KR102327811B1 - 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 복수 개의 중성자검출기가 전달하는 복수의 신호를 멀티플렉서가 한 개의 출력신호로 먹싱하므로, 다중채널스케일러의 개수를 최소화 할 수 있어, 중성자검출기가 생성한 신호를 분석부로 전달하는 과정에서 소요되는 시간과 비용, 장치 크기 및 설치 공간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치 및 방법{DATA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR DIFFERENTIAL DIE-AWAY(DDA) ANALYSIS EQUIPMENT OF SPECIFIC NUCLEAR FISSION MATERIALS USING MULTIPLEXER}
본 발명은 특정 핵물질 분석에 사용되는 중성자 차등 소멸 시간(DDA) 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중채널스케일러의 개수를 최소화 하도록 하여, 중성자검출기가 생성한 신호를 분석부로 전달하는 과정에서 소요되는 시간과 비용, 장치 크기 및 설치 공간을 줄일 수 있도록 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 미량성분분석을 위한 비파괴분석(Non-destructive Assay)은 분석 대상에 대한 불필요한 영향이나 손상(파괴)을 입히지 않고 현존 상태나 성분을 분석하는 검사로, 국제적인 핵물질 감시를 위한 핵사찰이나 핵연료검사에 주로 사용되고 있다.
특정핵물질분석을 위한 중성자 차등 소멸 시간(Differential Die-Away, DDA) 측정은 중성자가 핵물질과 반응하여 발생하는 즉발중성자와 지발중성자의 수를 측정하여 특정 핵물질 동위원소 및 함량 알 수 있는 기법으로, 분석 대상 피검체에 미량으로 포함된 특정 핵물질의 피검체를 파괴하지 않고 분석이 가능하다. 이러한 DDA 기법은 미량의 핵분열성 물질이 차폐되거나 비핵분열 물질격자에 놓인 경우에도 검출이 가능한 강력한 도구로서, 특정 핵분열 물질 분석 및 함량 분석, 고준위 방사선폐기물 검사, 수화물 보안검사 등과 같은 민감한 핵물질 감시활동에 적용하고 있다. DDA 기법은 분석 대상 피검체에 외부에서 중성자원을 주입하여 피검체 물질과의 추가적인 핵분열을 유도하고, 이 핵분열로 인해 시간대별 방출된 중성자 개수를 계산하여 측정 대상 피검체에 포함된 핵분열성 물질인 235U, 239Pu, 241Pu 및 90Th과 같은 핵분열성 물질의 종류와 총 함량을 파악한다.
도 1은 종래 DDA 분석장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 DDA 분석장치는 중성자 검출부(10), 신호처리장치(20) 및 분석부(30)를 포함한다.
중성자 검출부(10)는 중성자를 발생시키는 중성자발생기(12), 중성자발생기(12)의 전방에 위치되며 분석대상 피검체가 구비되는 시료안내부(14) 및 피검체를 통과한 중성자를 검출하는 중성자 검출기(16)를 포함한다.
중성자발생기(12)는 주로 중수소-삼중수소(Deuterium-Tritium) 핵융합 중성자 발생장치를 이용할 수 있다. 중성자발생기(12)에서 발생되는 반복펄스형태의 중성자가 중성자발생기(12) 주변에 배치된 감속구조에 의해 열중성자화 되어 피검체로 조사된다. 그리고 피검체로 조사된 열중성자는 피검체의 특정 핵물질과 핵분열을 일으켜 2차적으로 핵분열 즉발중성자를 생성하고, 이 같은 2차 중성자는 피검체 주위에 배치된 중성자 검출기(16)에 의해 검출된다.
그리고 중성자발생기(12)와 감속구조에서 생성된 열중성자와 피검체 매질과의 핵분열 반응에 의해 생성된 고속중성자인 핵분열 즉발중성자는 서로 다른 에너지 스펙트럼 차이가 있으며, 이러한 차이로 인해 중성자 검출기(16)를 사용하여 핵분열 즉발중성자를 선별하여 측정할 수 있다. 이러한 중성자 검출기(16)는 예를 들면 Cd 케이스 감속재 내장 3He 검출기를 사용하여 핵분열중성자만 선별하여 측정할 수 있으며, 일반적으로 피검체 주위에 배치되어 특정 공간(챔버)을 형성한다. 따라서 피검체 주변에 배치된 중성자 검출기(16)들은 핵분열 중성자들을 집중적으로 측정하게 되는데, 이때 측정된 계수율과 중성자 유지시간은 존재하는 핵분열 물질의 양에 비례하기 때문에 이 비율을 측정하여 특정 핵물질의 양을 추정할 수 있다.
