nuclear facilities, the collected water, which is expected to be radioactively contaminated, may limit the radiation to be measured as liquid radiation.

측정대상 분리단계는 측정대상 분리부(200)에서 방사물 수집단계(S100)로부터 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 방사물 수집단계(S100)로부터 측정대상 베타 핵종을 분리할 수 있다(S200). 이는 측정하고자 하는 베타 핵종의 특성을 고려하여 측정 조건을 상이하게 함으로써 보다 신뢰도 높은 측정이 가능하도록 하는 단계라 할 수 있다.In the measurement target separation step, the measurement target separation unit 200 performs a pre-processing in consideration of the type of the measurement target beta nuclide for the liquid radiation collected from the radiation collection step (S100), and collects the radiation (S100) A beta nuclide to be measured can be separated from (S200). This can be said to be a step to enable more reliable measurement by making different measurement conditions in consideration of the characteristics of the beta nuclide to be measured.

보다 상세하게, 측정대상 분리단계(S200)는 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우, 방사물 수집단계(S100)로부터 수집된 액체성 방사물에 대해 물리적 필터링을 수행하여 전처리를 한 후 수집된 액체성 방사물로부터 전베타를 분리할 수 있다. 이는 방사물 수집단계(S100)로부터 수집된 액체성 방사물 내의 부유물질과 유기물질을 제거하기 위한 특징이라 할 수 있다.In more detail, in the measurement target separation step ( S200 ), when the target beta nuclide is all beta, the liquid collected after pretreatment by performing physical filtering on the liquid radiation collected from the radiation collection step ( S100 ) Total beta can be isolated from sexual emissions. This can be said to be a feature for removing suspended matter and organic matter in the liquid radiation collected from the radiation collection step (S100).

측정대상 분리단계(S200)는 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우, 물리적인 거름 작용으로만 전처리를 할 수 있다.In the measurement target separation step (S200), when the target beta nuclide is pre-beta, pretreatment may be performed only by physical fertilization.

한편, 측정대상 분리단계(S200)는 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우, 도 5를 참조할 수 있다.Meanwhile, in the measurement target separation step ( S200 ), when the measurement target beta nuclide is tritium, reference may be made to FIG. 5 .

도 5는 도 4에 따른 측정대상 분리단계(S200)를 나타낸 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating the step of separating a measurement target according to FIG. 4 ( S200 ).

도 5에 도시된 바와 같이, 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우, 측정대상 분리단계(S200)는 부유입자 제거단계(S210), 잔류염소 및 유기물 제거단계(S230), 금속이온 및 염분 제거단계(S250), 잔류이온 제거단계(S270), 미생물 및 입자 제거단계(S290)를 포함하여 방사물 수집단계(S100)로부터 수집된 액체성 방사물을 전처리한 후, 방사물 수집단계(S100)로부터 수집된 액체성 방사물로부터 삼중수소를 분리할 수 있다.As shown in FIG. 5 , when the beta nuclide to be measured is tritium, the measurement target separation step (S200) is a suspended particle removal step (S210), a residual chlorine and organic matter removal step (S230), a metal ion and salt removal step After pretreatment of the liquid radiation collected from the radiation collection step (S100), including the step (S250), the removal of residual ions (S270), the step of removing microorganisms and particles (S290), from the radiation collection step (S100) Tritium can be separated from the collected liquid emissions.

보다 상세하게, 부유입자 제거단계(S210) 내지 미생물 및 입자 제거단계(S290)는 물 시료뿐만 아니라, 해수(Sea Water)에도 적용 가능한 전처리 기술을 통해 삼중수소만의 영향을 측정 수 있도록 하는 구성요소들이라 할 수 있다.In more detail, the suspended particle removal step (S210) to the microorganism and particle removal step (S290) is a component that allows measurement of the effect of only tritium through a pretreatment technology applicable not only to water samples but also to sea water. can be said to be

부유입자 제거단계는 부유입자 제거부(210)에서 방사물 수집단계(S100)로부터 수집된 액체성 방사물 내의 부유입자를 제거할 수 있다(S210). 이 때 부유입자 제거단계(S210)에서는 MF 필터(Micro Filteration)을 사용할 수 있다. 이는 0.05~0.1

