KR102313781B1 - 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 관계시설의 해체시 발생하는 대규모 방사성 폐기물을 효율적으로 처리 및 처분할 수 있도록 방사성 폐기물을 신속 정확하게 분류하고 방사성 폐기물의 처리에 필요한 작업 시간과 비용 및 작업자에 의한 인적 오류를 줄일 수 있도록 한 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템에 관한 것으로,
형상측정장비(10)를 통과한 방사성 폐기물을 이송하는 이송용 롤러 컨베이어(20); 방사성 폐기물을 회전시키면서 HPGe 검출기를 이용하여 방사성 폐기물의 잔류 방사능을 측정하며 슬라이딩 방식으로 개폐되는 입구도어와 출구도어가 구비된 메인 방사능 측정챔버(30); 방사성 폐기물에 대하여 상기 메인 방사능 측정챔버(30)에서 측정된 잔류 방사능의 양에 따라 서로 다른 방향으로 방사성 폐기물을 배출할 수 있도록 회전 가능하게 설치되는 분류용 롤러 컨베이어(40)와; 상기 메인 방사능 측정챔버(30)에서 측정된 방사능의 양이 배출 기준치를 초과할 경우 보관창고로 방사성 폐기물이 배출되도록 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)에 대하여 직교하게 배치되는 배출용 롤러 컨베이어(60)와; 정밀 측정 소프트웨어와 PLC 제어반을 포함하여 측정 결과를 종합적으로 관리하며, 피폭선량평가를 위한 기초자료 및 자체처분계획서 작성 기능을 제공하는 측정 및 제어패널(50);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템{Radioactivity Measuring and Classifying System for Large Scale Radioactive Waste}

본 발명은 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력 관계시설의 해체시 발생하는 대규모 방사성 폐기물을 효율적으로 처리 및 처분할 수 있도록 방사성 폐기물을 신속 정확하게 분류하고 방상 폐기물의 처리에 필요한 작업 시간과 비용 및 작업자에 의한 인적 오류를 줄일 수 있도록 한 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소나 핵주기 시설, 원자력 연구소, 의료시설 등의 원자력 관계시설의 운영 중 발생하는 방사성 폐기물은 그 형상 및 크기, 종류가 매우 다양하며, 이러한 원자력 관계시설의 해체시에는 방사성 폐기물이 대규모로 발생하여 신속한 처리가 요구된다.

방사성 폐기물을 처리 및 처분하기 위해서는 방사성 폐기물을 방사성 준위별로 분류하는 작업이 필요하다. 그리고, 방사성 폐기물의 방사능 준위를 확인하는 방법으로는 표면방사선량률을 측정하는 방법과, 모집단 폐기물로부터 대표시료를 채취하여 대표시료의 방사능을 분석하는 방법, 방사성 폐기물을 일정한 크기로 절단한 후 규격화된 용기에 충전하여 방사능을 분석하는 방법 및 방사성 폐기물의 물리·기하하적 특성 정보를 입력한 후 원상태의 방사성 폐기물의 방사능을 측정하는 방법이 있다.

이 중에서 표면방사선량률을 측정하는 방법은 다른 측정 방법에 비해 단순한 작업이기는 하지만, 방사성 폐기물의 형상 및 크기, 종류에 따라 측정 결과가 달라지는 등 방사능 측정 결과가 부정확한 단점이 있다. 그리고, 대표시료 채취후 방사능 분석방법은 대표시료를 채취하는 작업이 필요하여, 추가적인 작업 시간과 비용이 수반될 뿐만 아니라 모집단 폐기물의 방사능 농도를 대표하는 시료를 채취하는 방법이 강구되어야 하는 단점이 있다. 이는 대표시료의 채취 방법에 따라 모집단 폐기물의 추정 방사능 농도가 달라질 수 있기 때문이다.