신호처리장치(20)는 각각의 중성자 검출기(16)와 연결되어 각각의 중성자 검출기(16)가 검출한 신호를 증폭 및 필터링 처리하는 복수 개의 신호 처리부(22) 및 각각의 신호 처리부(22)와 연결되어 신호 처리부(22)가 처리한 신호를 전달받아 일정한 시간 간격마다 중성자 계측으로 발생하는 펄스의 수를 메모리 주소로 저장하여 출력하는 복수 개의 다중채널스케일러(24)(multichannel scaler, MCS)를 포함한다.
분석부(30)는 신호처리장치(20)의 하드웨어 제어 및 운용 소프트웨어를 제공하는 제어부(32) 및 제어부(32)로부터 전달되는 정보를 외부로 디스플레이하는 디스플레이부(34)를 포함한다. 제어부(32)는 특정 핵물질분석을 위해 피검체 주위에 배치된 복수 개의 중성자 검출기(16)로부터 전달되는 신호를 복수 개의 다중채널스케일러(24)로부터 수신받아 복수 개의 중성자 검출기(16)가 위치한 각 위치의 특정 핵물질 정보를 취득하여 각 위치별 상태를 분석할 수 있다.
도 2는 종래 DDA 분석장치의 중성자 검출기에서 검출된 중성자 검출시간 분포를 나타낸 그래프이다.
도면을 참조하면, 예를 들어, 10㎲의 단일 중성자 펄스를 분석대상 피검체에 조사한 후 중성자 검출기(16)에서 검출된 중성자 검출시간 분포를 살펴보면, 분석 시작점 이후 대략 15-20㎲에서 정점을 찍은 것을 알 수 있다. 초기 시간영역(<100 ㎲)에서 검출된 중성자는 주로 버스트 중성자(410)로 이루어지며, 이 버스트 중성자(410)는 중성자발생기(12)로부터 직접 중성자 검출기(16)에 도달하는 고속중성자들을 중심으로 중성자 검출기(16)에서 측정되는 결과가 반영된 파형으로, 노이즈에 해당되는데, 빠른 시간 동안 사라지게 된다. 실제 유효한 파형은 초기 시간영역(<100㎲) 이후의 파형으로 이 신호는 분석대상 핵물질 형태 및 양에 따라 특정 형태를 가지게 되므로 이를 분석할 경우, 피검체의 핵물질 형태 및 양을 분석할 수 있다. 즉 버스트 중성자(410)는 핵분열을 유발하지 않고 중성자발생기(12)로부터 직접 중성자 검출기(16)에 도달하는 중성자이거나 최소 개수의 산란 상호작용을 갖는다. 버스트 중성자(410)는 분석대상 핵물질과 핵분열 반응을 일으켜 핵분열 즉발중성자 신호(420)를 생성하고, 이 두 개 신호는 최종적으로 DDA 분석신호(430)를 생성한다. DDA 분석신호(430)는 분석대상 핵물질 형태 및 양에 따라 특정 형태를 가지게 되므로 이를 분석할 경우, 피검체의 핵물질 형태 및 양을 분석할 수 있다.
한편, 특정 핵물질 분석에 일반적으로 사용되는 DDA 분석신호(430)는 분석대상 피검체 주위에 배치된 다수의 중성자 검출기(16), 예를 들면 3He검출기로부터 얻어지며, 다수의 중성자 검출기(16) 신호는 위치에 따른 서로 다른 신호를 얻기 위해 각각 별도로 분리된 복수의 채널로 송신되어 신호처리부(22) 및 다중채널스케일러(24)에서 처리된 후, 제어부(32)에서 최종 분석된다. 현재, 특정 핵물질의 DDA 기법에서 사용되고 있는 이러한 종래기술은 분석대상 피검체 주위에 배치된 중성자 검출기(16)의 개수만큼 다중채널스케일러(24)를 구비하여 신호를 취득해야 한다. 이를 위해서는 각 채널에 1.5억 내지 4억 정도 하는 비교적 고가의 다중채널스케일러(24)를 구비해야 하므로, 장치 구성 비용이 많이 소요되고 전체 장치의 무게 및 크기가 커지기 때문에 설치공간이 비교적 제한적인 방사선관리구역에서 장치 취급 및 운전이 어려워지는 문제점이 있다.