Figure 112019110252847-pat00022
m에서 1
Figure 112019110252847-pat00023
m의 크기를 갖는 실리카, 클레이, 효모, 박테리아와 같은 대부분의 부유입자를 제거하기 위한 단계라 할 수 있다.The floating particle removal step may remove the suspended particles in the liquid radiation collected from the radiation collection step (S100) in the floating particle removal unit 210 (S210). In this case, in the step of removing suspended particles ( S210 ), an MF filter (Micro Filteration) may be used. It is 0.05 to 0.1
Figure 112019110252847-pat00022
1 in m
Figure 112019110252847-pat00023
It can be said to be a step to remove most suspended particles such as silica, clay, yeast, and bacteria having a size of m.

잔류염소 및 유기물 제거단계는 잔류염소 및 유기물 제거부(230)에서 부유입자 제거단계(S210)로부터 부유입자가 제거된 액체성 방사물 내의 잔류염소 및 유기물을 제거할 수 있다(S230). 이 때 잔류염소 및 유기물 제거단계(S230)에서는 AC 필터(Activated Carbon)를 사용할 수 있다. 이는 용존 유기물이나 입자상 물질 등을 제거하기 위한 단계라 할 수 있다. AC 필터는 이온교환수지의 성능저하에 큰 영향을 미치는 잔류염소와 유기물을 제거하는 이온교환수지의 전처리로도 사용할 수 있다.The residual chlorine and organic matter removal step may remove residual chlorine and organic matter in the liquid emission from which the suspended particles are removed from the suspended particle removal step (S210) in the residual chlorine and organic matter removal unit 230 (S230). In this case, an AC filter (activated carbon) may be used in the residual chlorine and organic matter removal step (S230). This may be referred to as a step for removing dissolved organic matter or particulate matter. AC filter can also be used as a pretreatment of ion exchange resin to remove residual chlorine and organic matter, which greatly affect the performance degradation of ion exchange resin.

금속이온 및 염분 제거단계는 금속이온 및 염분 제거부(250)에서 잔류염소 및 유기물 제거단계(S230)로부터 잔류염소 및 유기물이 제거된 액체성 방사물 내의 금속이온 및 염분을 제거할 수 있다(S250). 이 때 금속이온 및 염분 제거단계(S250)에서는 RO 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Memvrane)를 사용할 수 있다. 이는 물은 통과시키지만 물에 용해된 이온이나 분자는 거의 통과시키지 않는 필터 특성을 이용하여, 액체성 방사물 속의 이온(

Figure 112019110252847-pat00024
) 대부분을 제거하기 위한 단계라 할 수 있다.The metal ion and salt removal step may remove metal ions and salts in the liquid radiation from which the residual chlorine and organic matter are removed from the residual chlorine and organic matter removal step (S230) in the metal ion and salt removal unit 250 (S250). ). In this case, in the metal ion and salt removal step (S250), an RO membrane filter (Reverse Osmosis Memvrane) may be used. It allows water to pass through but hardly passes through ions or molecules dissolved in water, so that ions (
Figure 112019110252847-pat00024
) can be said to be a step to remove most of them.

잔류이온 제거단계는 잔류이온 제거부(270)에서 금속이온 및 염분 제거단계(S250)로부터 금속이온 및 염분이 제거된 액체성 방사물 내의 잔류이온을 제거할 수 있다(S270). 이 때 잔류이온 제거단계(S270)에서는 초순수용 혼상식 이온교환수지를 사용할 수 있다. 이는 액체성 방사물 속의 잔류이온을 제거함으로써, 염량을 줄이고 고순도의 순수 액체를 얻기 위한 단계라 할 수 있다.The residual ion removal step may remove the residual ions in the liquid radiation from which the metal ions and salts are removed from the metal ions and salt removal step (S250) in the residual ion removal unit 270 (S270). In this case, in the residual ion removal step (S270), a mixed bed type ion exchange resin for ultrapure water may be used. This is a step to reduce salt content and obtain pure liquid with high purity by removing residual ions in liquid radiation.