그리고, 규격화된 용기 충전 후 방사능 분석 방법은 다른 측정 방법에 비해 방사능 분석 결과의 정확성은 높지만, 방사성 폐기물의 형상 및 크기, 종류에 따라 일정한 크기로 절단하는 작업이 수반됨에 따라 추가적인 작업 시간과 비용이 증가하는 단점이 있다. 또, 방사성 폐기물의 특성 입력 후 원상태의 방사성 폐기물의 방사능을 측정하는 방법은 방사성 폐기물의 특성 정보를 사전에 알고 있어야 하거나 특성 정보를 확인하는 작업이 수반될 뿐만 아니라 특성 정보의 정확성에 따라 방사성 폐기물의 방사능 분석 정보가 달라질 수 있어 특성 정보의 정확도가 방사능 분석 결과에 영향을 미치게 되는 단점이 있다. 또한, 작업자가 방사성 폐기물의 특성정보를 입력하는 과정에서 인적 오류가 발생함으로써 방사능 분석 결과에도 오류가 발생할 수 있게 되는 단점이 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 동일 또는 유사한 특허문헌을 찾지 못하였으며, 관련분야의 선행기술로는 다음의 특허문헌이 검색되었다.

특허문헌 1은, 방사성 폐기물 핵종분석시스템에 있어서, 드럼내 감마 방사선 핵종을 분석하며 검출기와 회전테이블을 포함하는 핵종분석장치와, 중·저준위 드럼을 입반출시키는 대차 및 스택커 크래인과, 상기 핵종분석장치에 의한 분석결과를 드럼표면에 마킹하는 잉크젯 프린터와, 상기 중준위 및 저준위 드럼을 각각 저장하기 위한 중준위 드럼저장고, 저준위 드럼랙 및 통합제어시스템을 포함하며, 상기 통합제어시스템은 대차 운전 및 스택커 크레인 운전을 제어하는 크레인 제어부, 검출기 운전과 회전테이블 운전을 제어하는 핵종분석부, 잉크젯 프린터의 운전을 제어하는 잉크젯프린터 제어부 및 상기 각 제어부와 소정의 프로토콜로 구성된 통신시스템을 이용해 통합제어를 수행하는 중앙감시제어부를 포함하여 구성되며, 방사성폐기물 드럼을 비파과적인 분석 방법으로 드럼내 주요 핵종별 방사능 농도와 총 반사능 량을 정확히 측정하고 그 기록을 폐기물과 함께 관리할 수 있는, 방사성폐기물핵종분석시스템을 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 추출 크로마토그래피를 이용하여 방사성 폐기물에 포함된 알파핵종을 화학적으로 분리하는 단계; 상기 추출 크로마토그래피로부터 Am 또는 Cm 용출액에 물을 첨가한 후, Am 또는 Cm을 정량 분석하는 단계; 및 상기 추출 크로마토그래피로부터 Pu 용출액을 사용하여 Pu를 정량 분석하는 단계;를 포함하며, 정량 분석 시간의 단축 및 이로 인한 분석자의 방사선 노출 감소 효과를 가져올 수 있고, 증발건조 과정로 인한 분석시설의 부식을 막고 에너지를 절감할 수 있는, 방사성 폐기물에 포함된 알파핵종의 정량 분석 방법을 개시하고 있다.