이에 따라 이러한 DDA 분석 장치에 사용되는 종래기술의 다중 채널 신호 취득 방법의 문제점을 개선하여 신호 취득 및 분석에 소요되는 시간과 비용, 장치 크기 및 설치 공간을 획기적으로 줄이고, 중성자 검출기(16)가 위치한 각 위치의 특정 핵물질 정보를 취득하기 위한 신호취득 기술개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1339115호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다중채널스케일러의 개수를 최소화 하도록 하여, 중성자검출기가 생성한 신호를 분석부로 전달하는 과정에서 소요되는 시간과 비용, 장치 크기 및 설치 공간을 줄일 수 있도록 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피검체로 중성자를 발생시키는 중성자발생기와, 피검체를 통과한 중성자를 검출하는 복수 개의 중성자검출기를 갖는 중성자검출부; 복수 개의 상기 중성자검출기가 생성한 신호를 신호 그룹으로 먹싱하여 송신하기 위한 복수 개의 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서로부터 수신되는 신호를 처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부가 처리한 신호를 외부로 출력하는 다중채널스케일러를 갖는 신호전달부; 및 상기 다중채널스케일러가 외부로 출력한 신호를 전달받아 디먹싱하는 디멀티플렉서부와, 상기 디멀티플렉서부가 디먹싱한 신호를 취득하여 상태를 분석하는 분석부와, 상기 분석부가 분석한 정보를 외부로 출력하는 출력부를 갖는 분석수단을 포함하고, 복수 개의 상기 중성자검출기는 기 설정된 개수의 그룹으로 나누어 그룹화 하고, 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기와 한 개의 상기 멀티플렉서가 연결되고, 상기 멀티플렉서는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기로부터 전달받은 신호의 부분들을 먹싱하여 한 개의 출력신호로 출력하고, 상기 디멀티플렉서부는 상기 멀티플렉서가 먹싱한 출력신호를 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기의 개수만큼 디먹싱하는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 멀티플렉서는, 각각의 상기 중성자검출기로부터 전달받은 신호에 대하여 미리 설정된 구간에 위치하는 신호의 부분을 취합하되, 상기 신호의 부분에 대한 차례를 지정하여, 상기 차례에 따라 한 개의 출력신호로 먹싱하는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 차례는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기의 위치에 따라 자동으로 지정되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 디멀티플렉서부가 디먹싱한 신호는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기가 검출한 신호의 부분인 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 물이 담기는 수조를 더 포함하고, 상기 중성자검출기, 피검체 및 복수 개의 중성자검출기가 수조의 물에 잠기도록 위치되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 중성자발생기는 피검체의 일측에 위치되고, 상기 그룹은 피검체의 일측을 제외한 3개의 면에 각각 위치되도록 3개의 그룹으로 구분되고, 각각의 그룹에 복수 개의 중성자검출기가 구비되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 피검체와 상기 중성자검출기 사이에 감속재가 배치되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 피검체로 중성자를 발생시키는 중성자발생기와, 피검체를 통과한 중성자를 검출하는 복수 개의 중성자검출기를 갖는 중성자검출부, 복수 개의 상기 중성자검출기가 생성한 신호를 신호 그룹으로 먹싱하여 송신하기 위한 복수 개의 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서로부터 수신되는 신호를 처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부가 처리한 신호를 외부로 출력하는 다중채널스케일러를 갖는 신호전달부 및 상기 다중채널스케일러가 외부로 출력한 신호를 전달받아 소프트웨어적으로 디먹싱하는 디멀티플렉서부와, 상기 디멀티플렉서부가 디먹싱한 신호를 취득하여 상태를 분석하는 분석부와, 상기 분석부가 분석한 정보를 외부로 출력하는 출력부를 