미생물 및 입자 제거단계는 미생물 및 입자 제거부(290)에서 잔류이온 제거단계(S270)로부터 잔류이온이 제거된 액체성 방사물 내의 미생물 및 입자를 제거할 수 있다(S290). 이 때 미생물 및 입자 제거단계(S290)에서는 0.2

Figure 112019110252847-pat00025
m 필터를 사용할 수 있다. 이는 최종적으로 미생물 및 입자를 한 번 더 제거하기 위한 단계라 할 수 있다.In the microorganism and particle removal step, the microorganism and particle removal unit 290 may remove microorganisms and particles in the liquid radiation from which residual ions are removed from the residual ion removal step (S270) (S290). At this time, in the microorganism and particle removal step (S290), 0.2
Figure 112019110252847-pat00025
m filter can be used. This may be a step for finally removing microorganisms and particles once more.

에너지 측정단계는 에너지 측정부(300)에서 측정대상 분리단계(S200)로부터 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다(S300).In the energy measuring step, the energy measuring unit 300 measures the radioactivity of the measuring target beta nuclide by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the emission energy size of the measuring target beta nuclide separated from the measuring target separating step (S200). (S300).

보다 상세하게, 에너지 측정단계(S300)는 측정대상 분리단계(S200)로부터 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지가 배경방사능 영향에 의한 손실이 최소화되도록 주증폭기의 증폭도를 조절하여 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다. 이 또한 측정대상 베타 핵종의 특성을 고려한 특징이라 할 수 있다.In more detail, the energy measurement step (S300) is performed by adjusting the amplification degree of the main amplifier so that the emission energy of the beta nuclide to be measured separated from the separation step (S200) of the measurement target is minimized due to the influence of background radiation. radiation can be measured. This can also be said to be a characteristic in consideration of the characteristics of the target beta nuclide.

삼중수소에서 발생하는 저에너지 베타선의 경우는 주증폭기의 증폭도를 증가시켜 배경방사능과의 차이가 두어 측정함으로써 효율적인 방사능 측정이 가능하도록 할 수 있다. 반면, 상대적으로 높은 에너지의 다른 베타 핵종의 경우는 적절한 증폭도의 적용을 통해 배경방사능이 적은 상태에서 안정적인 계측을 수행할 수 있다. 이는 단순한 계측시스템의 효율 증가가 아닌, 백그라운드를 저감시킬 수 있는 전처리를 통해 측정대상별 맞춤형 측정 기술을 구현할 수 있기 때문이다.In the case of low-energy beta rays generated from tritium, it is possible to increase the amplification of the main amplifier and measure it with a difference from the background radiation, thereby enabling efficient radioactivity measurement. On the other hand, in the case of other beta nuclides with relatively high energy, stable measurement can be performed in a state with low background radiation through the application of an appropriate amplification level. This is because, rather than simply increasing the efficiency of the measurement system, it is possible to implement customized measurement technology for each measurement target through pre-processing that can reduce the background.

이를 위해, 에너지 측정단계(S300)에서는 아래 수학식 1로 표현되는 주증폭기 증폭도 조절식에 따라 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정할 수 있다.To this end, in the energy measuring step (S300), the radioactivity of the beta nuclide to be measured may be measured by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the main amplifier amplification degree adjustment equation expressed by Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112019110252847-pat00026
Figure 112019110252847-pat00026

(

Figure 112019110252847-pat00027
: 계측 효율도(%), T: 배경방사능과 샘플 측정시간(sec), MDA: 측정대상 베타 핵종의 최소검출농도(Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00028
: 샘플질량(g),
Figure 112019110252847-pat00029
: 배경방사능 계수율(cps))(
Figure 112019110252847-pat00027
: Measurement efficiency (%), T: Background activity and sample measurement time (sec), MDA: Minimum detected concentration of beta nuclides to be measured (Bq/g),
Figure 112019110252847-pat00028
: sample mass (g),
Figure 112019110252847-pat00029
: Background radiation counting rate (cps))