KR 10-1999-0041427 A KR 10-2016-0133197 A

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 잔류 방사능의 양에 따라 방사성 폐기물을 신속 정확하게 분류하여 방사성 폐기물을 효율적으로 처리 및 처분할 수 있도록 함과 아울러 방사성 폐기물의 처리에 필요한 작업 시간과 비용 및 작업자의 인적 오류를 최소화하고 작업자의 피폭을 방지하여 안전성을 도모할 수 있도록 한, 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 방사성 폐기물의 방사능 농도를 정확하게 측정하여 방사성 폐기물을 분류하는 전 작업을 간소화함과 아울러 작업 시간과 비용을 줄이고 방사성 폐기물에 대한 주민 및 국민의 수용성과 인식을 개선할 수 있도록 한, 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템은, 형상측정장비를 통과한 방사성 폐기물을 이송하는 이송용 롤러 컨베이어; 방사성 폐기물을 회전시키면서 HPGe 검출기를 이용하여 방사성 폐기물의 잔류 방사능을 측정하며 슬라이딩 방식으로 개폐되는 입구도어와 출구도어가 구비된 메인 방사능 측정챔버; 방사성 폐기물에 대하여 상기 메인 방사능 측정챔버에서 측정된 잔류 방사능의 양에 따라 서로 다른 방향으로 방사성 폐기물을 배출할 수 있도록 회전 가능하게 설치되는 분류용 롤러 컨베이어와; 상기 메인 방사능 측정챔버에서 측정된 방사능의 양이 배출 기준치를 초과할 경우 방사성 폐기물이 보관창고로 이송되도록 상기 분류용 롤러 컨베이어에 대하여 직교하게 배치되는 배출용 롤러 컨베이어와; 정밀 측정 소프트웨어와 PLC 제어반을 포함하여 측정 결과를 종합적으로 관리하며, 피폭선량평가를 위한 기초자료 및 자체처분계획서 작성 기능을 제공하는 측정 및 제어패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 방사능 측정챔버는 이송 롤러 컨베이어를 통해 이송된 방사성 폐기물을 360도 범위에서 회전시키도록 내측 하부에 구비된 회전 컨베이어와, 상기 HPGe 검출기를 포함하는 검출기 모듈이 수납될 수 있도록 전방에 구비되는 HPGe 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 HPGe 검출부는 저마늄을 이용하여 감마(γ)선을 검출하는 HPGe 검출기와, 전선으로 인한 신호의 감쇠 및 외래 잡음에 의한 S/N비(신호대 잡음비)의 저하를 방지할 수 있도록 상기 HPGe 검출기의 전방에 설치되는 전치증폭기, 상기 HPGe 검출기의 검출신호를 증폭시켜 전달하는 주증폭기, 아날로그 디지털 컨버터, 상기 주증폭기에 의해 증폭된 검출신호에 따른 파고를 분석하여 방사선의 에너지 스펙트럼을 측정하는 다중파고채널분석기 및 자연배경방사선을 차폐할 수 있도록 검출부를 제외한 주변부를 감싸고 있는 납차폐체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분류용 롤러 컨베이어는 프레임과, 방사성 폐기물을 이송할 수 있도록 프레임의 상측에 일정 간격으로 배치되는 복수개의 롤러와, 상기 롤러를 구동하기 위한 롤러구동모터와, 상기 롤러와 롤러구동모터가 설치되며 90도 각도로 회전되는 턴테이블과, 상기 프레임의 하부측에 설치되며 방사성 폐기물의 방사능 농도에 따라 상기 턴테이블을 정방향 또는 역방향으로 회동시키는 회전구동모터와, 상기 프레임에 설치되어 상기 회전구동모터의 회전력을 턴테이블로 전달하는 전동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 방사능 측정챔버의 앞쪽에 전수검사장비가 더 구비되고, 상기 전수검사장비는 대면적 플라스틱 섬광검출기를 이용하여 방사성 폐기물의 방사능 준위를 측정하는 대면적 방사능 측정챔버와, 측정된 방사능 준위에 따라 방사성 폐기물을 서로 다른 방향으로 배출하는 분류 롤러 컨베이어와, 방사성 폐기물의 방사능 준위별 배출 판정 기준을 만족하지 못한 방사성 폐기물을 보관창고로 이송할 수 있도록 상기 분류 롤러 컨베이어의 일측에 이송방향과 직교하게 배치되는 배출 롤러 컨베이어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템은 다양한 형태의 방사성 폐기물의 형상과 크기를 측정한 후 측정 결과를 토대로 형상별 효율 라이브러리를 불러와 방사능을 측정하고 납차폐체로 이루어진 메인 방사능 측정챔버를 이용하여 잔류 방사능을 측정함에 따라 극저준위 방사성 폐기물의 방사능을 측정할 수 있음은 물론 납차폐체의 추자 장입을 통해 자연방사선의 준위가 높은 지역에서도 방사능 측정이 가능한 효과가 있다.

또한, 방사성 폐기물에 대한 360도 회전 측정을 통해 밀도를 균질화하여 평균방사능을 도출할 수 았고, H빔이나 밸브, 파이프 등과 같이 복잡한 형상의 방사성 폐기물을 360도 회전시켜 형상구조를 단순화한 형상 효율을 적용함으로써 신속하고 정확한 방사능 분석이 가능한 효과가 있다.

또한, 방사성 폐기물의 발생이력과 방사능 분석결과를 토대로 측정된 핵종의 척도 인자를 적용하여 난검출성 핵종을 자동으로 판별할 수 있고, 측정 및 분석 결과를 종합적으로 관리하는 이력관리 시스템을 적용하여 피폭선량 평가를 위한 기초자료를 제공하고 자체처분 계획서 작성 등에 도움을 줄 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 방사성 폐기물로부터 시료를 채취하지 않고 원상태에서 방사능을 측정할 수 있게 되어, 절단 작업을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 메인 방사능 측정챔버에서의 방사능 측정 결과에 따라 방사성 폐기물을 오염물과 비오염물로 자동 분류하여 배출할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 전수검사장비의 대면적 방사능 측정챔버를 이용하여 표면방사선량률과 주요 핵종의 방사능 농도 및 국부 오염의 방사능을 측정함으로써 3가지 형태의 방사능 측정 결과를 종합적으로 고려한 방사성 폐기물의 분류체계를 확립할 수 있게 된다.