갖는 분석수단을 포함하고, 복수 개의 상기 중성자검출기는 기 설정된 개수의 그룹으로 나누어 그룹화되는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 방법에 있어서, 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기와 한 개의 상기 멀티플렉서가 연결되는 과정; 상기 멀티플렉서는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기로부터 전달받은 신호의 부분들을 먹싱하여 한 개의 출력신호로 출력하는 과정; 및 상기 디멀티플렉서부는 상기 멀티플렉서가 먹싱한 출력신호를 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기의 개수만큼 디먹싱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 복수 개의 중성자검출기가 전달하는 복수의 신호를 멀티플렉서가 분석할 수 있는 최대 개수의 그룹 단위로 먹싱하여 출력하고, 먹싱된 출력신호를 소프트웨어적으로 디먹싱하여 먹싱된 신호를 추출하므로, 다중채널스케일러의 개수를 최소화 할 수 있어, 중성자검출기가 생성한 신호를 분석부로 전달하는 과정에서 소요되는 시간과 비용, 장치 크기 및 설치 공간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 특정 핵물질분석을 위해 피검체 주위에 배치된 복수 개의 중성자검출기의 신호를 별도로 수신하여 복수 개의 중성자검출기가 위치한 각 위치의 특정 핵물질 정보를 취득하여 각 위치의 상태 즉, 손상, 누출, 오염 등을 분석할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 DDA 분석장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 종래 DDA 분석장치의 중성자 검출기에서 검출된 중성자 검출시간 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 블록으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치의 멀티플렉서 및 디멀티플렉서가 복수의 중성자검출기의 신호를 편집하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치 및 방법을 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치를 블록으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치는 예를 들면 사용후 원전 연료로 구성되는 피검체(S)로부터 중성자 신호를 검출하고 이를 분석하기 위한 것으로, 중성자검출부(100), 신호전달부(200) 및 분석수단(300)을 포함한다.
중성자검출부(100)는 중성자발생기(120) 및 중성자검출기(130)를 포함하고, 수조(110) 및 감속재(140)를 더 포함할 수 있다. 중성자발생기(120)는 피검체(S)의 일측에 위치되는 것으로, 예를 들면 중수소-삼중수소(Deuterium-Tritium) 중성자를 발생시킬 수 있다. 중성자발생기(120)에서 발생되는 반복 펄스형태의 중성자가 중성자발생기(120) 주변에 배치된 감속구조에 의해 열중성자화 되어 피검체(S)로 조사된다. 그리고 피검체(S)로 조사된 중성자 펄스는 분석 대상 피검체(S)의 특정 핵물질과 핵분열을 일으켜 2차적으로 핵분열 즉발중성자(prompt neutron)를 생성한다.
중성자검출기(130)는 피검체(S)를 통과한 핵분열 즉발중성자를 검출하는 것으로, 중성자발생기(120)에서 발생한 중성자 펄스가 분석 대상 피검체(S)의 특정 핵물질과 핵분열되어 즉발중성자(prompt neutron)로 생성되면, 중성자검출기(130)가 이를 검출한다. 중성자발생기(120)는 피검체(S)의 일측에 대향 위치되고, 중성자검출기(130)는 피검체(S)의 일측을 제외한 부분의 3면을 따라 복수 개가 구비된다. 이때, 복수 개의 중성자검출기(130)는 기 설정된 개수의 그룹으로 나누어 그룹화 될 수 있다. 예를 들면, 그룹은 피검체(S)의 일측을 제외한 3개의 면에 각각 위치되도록 3개의 그룹으로 구분되어, 제 1 그룹(G1), 제 2 그룹(G2) 및 제 3 그룹(G3)으로 구성된다. 그리고 각각의 그룹에 복수 개의 중성자검출기(130), 예를 들면 4개의 중성자검출기(130)가 구비될 수 있다. 그룹의 개수 및 중성자검출기(130)의 개수는 경우에 따라 변경 가능하다. 그리고 피검체(S), 중성자발생기(120) 및 중성자검출기(130)는 중성자 검출 효율을 최적화 하기 위하여 일정 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 안정적인 신호 취득을 위해 중성자검출부(100)는 강성을 가진 구조물 내에 배치될 수 있다.