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 주증폭기의 증폭도를 변화시키며 측정한 신호의 결과를 나타낸 도면이다.6 is a view showing the results of signals measured while changing the amplification degree of the main amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 6의 결과를 도출하기 위해, 본 발명은 실시예로서, 원자력 시설 주변의 물 시료(액체성 방사물) 전처리를 위하여 멤브레인 필터를 이용한 거름공정 뿐만 아니라, 해수에도 적용 가능한 전처리 장비를 구현할 수 있다. 멤브레인 기반의 순수 제조장치는 물 시료 내의 이온을 제거하는 역삼투압 공정을 중심으로 설계할 수 있다.In order to derive the result of FIG. 6 , the present invention is an embodiment, and it is possible to implement pretreatment equipment applicable to seawater as well as a filtering process using a membrane filter for pretreatment of a water sample (liquid radiation) around a nuclear facility. . A membrane-based pure water production apparatus can be designed around a reverse osmosis process that removes ions in a water sample.

역삼투압 공정은 RO(Reverse Osmosis) 멤브레인에 높은 압력을 가하여 순수를 생산하는 공정이라 할 수 있다. 이 때 RO 멤브레인은 도레이케미칼의 RE4040-SHN, 40“을 사용할 수 있다.The reverse osmosis process can be said to be a process for producing pure water by applying a high pressure to the RO (Reverse Osmosis) membrane. In this case, the RO membrane can use Toray Chemical's RE4040-SHN, 40".

설비에는 부스터 펌프를 설치하여 역삼투압막에 높은 압력을 가해줄 수 있다. 이 때 부스터 펌프는 SPECK의 D-91154 Roth을 사용할 수 있다.A booster pump can be installed in the facility to apply high pressure to the reverse osmosis membrane. In this case, the booster pump can use SPECK's D-91154 Roth.

역삼투 공정에 사용되는 멤브레인은 부유성 고형물, 콜로이드, 유기/무기 화합물, 생물학적 성장 등으로 인한 막오염(fouling)이 발생할 수 있다. 이에 RO 멤브레인의 성능저하를 막기 위한 전처리로 MF 필터, AC 필터를 사용할 수 있다. 이 때 MF 필터는 한연산업의 BDS Cartridge filter, 20“, 1

Figure 112019110252847-pat00030
m을 사용할 수 있고, AC 필터는 한연산업의 BDC Cartridge filter 20”을 사용할 수 있다. 초순수용 혼상식 이온교환수지는 THERMAX, TULSION MB-115, 25L을 사용할 수 있고, 0.2
Figure 112019110252847-pat00031
m 필터는 한연산업의 MP Cartridge filter, 10“을 사용할 수 있다.Membrane used in the reverse osmosis process may cause membrane fouling due to suspended solids, colloids, organic/inorganic compounds, biological growth, and the like. Therefore, MF filter and AC filter can be used as pretreatment to prevent deterioration of RO membrane performance. At this time, the MF filter is Hanyeon Industrial’s BDS Cartridge filter, 20“, 1
Figure 112019110252847-pat00030
m can be used, and for the AC filter, Hanyeon Industrial’s BDC Cartridge filter 20” can be used. The mixed bed ion exchange resin for ultrapure water can use THERMAX, TULSION MB-115, 25L, and 0.2
Figure 112019110252847-pat00031
For the m filter, Hanyeon Industrial's MP Cartridge filter, 10" can be used.

도 6(a) 내지 도 6(d)은 각각 주증폭기의 증폭도를 10(도 6(a)), 20(도 6(b)), 40(도 6(c)), 100(도 6(d))로 변화시키며 측정한 신호의 결과 값이라 할 수 있다.6(a) to 6(d) show the amplification levels of the main amplifier of 10 (Fig. 6(a)), 20 (Fig. 6(b)), 40 (Fig. 6(c)), 100 (Fig. 6(c)), respectively. d)) and it can be said to be the result value of the measured signal.