또한, 대면적 방사능 측정챔버에 대한 납차폐체의 추가 장입과 납차폐체를 이용한 검출기 모듈의 차폐 및 동시회로 구축을 통해 자연배경방사선의 영향을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 평면 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 정면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 이송용 롤러 컨베이어의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 분류용 롤러 컨베이어 및 배출용 롤러 컨베이어의 평면도와 저면도.
도 5는 본 발명에 따른 메인 방사능 측정챔버의 실제 모습을 나타낸 참고도.
도 6은 본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 변형예가 도시된 평면 구성도.
도 7는 도 6의 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 정면 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 1은 본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 평면 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 정면 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 이송용 롤러 컨베이어의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 분류용 롤러 컨베이어 및 배출용 롤러 컨베이어의 평면도와 저면도이며, 도 5은 본 발명에 따른 메인 방사능 측정챔버의 실제 모습을 나타낸 참고도이다. 그리고, 도 6은 본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 변형예가 도시된 평면 구성도이고, 도 7은 도 6의 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템의 정면 구성도이다.

본 발명에 따른 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템은, 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 방사성 폐기물의 형상 정보의 측정을 위한 형상측정장비(10)와, 이송용 롤러 컨베이어(20)와, 메인 방사능 측정챔버(30), 분류용 롤러 컨베이어(40), 배출용 롤러 컨베이어(60) 및 측정 및 제어패널(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 형상측정장비(10)는 방사성 폐기물의 다양한 형상과 크기 및 종류를 자동으로 측정하여 상기 측정 및 제어패널(50)로 전송하는 것으로, 콘크리트 블록과 200 L 드럼, H-빔, 파이프, 그리드박스, 방폐물 박스 등을 구별하여 측정할 수 있으며, 밸브나 구형, 원뿔 등 복잡한 구조의 방폐물에 대해서도 사용자가 선택하여 형상을 결정할 수 있도록 구성된다.

상기 이송용 롤러 컨베이어(20)는 형상측정장비(10)를 통과한 방사성 폐기물을 상기 메인 방사능 측정챔버(30)로 이송하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(23)의 상부에 일정 간격으로 설치되는 롤러(21)와, 상기 프레임(23)의 일측에 설치되어 상기 롤러(21)를 회전 구동하는 롤러구동모터(22) 및 제1위치센서(미도시)을 포함한다. 이때, 상기 제1위치센서는 컨베이어의 후단에 배치되어 방사성 폐기물의 위치를 감지하며, 방사성 폐기물이 감지되면 방사성 폐기물을 정지시켜 상기 대면적 방사능 측정챔버(30)의 입구도어를 열기 위한 신호를 발생하게 된다. 그리고, 상기 이송용 롤러 컨베이어(20)에 의한 방사성 폐기물의 이동속도는 가변적이다.

상기 메인 방사능 측정챔버(30)는 방사성 폐기물을 회전시키면서 HPGe 검출기(High Purity Germanium Dectector)를 이용하여 방사성 폐기물의 잔류 방사능을 측정하는 것으로, 슬라이딩 방식으로 개폐되는 입구도어와 출구도어를 구비한다. 그리고, 상기 메인 방사능 측정챔버(30)는 이송용 롤러 컨베이어(20)를 통해 이송된 방사성 폐기물을 360도 범위에서 회전시키도록 내측 하부에 구비된 회전 컨베이어(31)와, 상기 HPGe 검출기를 포함하는 검출기 모듈이 수납될 수 있도록 전방에 구비되는 HPGe 검출부(32)를 구비한다.

상기 메인 방사능 측정챔버(30)는 정육면체의 형태로 형성되는 것으로, 바닥면을 제외한 나머지 면이 10㎜ 두께의 납판으로 구성된다. 이때, 자연배경방사선을 저감할 수 있도록 납차폐체를 5㎝ 두께까지 추가 장입할 수 있도록 구성되는 것이 더 바람직하다. 그리고, 상기 입구도어와 출구도어는 전동모터에 의해 슬라이딩 방식으로 개폐되도록 구성된다.