수조(110)는 차폐를 위해 물로 채워져 있으며, 중성자발생기(120), 피검체(S) 및 복수 개의 중성자검출기(130)가 수조(110)에 잠기도록 위치되어, 특정 핵물질의 방사선이 차폐된다. 감속재(140)는 피검체(S)와 중성자검출기(130) 사이에 배치되어 핵분열 중성자의 운동에너지를 줄여 감속시킨다. 이러한 감속재(140)는 중성자 감속 및 감속에 필요한 차폐재로 구성될 수 있다.
신호전달부(200)는 멀티플렉서(210), 신호처리부(220) 및 다중채널스케일러(230)를 포함한다. 멀티플렉서(210)는 복수 개의 중성자검출기(130)가 생성한 신호를 송신하기 위한 것으로, 예를 들면 각각의 그룹에 속한 복수 개의 중성자검출기(130)와 한 개의 멀티플렉서(210)가 연결되어, 제 1 그룹(G1)에 제 1 멀티플렉서(211)가 연결되고, 제 2 그룹(G2)에 제 2 멀티플렉서(212)가 연결되고, 제 3 그룹(G3)에 제 3 멀티플렉서(213)가 연결될 수 있다. 각각의 중성자검출기(130)와 각각의 멀티플렉서(210)는 각각의 채널(C), 즉 케이블을 통하여 연결된다. 여기서 예를 들면 제 1 그룹(G1)에 속한 중성자검출기(130)의 개수는 제 1 멀티플렉서(211)가 분석할 수 있는 최대 개수로 구성될 수 있다.
신호처리부(220)는 멀티플렉서(210)로부터 수신되는 신호를 증폭 및 필터링 신호 처리를 수행하는 것으로, 제 1 멀티플렉서(211)로부터 수신되는 신호를 신호 처리하여 출력하는 제 1 신호처리부(221), 제 2 멀티플렉서(212)로부터 수신되는 신호를 신호 처리하여 출력하는 제 2 신호처리부(222) 및 제 3 멀티플렉서(213)로부터 수신되는 신호를 신호 처리하여 출력하는 제 3 신호처리부(223)를 포함한다.
다중채널스케일러(Multichnnel scaler, MCS)(230)는 신호처리부(220)가 처리한 신호를 외부로 출력하는 것으로, 제 1 신호처리부(221)가 처리한 신호를 외부로 출력하는 제 1 다중채널스케일러(231), 제 2 신호처리부(222)가 처리한 신호를 외부로 출력하는 제 2 다중채널스케일러(232), 제 3 신호처리부(223)가 처리한 신호를 외부로 출력하는 제 3 다중채널스케일러(233)를 포함한다. 이러한 다중채널스케일러(230)는 시간분해능 입력 수를 계측하는 장비로, 예를 들면 일정한 시간 간격(bin time)마다 중성자 계측으로 발생하는 펄스의 수를 memory address로 저장할 수 있다.
분석수단(300)은 디멀티플렉서부(310), 분석부(320) 및 출력부(330)를 포함한다. 디멀티플렉서부(310)는 제 1, 2, 3 다중채널스케일러(231, 232, 233)가 외부로 출력한 신호를 전달받아 소프트웨어 적으로 디먹싱한다. 분석부(320)는 디멀티플렉서부(310)가 디먹싱한 신호를 취득하여 상태를 분석하는 것으로, 복수 개의 중성자검출기(130)가 위치한 각 위치의 특정 핵물질 정보를 취득하여 각 위치의 상태, 즉, 손상, 누출, 오염 등을 분석할 수 있다. 출력부(330)는 분석부(320)가 분석한 정보를 외부로 출력하는 것으로, 예를 들면 외부로 출력이 가능한 디스플레이부 등으로 구성될 수 있다.