가운데 피크 형태로 측정되는 값이 방사선에 의하여 발생한 빛의 신호라 할 수 있다. 그리고 그 주변으로 넓게 측정된 값들은 주변방사능 또는 방사선이 아닌 다른 이유로 빛이 발생 및 측정된 것이라 할 수 있다. 주증폭기의 증폭도를 증가시키면 방사선에 의한 값이 증가할 뿐만 아니라, 주변의 값들도 함께 증가하는 것을 확인할 수 있다.A value measured in the form of a central peak can be said to be a signal of light generated by radiation. And it can be said that the values measured widely in the vicinity are generated and measured by light for reasons other than ambient radiation or radiation. When the amplification degree of the main amplifier is increased, it can be seen that not only the value due to radiation increases, but also the surrounding values also increase.

배경방사능은 계측의 정밀성을 판단하는 최소검출하한치에 영향을 미치기 때문에, 방사성 핵종에 의한 값은 높게 나타나되 배경방사능에 의한 값은 적게 측정되는 조건의 최적화가 필요할 수 있다.Since the background activity affects the minimum detection limit that determines the precision of the measurement, it may be necessary to optimize the conditions in which the value due to the radionuclide appears high but the value due to the background activity is small.

한편, 아래 표 1은 배경방사능(BKG), 삼중수소(

Figure 112019110252847-pat00032
)와 스트론튬-90(
Figure 112019110252847-pat00033
) 선원의 주증폭기의 증폭도 변화에 따른 측정 결과라 할 수 있다.On the other hand, Table 1 below shows the background activity (BKG), tritium (
Figure 112019110252847-pat00032
) and strontium-90 (
Figure 112019110252847-pat00033
) It can be said that it is the measurement result according to the change in the amplification degree of the main amplifier of the source.

<표 1><Table 1>

Figure 112019110252847-pat00034
Figure 112019110252847-pat00034

표 1을 참조하면, 배경방사능(BKG)의 경우 증폭도가 증가함에 따라 계수율이 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 특히 40에서 100으로 변화되면서 가장 큰 변화량을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the case of background radiation (BKG), it can be seen that the counting rate increases as the amplification degree increases, and in particular, the largest amount of change can be confirmed as it changes from 40 to 100.

삼중수소(

Figure 112019110252847-pat00035
)의 경우 증폭도가 증가함에 따라 계수율이 증가하며, 마찬가지로 40에서 100으로 변화되면서 증가량이 가장 큰 것을 확인할 수 있다.tritium (
Figure 112019110252847-pat00035
), the counting rate increases as the amplification level increases, and it can be seen that the increase is the largest as it changes from 40 to 100.

스트론튬-90(

Figure 112019110252847-pat00036
)의 경우도 삼중수소와 배경방사능과 비슷한 결과를 보이지만, 40에서 100으로 변화될 때 증가량이 상대적으로 적은 것을 확인할 수 있다.strontium-90 (
Figure 112019110252847-pat00036
) also shows similar results to tritium and background radiation, but it can be seen that the increase is relatively small when changing from 40 to 100.

이에 배경방사능에 의한 값을 최소화하며, 방사성 핵종의 값을 최대로 측정할 수 있도록 삼중수소(

Figure 112019110252847-pat00037
)의 경우 증폭도 100, 스트론튬-90(
Figure 112019110252847-pat00038
)의 경우 증폭도 40의 값을 사용하여 측정할 수 있다.Therefore, to minimize the value due to background radiation, and to measure the maximum
Figure 112019110252847-pat00037
), amplification degree 100, strontium-90 (
Figure 112019110252847-pat00038
), the amplification degree can be measured using the value of 40.

이를 통해 본 발명은 극저에너지 방출 핵종인 삼중수소를 포함하여, 물 시료에서 비정이 짧은 베타 핵종의 베타 방출 에너지에 따른 측정 조건의 적용으로 효율적인 측정 및 모니터링이 가능하도록 할 수 있다.Through this, the present invention can enable efficient measurement and monitoring by applying measurement conditions according to the beta emission energy of short-range beta-nuclides in a water sample, including tritium, which is an extremely low-energy emission nuclide.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야할 것이다.Although described and illustrated in relation to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention above, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as such, and deviates from the scope of the technical idea. It will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the invention without reference to the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications are to be considered as falling within the scope of the present invention.