상기 회전 컨베이어(31)는 방사성 폐기물이 상기 메인 방사능 측정챔버(30)로 이송된 이후에 정확한 방사능 측정을 위하여 측정 구역의 정위치에 위치하도록 이송하는 것으로, 측정 구역에 제2위치센서(미도시)가 구비되어 방사성 폐기물을 감지하고 감지된 방사성 폐기물의 형상 및 크기에 따라 회전 컨베이어(31)를 정지하는 지연시간을 제공하도록 구성된다. 그리고, 상기 회전 컨베이어(31)에 의한 방사성 폐기물의 이동속도는 가변되고 측정 구역 내에서 상기 회전 컨베이어(31)가 360도 회전할 수 있도록 구성된다.

상기 HPGe 검출부(32)는 저마늄을 이용하여 감마(γ)선을 검출하는 HPGe 검출기와, 전선으로 인한 신호의 감쇠 및 외래 잡음에 의한 S/N비(신호대 잡음비)의 저하를 방지할 수 있도록 상기 HPGe 검출기의 전방에 설치되는 전치증폭기, 상기 HPGe 검출기의 검출신호를 증폭시켜 전달하는 주증폭기, 아날로그 디지털 컨버터(ADC, Analog-Digital converter), 상기 주증폭기에 의해 증폭된 검출신호에 따른 파고를 분석하여 방사선의 에너지 스펙트럼을 측정하는 다중파고채널분석기(MCA, Multi-Channel Analyser) 및 자연배경방사선을 차폐할 수 있도록 검출부를 제외한 주변부를 감싸고 있는 10㎜ 두께의 납차폐체를 포함한다. 이때, 상기 HPGe 검출부(32)는 HPGe 검출기의 측정 위치를 6~12㎝ 범위 내에서 전후 좌우로 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 분류용 롤러 컨베이어(40)는 방사성 폐기물에 대하여 상기 메인 방사능 측정챔버(30)에서 측정된 잔류 방사능의 양에 따라 서로 다른 방향으로 방사성 폐기물을 배출할 수 있도록 분류시켜 주는 것으로, 상기 메인 방사능 측정챔버(30)의 출구측에 90도 범위에서 회전 가능하게 설치된다. 구체적으로, 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(45)과, 방사성 폐기물을 이송할 수 있도록 프레임(45)의 상측에 일정 간격으로 배치되는 복수개의 롤러(41)와, 상기 롤러(41)를 구동하기 위한 롤러구동모터(42)와, 상기 롤러(41)와 롤러구동모터(42)가 설치되며 90도 각도로 회전되는 턴테이블(46)과, 상기 프레임(45)의 하부측에 설치되며 방사성 폐기물의 방사능 농도에 따라 상기 턴테이블(46)을 정방향 또는 역방향으로 회동시키는 회전구동모터(43)와, 상기 프레임(45)에 설치되어 상기 회전구동모터(43)의 회전력을 턴테이블(46)로 전달하는 전동부재(44) 및 제3위치센서(미도시)를 포함한다.

그리고, 상기 제3위치센서는 컨베이어의 후단에 배치되는 것으로, 방사성 폐기물을 감지한 후 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)를 정지시키거나 현 위치를 파악할 수 있도록 한다. 이때, 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)의 회전 및 이송 속도는 가변될 수 있다. 따라서, 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)를 이용하여 잔류 방사능이 배출 기준치 이하인 방사성 폐기물은 그대로 배출하고 잔류 방사능이 배출 기준치를 초과하는 방사성 폐기물은 자체처분장으로 배출할 수 있게 된다.

따라서, 방사능 폐기물의 방사능 측정량이 배출 판정기준을 만족하는 경우에는 상기 롤러구동모터(42)에 의해 롤러(41)가 회전하여 방사성 폐기물을 이송방향에 이어지는 출구 방향으로 배출하고, 배출 판정 기준을 만족하지 않는 경우에는 상기 회전구동모터(43)에 의해 턴테이블(46)이 90도 각도로 먼저 회전됨으로써 상기 롤러구동모터(42)에 의해 회전되는 롤러(41)에 의해 방사성 폐기물이 이송방향에 직교하는 방향에 위치한 상기 배출용 롤러 컨베이어(60)로 배출될 수 있게 된다.