이러한 본 발명은 복수의 중성자발생기(120)를 멀티플렉서(210)가 분석할 수 있는 최대 개수의 그룹 단위로 묶고, 이들 그룹 별로 멀티플렉서(210)를 연결하고, 각각의 멀티플렉서(210)에 각각의 다중채널스케일러(230)가 연결되도록 구성되므로, 다중채널스케일러(230)의 개수를 최소화 할 수 있어, 신호 수신에 소요되는 시간과 비용, 장치 크기 및 설치 공간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 특정 핵물질분석을 위해 피검체(S) 주위에 배치된 복수 개의 중성자검출기(130)의 신호를 별도로 수신하여 복수 개의 중성자검출기(130)가 위치한 각 위치의 특정 핵물질 정보를 취득하여 각 위치의 상태(손상, 누출, 오염 등)를 분석할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치의 멀티플렉서 및 디멀티플렉서가 복수의 중성자검출기의 신호를 편집하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 5에서는 제 1 멀티플렉서(211)가 한 개의 출력신호로 먹싱하는 과정을 설명하였으나, 제 2 멀티플렉서(212) 및 제 3 멀티플렉서(213) 또한 유사한 과정으로 구성됨은 물론이다.
제 1 멀티플렉서(211)는 제 1 그룹(G1)에 속한 4개의 중성자검출기(130)로부터 전달받은 신호의 부분들을 먹싱하여 1 개 이상의 신호 그룹 즉, 출력신호로 출력한다. 이때, 제 1 멀티플렉서(211)는 각각의 중성자검출기(130)로부터 전달받은 신호에 대하여 미리 설정된 구간에 위치하는 신호의 부분을 취합하되, 신호의 부분에 대한 차례를 지정하여, 차례에 따라 한 개의 출력신호로 먹싱한다. 상기 차례는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 중성자검출기(130)의 위치에 따라 자동으로 지정될 수 있다. 상기 신호 그룹은 한 개 또는 복수 개로 구성될 수 있다.
예를 들면 제 1 중성자검출기(131)는 제 1-1 검출신호(a-1), 제 1-2 검출신호(a-2), 제 1-3 검출신호(a-3) 및 제 1-4 검출신호(a-4)를 제 1 멀티플렉서(211)로 전달한다. 그리고 제 1 멀티플렉서(211)는 제 1-1 검출신호(a-1) 내지 제 1-4 검출신호(a-4)에 대하여 미리 설정된 구간, 즉, 제 1-1 검출신호(a-1)를 취합한다. 실제로는 제 1 멀티플렉서(211)는 제 1 중성자검출기(131)로부터 전달되는 신호 중 1/4시간에 해당하는 영역 즉, 제 1-1 검출신호(a-1)를 취합할 수 있다.
제 2 중성자검출기(132)는 제 2-1 검출신호(b-1), 제 2-2 검출신호(b-2), 제 2-3 검출신호(b-3) 및 제 2-4 검출신호(b-4)를 제 1 멀티플렉서(211)로 전달한다. 그리고 제 1 멀티플렉서(211)는 제 2-1 검출신호(b-1) 내지 제 2-4 검출신호(b-4)에 대하여 미리 설정된 구간, 즉, 제 2-2 검출신호(b-2)를 취합한다. 제 3 중성자검출기(133)는 제 3-1 검출신호(c-1), 제 3-2 검출신호(c-2), 제 3-3 검출신호(c-3) 및 제 3-4 검출신호(c-4)를 제 1 멀티플렉서(211)로 전달한다. 그리고 제 1 멀티플렉서(211)는 제 3-1 검출신호(c-1) 내지 제 3-4 검출신호(c-4)에 대하여 미리 설정된 구간, 즉, 제 3-3 검출신호(c-3)를 취합한다. 제 4 중성자검출기(134)는 제 4-1 검출신호(d-1), 제 4-2 검출신호(d-2), 제 4-3 검출신호(d-3) 및 제 4-4 검출신호(d-4)를 제 1 멀티플렉서(211)로 전달한다. 그리고 제 1 멀티플렉서(211)는 제 4-1 검출신호(d-1) 내지 제 4-4 검출신호(d-4)에 대하여 미리 설정된 구간, 즉, 제 4-4 검출신호(d-4)를 취합한다. 그리고 이렇게 취합한 검출신호 즉, 제 1-1 검출신호(a-1), 제 2-2 검출신호(b-2), 제 3-3 검출신호(c-3), 제 4-4 검출신호(d-4)를 제 1 중성자검출기(131) 내지 제 4 중성자검출기(134)의 위치에 따라 차례별로 나열하여 한 개의 출력신호로 먹싱한다.