100 : 방사물 수집부 200 : 측정대상 분리부
210 : 부유입자 제거부 230 : 잔류염소 및 유기물 제거부
250 : 금속이온 및 염분 제거부 270 : 잔류이온 제거부
290 : 미생물 및 입자 제거부 300 : 에너지 측정부
100: radiation collection unit 200: measurement target separation unit
210: suspended particle removal unit 230: residual chlorine and organic matter removal unit
250: metal ion and salt removal unit 270: residual ion removal unit
290: microorganism and particle removal unit 300: energy measuring unit

Claims (12)

수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집하는 방사물 수집부;
상기 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 상기 측정대상 베타 핵종을 분리하는 측정대상 분리부; 및
상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 에너지 측정부;를 포함하고,
상기 에너지 측정부는,
상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지가 배경방사능 영향에 의한 손실이 최소화되도록 상기 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하며,
상기 에너지 측정부는,
아래 수학식 1로 표현되는 주증폭기 증폭도 조절식에 따라 상기 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템.
<수학식 1>
Figure 112021050844255-pat00055

(
Figure 112021050844255-pat00056
: 계측 효율도(%), T: 배경방사능과 샘플 측정시간(sec), MDA: 측정대상 베타 핵종의 최소검출농도(Bq/g),
Figure 112021050844255-pat00057
: 샘플질량(g),
Figure 112021050844255-pat00058
: 배경방사능 계수율(cps))
Radiation collection unit for collecting liquid radiation from the underwater field;
a measurement target separation unit for separating the measurement target beta nuclide from the collected liquid radiation by performing pre-processing in consideration of the type of the measurement target beta nuclide on the collected liquid radiation; and
and an energy measuring unit for measuring the radioactivity of the beta nuclide to be measured through control of the amplification degree of the main amplifier according to the emission energy of the separated beta nuclide to be measured;
The energy measuring unit,
Measuring the radioactivity of the beta nuclide to be measured by adjusting the amplification degree of the main amplifier so that the release energy of the separated beta nuclide to be measured is minimized due to the effect of background radiation,
The energy measuring unit,
A beta nuclide measurement system in consideration of the beta nuclide characteristic of measuring the radioactivity of the target beta nuclide by controlling the amplification degree of the main amplifier according to the main amplifier amplification degree adjustment equation expressed by Equation 1 below.
<Equation 1>
Figure 112021050844255-pat00055