상기 측정 및 제어패널(50)은 정밀 측정 소프트웨어와 PLC 제어반을 포함하며, 이력관리시스템을 통해 측정 결과를 종합적으로 관리하는 것으로, 피폭선량평가를 위한 기초자료 및 자체처분계획서 작성 기능을 제공하게 된다. 여기서, 상기 정밀 측정 소프트웨어는 PC 기반의 프로그램으로 상기 다중파고채널분석기에서 출력되는 신호를 에너지 스펙트럼의 형태로 표출하며, 이 에너지 스펙트럼을 토대로 방사성 폐기물의 형상 및 크기, 종류에 따른 측정효율 라이브러리를 적용하여 감마핵종의 방사능 측정결과를 도출하게 된다. 그리고, 상기 PLC 제어반은 이송용 롤러 컨베이어(20)와 분류용 롤러 컨베이어(40), 배출용 롤러 컨베이어(60) 및 상기 메인 방사능 측정챔버(30)의 운전을 수동 또는 자동으로 제어하기 위한 것으로, 상기 정밀 측정 소프트웨어와 연동되도록 구성된다.

상기 배출용 롤러 컨베이어(60)는 상기 메인 방사능 측정챔버(30)에서 측정된 방사능의 양이 배출 판정 기준을 초과할 경우 보관창고로 방사성 폐기물이 이송되도록 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)의 일측에 방사성 폐기물의 이송 방향에 대하여 대하여 직교하게 배치된다. 이때, 상기 배출용 롤러 컨베이어(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(63)과 롤러(61), 롤러구동모터(62) 및 제4위치센서(미도시)를 포함한다. 이때, 상기 롤러(61)의 회전 속도 및 이동 속도는 가변될 수 있다. 따라서, 상기 배출용 롤러 컨베이어(60)의 후단에 배치된 제4위치센서가 방사성 폐기물을 감지하여 컨베이어를 정지시키는 신호를 발생하거나 현 위치를 파악할 수 있게 된다.

이에 따라, 형상측정장비(10)를 통과한 방사성 폐기물에 대하여 감마핵종의 잔류 방사능을 측정하여 배출 기준치 이하의 방사성 폐기물은 그대로 배출하고, 배출 기준치 이상의 방사성 폐기물은 상기 배출용 롤러 컨베이어(60)를 통해 보관창고에 보관하여 제염처리 후 배출할 수 있게 된다.

그리고, 도 6과 7에 도시된 바와 같이, 상기 메인 방사능 측정챔버(30)의 전방에 전수검사장비(70)가 더 설치될 수 있다. 이때, 상기 전수검사장비(70)는 대면적 플라스틱 섬광검출기를 이용하여 방사성 폐기물의 방사능 준위를 측정하는 대면적 방사능 측정챔버(71)와, 측정된 방사능 준위에 따라 방사성 폐기물을 서로 다른 방향으로 배출하는 분류 롤러 컨베이어(72)와, 방사성 폐기물의 방사능 준위별 배출 판정 기준을 만족하지 못한 방사성 폐기물을 보관창고로 이송할 수 있도록 상기 분류 롤러 컨베이어(72)의 일측에 이송방향과 직교하게 배치되는 배출 롤러 컨베이어(73)를 포함한다.

상기 대면적 방사능 측정챔버(71)는 방사성 폐기물의 방사능 준위를 측정하기 위한 것으로, 대면적 플라스틱 섬광검출기를 포함하는 검출기 모듈과, 이송 롤러 컨베이어를 통해 이송된 방사성 폐기물을 측정구역에 위치시키도록 내측 하부에 위치한 내부 컨베이어를 구비한다.

더 상세하게 설명하면, 상기 대면적 방사능 측정챔버(71)는 정육면체 형태로 형성되며, 바닥면을 제외한 각면에 상기 검출기 모듈이 2개씩 배치된다. 이때, 동시회로의 구성을 위하여 2개의 검출기 모듈을 상부면에 추가로 설치하는 것이 바람직하며, 각 검출기 모듈에서 발생한 아날로그 신호가 상기 측정 및 제어패널(50)로 전송될 수 있도록 각각의 검출기 모듈은 동축 케이블로 상기 측정 및 제어패널(50)에 연결된다.이때, 자연배경방사선을 저감할 수 있도록 납차폐체를 5㎝ 두께까지 추가 장입할 수 있도록 구성되는 것이 더 바람직하다. 그리고, 상기 대면적 방사능 측정챔버(71)의 입구도어와 출구도어 역시 전동모터에 의해 슬라이딩 방식으로 개폐되도록 구성된다.