이처럼 제 1 멀티플렉서(211)는 복수 개의 중성자검출기(130)가 전달하는 복수의 신호를 한 개의 출력신호로 출력되도록 할 수 있다. 그리고 제 1 멀티플렉서(211)가 먹싱한 한 개의 출력신호는 한 개의 신호처리부(220) 및 한 개의 다중채널스케일러(230)를 지나 디멀티플렉서부(310)로 전달된다. 이처럼 본 발명은 멀티플렉서(210)가 복수 개의 중성자검출기(130)가 전달하는 복수의 신호를 한 개의 신호 그룹 즉 출력신호로 먹싱하므로, 다중채널스케일러(230)를 중성자검출기(130)의 개수만큼 많이 구비하지 않아도 되어, 전체 크기 및 설치 공간을 획기적으로 줄일 수 있고, 설치 비용 또한 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고 디멀티플렉서부(310)는 다중채널스케일러(230)로부터 전달받은 한 개의 출력신호를 4개의 신호로 소프트웨어적으로 디먹싱한다. 디멀티플렉서부(310)가 디먹싱한 신호는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 중성자검출기(130)가 검출한 신호의 부분으로, 예를 들면 디멀티플렉서부(310)는 한 개의 출력신호를 제 1-1 검출신호(a-1), 제 2-2 검출신호(b-2), 제 3-3 검출신호(c-3) 및 제 4-4 검출신호(d-4) 즉, 4개의 신호로 디먹싱한다. 이처럼 디멀티플렉서부(310)는 한 개의 출력신호를 복수 개의 중성자검출부(100)가 검출한 신호로 디먹싱하고, 분석부(320)는 디멀티플렉서부(310)가 디먹싱한 복수 개의 중성자검출부(100)가 검출한 신호를 취득하여 피검체(S)의 상태를 분석한다. 이처럼 본 발명은 피검체(S) 주변에 배치된 복수의 중성자검출기(130)로부터 전달되는 각종 신호를 이용하여 피검체(S) 내부의 결함 또는 부분적인 위치의 특정정보를 분석할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 중성자검출부
110: 수조 120: 중성자발생기
130: 중성자검출기 131: 제 1 중성자검출기
132: 제 2 중성자검출기 133: 제 3 중성자검출기
134: 제 4 중성자검출기 140: 감속재
200: 신호전달부
210: 멀티플렉서 211: 제 1 멀티플렉서
212: 제 2 멀티플렉서 213: 제 3 멀티플렉서
220: 신호처리부 221: 제 1 신호처리부
222: 제 2 신호처리부 223: 제 3 신호처리부
230: 다중채널스케일러 231: 제 1 다중채널스케일러
232: 제 2 다중채널스케일러 233: 제 3 다중채널스케일러
300: 분석수단
310: 디멀티플렉서부 320: 분석부
330: 출력부

Claims (8)

  1. 피검체로 중성자를 발생시키는 중성자발생기와, 피검체를 통과한 중성자를 검출하는 복수 개의 중성자검출기를 갖는 중성자검출부;
    복수 개의 상기 중성자검출기가 생성한 신호를 신호 그룹으로 먹싱하여 송신하기 위한 복수 개의 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서로부터 수신되는 신호를 처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부가 처리한 신호를 외부로 출력하는 다중채널스케일러를 갖는 신호전달부; 및
    상기 다중채널스케일러가 외부로 출력한 신호를 전달받아 소프트웨어적으로 디먹싱하는 디멀티플렉서부와, 상기 디멀티플렉서부가 디먹싱한 신호를 취득하여 상태를 분석하는 분석부와, 상기 분석부가 분석한 정보를 외부로 출력하는 출력부를 갖는 분석수단을 포함하고,
    복수 개의 상기 중성자검출기는 기 설정된 개수의 그룹으로 나누어 그룹화 하고,
    각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기와 한 개의 상기 멀티플렉서가 연결되고,
    상기 멀티플렉서는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기로부터 전달받은 신호의 부분들을 먹싱하여 한 개의 출력신호로 출력하고,
    상기 디멀티플렉서부는 상기 멀티플렉서가 먹싱한 출력신호를 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기의 개수만큼 디먹싱하는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는, 각각의 상기 중성자검출기로부터 전달받은 신호에 대하여 미리 설정된 구간에 위치하는 신호의 부분을 취합하되, 상기 신호의 부분에 대한 차례를 지정하여, 상기 차례에 따라 한 개의 출력신호로 먹싱하는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차례는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기의 위치에 따라 자동으로 지정되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디멀티플렉서부가 디먹싱한 신호는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기가 검출한 신호의 부분인 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    물이 담기는 수조를 더 포함하고,
    상기 중성자발생기, 피검체 및 복수 개의 중성자검출기가 수조의 물에 잠기도록 위치되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성자발생기는 피검체의 일측에 위치되고,
    상기 그룹은 피검체의 일측을 제외한 3개의 면에 각각 위치되도록 3개의 그룹으로 구분되고,
    각각의 그룹에 복수 개의 중성자검출기가 구비되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    피검체와 상기 중성자검출기 사이에 감속재가 배치되는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 장치.