(
Figure 112021050844255-pat00056
: Measurement efficiency (%), T: Background activity and sample measurement time (sec), MDA: Minimum detected concentration of beta nuclides to be measured (Bq/g),
Figure 112021050844255-pat00057
: sample mass (g),
Figure 112021050844255-pat00058
: Background radiation counting rate (cps))
제 1 항에 있어서, 상기 측정대상 분리부는,
상기 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우,
상기 수집된 액체성 방사물에 대해 물리적 필터링을 수행하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 전베타를 분리하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템.
According to claim 1, wherein the measurement target separation unit,
When the beta nuclide to be measured is all beta,
A beta nuclide measurement system in consideration of the characteristics of beta nuclide that separates all beta from the collected liquid radiation after physical filtering is performed on the collected liquid radiation and pretreatment.
제 1 항에 있어서, 상기 측정대상 분리부는,
상기 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우,
상기 수집된 액체성 방사물 내의 부유입자를 제거하는 부유입자 제거부;
상기 부유입자가 제거된 액체성 방사물 내의 잔류염소 및 유기물을 제거하는 잔류염소 및 유기물 제거부;
상기 잔류염소 및 유기물이 제거된 액체성 방사물 내의 금속이온 및 염분을 제거하는 금속이온 및 염분 제거부;
상기 금속이온 및 염분이 제거된 액체성 방사물 내의 잔류이온을 제거하는 잔류이온 제거부; 및
상기 잔류이온이 제거된 액체성 방사물 내의 미생물 및 입자를 제거하는 미생물 및 입자 제거부;를 포함하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 삼중수소를 분리하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템.
According to claim 1, wherein the measurement target separation unit,
When the target beta nuclide is tritium,
a suspended particle removal unit for removing suspended particles in the collected liquid radiation;
Residual chlorine and organic matter removal unit for removing residual chlorine and organic matter in the liquid radiation from which the suspended particles are removed;
a metal ion and salt removal unit for removing metal ions and salts in the liquid radiation from which residual chlorine and organic matter are removed;
a residual ion removal unit for removing residual ions in the liquid radiation from which the metal ions and salts have been removed; and
After pretreatment including; a microorganism and particle removal unit for removing microorganisms and particles in the liquid radiation from which the residual ions are removed; nuclide measurement system.
제 3 항에 있어서,
상기 부유입자 제거부는 MF 필터(Micro Filteration)이고,
상기 잔류염소 및 유기물 제거부는 AC 필터(Activated Carbon)이고,
상기 금속이온 및 염분 제거부는 RO 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Membrane)이고,
상기 잔류이온 제거부는 초순수용 혼상식 이온교환수지이며,
상기 미생물 및 입자 제거부는 0.2
Figure 112019110252847-pat00039
m 필터인 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 시스템.
4. The method of claim 3,
The suspended particle removal unit is an MF filter (Micro Filteration),
The residual chlorine and organic matter removal unit is an AC filter (Activated Carbon),
The metal ion and salt removal unit is an RO membrane filter (Reverse Osmosis Membrane),
The residual ion removal unit is a mixed-bed ion exchange resin for ultrapure water,
The microorganism and particle removal unit is 0.2
Figure 112019110252847-pat00039
Beta nuclide measurement system considering the characteristics of beta nuclide as an m filter.
삭제delete 삭제delete 방사물 수집부에서 수중 현장으로부터 액체성 방사물을 수집하는 방사물 수집단계;
측정대상 분리부에서 상기 수집된 액체성 방사물을 대상으로 측정대상 베타 핵종의 종류를 고려한 전처리를 수행하여, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 상기 측정대상 베타 핵종을 분리하는 측정대상 분리단계; 및
에너지 측정부에서 상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지 크기에 따른 주증폭기의 증폭도 조절을 통해 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 에너지 측정단계;를 포함하며,
상기 에너지 측정단계는,
상기 분리된 측정대상 베타 핵종의 방출 에너지가 배경방사능 영향에 의한 손실이 최소화되도록 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하고,
상기 에너지 측정단계는,
아래 수학식 1로 표현되는 주증폭기 증폭도 조절식에 따라 주증폭기의 증폭도를 조절하여 상기 측정대상 베타 핵종의 방사능을 측정하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법.
<수학식 1>
Figure 112021050844255-pat00059

(
Figure 112021050844255-pat00060
: 계측 효율도(%), T: 배경방사능과 샘플 측정시간(sec), MDA: 측정대상 베타 핵종의 최소검출농도(Bq/g),
Figure 112021050844255-pat00061
: 샘플질량(g),
Figure 112021050844255-pat00062
: 배경방사능 계수율(cps))
A radiation collection step of collecting liquid radiation from the underwater field in the radiation collection unit;
a measurement target separation step of separating the measurement target beta nuclide from the collected liquid radiation by performing pre-processing in consideration of the type of the measurement target beta nuclide on the collected liquid radiation in the measurement target separation unit; and
An energy measuring step of measuring the radioactivity of the target beta nuclide by adjusting the amplification degree of the main amplifier according to the emission energy size of the separated beta nuclide to be measured in the energy measuring unit;
The energy measurement step is,
Measuring the radioactivity of the target beta nuclide by adjusting the amplification degree of the main amplifier so that the release energy of the separated beta nuclide to be measured is minimized due to the effect of background radiation,
The energy measurement step is,
A beta-nuclide measurement method in consideration of the beta-nuclide characteristic of measuring the radioactivity of the target beta-nuclide by controlling the amplification degree of the main amplifier according to the main amplifier amplification degree adjustment equation expressed by Equation 1 below.
<Equation 1>
Figure 112021050844255-pat00059