상기 검출기 모듈은 대면적 플라스틱 섬광검출기와, 광전자증폭관(PMT, Photo Nultiplier Tube) 2개, 계측회로모듈 2개 및 납차폐체로 구성된다. 상기 대면적 플라스틱 섬광검출기는 방사선을 검출하는 센서로서, 방사선에 의한 여기반응을 통해 광자(photon)를 발생하게 된다. 플라스틱 섬광검출기는 다른 섬광검출기에 비해 제작단가가 저렴하고 주변 온도나 습도의 영향이 적으며 대면적으로 제작 가능하여 기하학적 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

상기 광전자증폭관은 광자를 전자로 변환시켜 증폭시켜 주는 것으로, 상기 대면적 플라스틱 섬광검출기의 양 끝단에 각각 결합된다. 이에 따라 2개의 광전자증폭관에서 출력되는 전자신호를 합산하는 방식으로 계측 효율을 향상시킴과 아울러 상기 대면적 플라스틱 섬광검출기와 방사선의 반응 위치에 따른 검출신호의 변화인 공간 변동성(Spatial variations)을 최소화할 수 있게 된다.

상기 계측회로모듈은 광전자증폭관에서 발생한 전자를 아날로그 전압 펄스 형태로 변환 및 증폭시켜주고 상기 광전자증폭관에 고전압을 공급할 수 있도록 상기 광전자증폭관에 각각 연결된다. 그리고, 상기 납차폐체는 자연배경방사선의 차폐를 위하여 설치하는 것으로, 상기 대면적 플라스틱 섬광검출기의 검출면을 제외한 모든 주변을 감싸도록 설치된다. 이때, 상기 납차폐체는 대략 10㎜ 정도의 두께를 갖는다.

상기 분류 롤러 컨베이어(72)와 배출 롤러 컨베이어(73)의 구조 및 기능은 상기한 분류용 롤러 컨베이어(40)와 배출용 롤러 컨베이어(60)와 대동 소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 대면적 방사능 측정챔버(70)의 검출기 모듈을 통해 검출된 신호를 처리할 수 있도록 상기 측정 및 제어패널(50)에는 MCA 계측회로 모듈이 더 포함될 수 있다. 상기 MCA 계측회로 모듈은 검출기 모듈에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 것으로, 상기 검출기 모듈의 전치증폭기 계측회로 모듈에서 각각 출력되는 신호를 독립적으로 처리할 수 있도록 각 신호마다 한 개씩, 총 24개가 설치된다. 그리고, 상기 측정 및 제어패널(50)의 정밀 측정 소프트웨어는 상기 MCA 계측회로 모듈에서 출력되는 신호를 에너지 스펙트럼의 형태로 표출함과 아울러 이 에너지 스펙트럼을 토대로 방사성 폐기물의 형상 및 크기, 종류에 따른 측정효율 라이브러리, 변환수식, 역필터링(Deconvolution) 알고리즘을 이용하여 방사성 폐기물의 표면방사선량률, 주요 핵종의 방사능 농도, 국부오염의 측정결과를 도출하고, 이 측정 결과들을 종합적으로 고려한 방사성 폐기물의 방사능 준위별 판정 기준의 만족여부를 판단하여 상기 분류 롤러 컨베이어(72)에 전달함으로써, 상기 대면적 방사능 측정챔버(71)의 배출 판정 기준을 만족하는 방사성 폐기물은 분류 롤러 컨베이어(72)가 상기 메인 방사능 측정챔버(30)로 이송하고 판정 기준을 만족하지 못한 방사성 폐기물은 상기 배출용 보조 롤러 컨베이어(65)를 통해 보관창고로 이송하도록 한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...형상측정장비
15...공급용 롤러 컨베이어
20...이송용 롤러 컨베이어
21...롤러
22...롤러구동모터
23...프레임
30...메인 방사능 측정챔버
31...회전 컨베이어
32...HPGe 검출부
40...분류용 컨베이어
41...롤러
42...롤러구동모터
43...회전구동모터
44...전동부재
45...프레임
46...턴테이블
50...측정 및 제어 패널
60...배출용 롤러 컨베이어
61...롤러
62...롤러구동모터
63...프레임
70....전수검사장비
71...대면적 방사능 측정챔버
72...분류롤러컨베이어
73...배출롤러 컨베이어