  8. 피검체로 중성자를 발생시키는 중성자발생기와, 피검체를 통과한 중성자를 검출하는 복수 개의 중성자검출기를 갖는 중성자검출부, 복수 개의 상기 중성자검출기가 생성한 신호를 신호 그룹으로 먹싱하여 송신하기 위한 복수 개의 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서로부터 수신되는 신호를 처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부가 처리한 신호를 외부로 출력하는 다중채널스케일러를 갖는 신호전달부 및 상기 다중채널스케일러가 외부로 출력한 신호를 전달받아 소프트웨어적으로 디먹싱하는 디멀티플렉서부와, 상기 디멀티플렉서부가 디먹싱한 신호를 취득하여 상태를 분석하는 분석부와, 상기 분석부가 분석한 정보를 외부로 출력하는 출력부를 갖는 분석수단을 포함하고, 복수 개의 상기 중성자검출기는 기 설정된 개수의 그룹으로 나누어 그룹화되는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 방법에 있어서,
    각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기와 한 개의 상기 멀티플렉서가 연결되는 과정;
    상기 멀티플렉서는 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기로부터 전달받은 신호의 부분들을 먹싱하여 한 개의 출력신호로 출력하는 과정; 및
    상기 디멀티플렉서부는 상기 멀티플렉서가 먹싱한 출력신호를 각각의 그룹에 속한 복수 개의 상기 중성자검출기의 개수만큼 디먹싱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 차등 소멸 시간 측정 장치의 멀티플렉서를 이용한 데이터 처리 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04131790A (ja) * 1990-09-25 1992-05-06 Toshiba Corp 核分裂性物質検出装置
KR20010040320A (ko) * 1998-11-05 2001-05-15 인피니언 테크놀로지스 아게 집적 회로를 위한 보호 회로
KR100332712B1 (ko) * 2000-02-09 2002-04-15 장인순 중성자 계수의 카드뮴 비율값 변화를 이용한 핵연료의핵분열성물질 측정방법 및 그 장치
KR101339115B1 (ko) 2012-01-26 2013-12-09 한국수력원자력 주식회사 중성자 발생기를 이용하여 사용후 핵연료 어셈블리에서 고주파수 모드로 지발 중성자를 측정하는 방법 및 측정 시스템
JP2014527618A (ja) * 2011-06-26 2014-10-16 シュルンベルジェ ホールディングス リミテッドＳｃｈｌｎｍｂｅｒｇｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ 油田用途のためのシンチレータに基づく中性子検出器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04131790A (ja) * 1990-09-25 1992-05-06 Toshiba Corp 核分裂性物質検出装置
KR20010040320A (ko) * 1998-11-05 2001-05-15 인피니언 테크놀로지스 아게 집적 회로를 위한 보호 회로
KR100332712B1 (ko) * 2000-02-09 2002-04-15 장인순 중성자 계수의 카드뮴 비율값 변화를 이용한 핵연료의핵분열성물질 측정방법 및 그 장치
JP2014527618A (ja) * 2011-06-26 2014-10-16 シュルンベルジェ ホールディングス リミテッドＳｃｈｌｎｍｂｅｒｇｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ 油田用途のためのシンチレータに基づく中性子検出器
KR101339115B1 (ko) 2012-01-26 2013-12-09 한국수력원자력 주식회사 중성자 발생기를 이용하여 사용후 핵연료 어셈블리에서 고주파수 모드로 지발 중성자를 측정하는 방법 및 측정 시스템

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