(
Figure 112021050844255-pat00060
: Measurement efficiency (%), T: Background activity and sample measurement time (sec), MDA: Minimum detected concentration of beta nuclides to be measured (Bq/g),
Figure 112021050844255-pat00061
: sample mass (g),
Figure 112021050844255-pat00062
: Background radiation counting rate (cps))
제 7 항에 있어서, 상기 측정대상 분리단계는,
상기 측정대상 베타 핵종이 전베타인 경우,
상기 수집된 액체성 방사물에 대해 물리적 필터링을 수행하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 전베타를 분리하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법.
The method of claim 7, wherein the separation of the measurement object comprises:
When the beta nuclide to be measured is all beta,
A method for measuring beta nuclides in consideration of the characteristics of beta nuclide in which all beta is separated from the collected liquid radiation after physical filtering is performed on the collected liquid radiation and pretreatment.
제 7 항에 있어서, 상기 측정대상 분리단계는,
상기 측정대상 베타 핵종이 삼중수소인 경우,
부유입자 제거부에서 상기 수집된 액체성 방사물 내의 부유입자를 제거하는 부유입자 제거단계;
잔류염소 및 유기물 제거부에서 상기 부유입자가 제거된 액체성 방사물 내의 잔류염소 및 유기물을 제거하는 잔류염소 및 유기물 제거단계;
금속이온 및 염분 제거부에서 상기 잔류염소 및 유기물이 제거된 액체성 방사물 내의 금속이온 및 염분을 제거하는 금속이온 및 염분 제거단계;
잔류이온 제거부에서 상기 금속이온 및 염분이 제거된 액체성 방사물 내의 잔류이온을 제거하는 잔류이온 제거단계; 및
미생물 및 입자 제거부에서 상기 잔류이온이 제거된 액체성 방사물 내의 미생물 및 입자를 제거하는 미생물 및 입자 제거단계;를 포함하여 전처리를 한 후, 상기 수집된 액체성 방사물로부터 삼중수소를 분리하는 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법.
The method of claim 7, wherein the separation of the measurement object comprises:
When the target beta nuclide is tritium,
A suspended particle removal step of removing the suspended particles in the collected liquid radiation in the floating particle removal unit;
Residual chlorine and organic matter removal step of removing residual chlorine and organic matter in the liquid emission from which the suspended particles are removed in the residual chlorine and organic matter removal unit;
a metal ion and salt removal step of removing metal ions and salts in the liquid radiation from which the residual chlorine and organic matter are removed in the metal ion and salt removal unit;
Residual ion removal step of removing residual ions in the liquid radiation from which the metal ions and salts have been removed by the residual ion removal unit; and
After pre-treatment including; removing the microorganisms and particles in the liquid radiation from which the residual ions are removed in the microorganism and particle removal unit, to separate tritium from the collected liquid radiation Beta nuclide measurement method considering the characteristics of beta nuclide.
제 9 항에 있어서,
상기 부유입자 제거부는 MF 필터(Micro Filteration)이고,
상기 잔류염소 및 유기물 제거부는 AC 필터(Activated Carbon)이고,
상기 금속이온 및 염분 제거부는 RO 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Membrane)이고,
상기 잔류이온 제거부는 초순수용 혼상식 이온교환수지이며,
상기 미생물 및 입자 제거부는 0.2
Figure 112019110252847-pat00044
m 필터인 베타 핵종 특성을 고려한 베타 핵종 측정 방법.
10. The method of claim 9,
The suspended particle removal unit is an MF filter (Micro Filteration),
The residual chlorine and organic matter removal unit is an AC filter (Activated Carbon),
The metal ion and salt removal unit is an RO membrane filter (Reverse Osmosis Membrane),
The residual ion removal unit is a mixed-bed ion exchange resin for ultrapure water,
The microorganism and particle removal unit is 0.2
Figure 112019110252847-pat00044
Beta nuclide measurement method considering the characteristics of beta nuclide, which is an m filter.
삭제delete 삭제delete
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