Claims (5)

1. 방사성 폐기물의 다양한 형상과 크기 및 종류를 자동으로 측정하는 형상측정장비(10)를 통과한 방사성 폐기물을 이송하는 이송용 롤러 컨베이어(20);
   내측 하부에 구비된 회전 컨베이어(31)를 통해 방사성 폐기물을 회전시키면서 전방의 HPGe 검출부(32)에 수납된 검출기 모듈의 HPGe 검출기를 이용하여 방사성 폐기물의 잔류 방사능을 측정하며, 슬라이딩 방식으로 개폐되는 입구도어와 출구도어가 구비된 메인 방사능 측정챔버(30);
   방사성 폐기물에 대하여 상기 메인 방사능 측정챔버(30)에서 측정된 잔류 방사능의 양에 따라 서로 다른 방향으로 방사성 폐기물을 배출할 수 있도록 회전 가능하게 설치되는 분류용 롤러 컨베이어(40);
   상기 메인 방사능 측정챔버(30)에서 측정된 방사능의 양이 배출 기준치를 초과할 경우 보관창고로 방사성 폐기물이 배출되도록 상기 분류용 롤러 컨베이어(40)에 대하여 직교하게 배치되는 배출용 롤러 컨베이어(60);
   정밀 측정 소프트웨어와 PLC 제어반을 포함하여 측정 결과를 종합적으로 관리하며, 피폭선량평가를 위한 기초자료 및 자체처분계획서 작성 기능을 제공하는 측정 및 제어패널(50); 및
   대면적 플라스틱 섬광검출기를 이용하여 방사성 폐기물의 방사능 준위를 측정하는 대면적 방사능 측정챔버(71)와, 측정된 방사능 준위에 따라 방사성 폐기물을 서로 다른 방향으로 배출하는 분류 롤러 컨베이어(72)와, 방사성 폐기물의 방사능 준위별 배출 판정 기준을 만족하지 못한 방사성 폐기물을 보관창고로 이송할 수 있도록 상기 분류 롤러 컨베이어(72)의 일측에 이송방향과 직교하게 배치되는 배출 롤러 컨베이어(73)를 포함하여, 상기 메인 방사능 측정챔버(30)의 앞쪽에 전수검사장비(70);를 포함하고,
   상기 HPGe 검출부(32)는 저마늄을 이용하여 감마(γ)선을 검출하는 HPGe 검출기와, 전선으로 인한 신호의 감쇠 및 외래 잡음에 의한 S/N비(신호대 잡음비)의 저하를 방지할 수 있도록 상기 HPGe 검출기의 전방에 설치되는 전치증폭기, 상기 HPGe 검출기의 검출신호를 증폭시켜 전달하는 주증폭기, 아날로그 디지털 컨버터, 상기 주증폭기에 의해 증폭된 검출신호에 따른 파고를 분석하여 방사선의 에너지 스펙트럼을 측정하는 다중파고채널분석기 및 자연배경방사선을 차폐할 수 있도록 검출부를 제외한 주변부를 감싸고 있는 납차폐체를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 분류용 롤러 컨베이어(40)는, 방사성 폐기물을 이송할 수 있도록 프레임(45)의 상측에 일정 간격으로 배치되는 복수개의 롤러(41)와, 상기 롤러(41)를 구동하기 위한 롤러구동모터(42)와, 상기 롤러(41)와 롤러구동모터(42)가 설치되며 90도 각도로 회전되는 턴테이블(46)과, 상기 프레임(45)의 하부측에 설치되며 방사성 폐기물의 방사능 농도에 따라 상기 턴테이블(46)을 정방향 또는 역방향으로 회동시키는 회전구동모터(43)와, 상기 프레임(45)에 설치되어 상기 회전구동모터(43)의 회전력을 턴테이블(46)로 전달하는 전동부재(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 방사성 폐기물의 방사능 측정 및 분류 시스템.
   
5. 삭제

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