KR102410003B1 - 감마선 계측기의 흡습장치 - Google Patents

감마선 계측기의 흡습장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 실시예는 감마선 계측기의 사용시 하우징의 내면에 맺히는 물방울이 신호케이블을 따라 전기 전자 장비로 이동하는 것을 방지할 수 있는 감마선 계측기의 흡습장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 감마선 계측기의 흡습장치는 감마선 계측기, 그리고 감마선 계측기에서 발생되는 물방울의 경사진 배출경로에 구비되어 물방울의 유입을 안내하고 흡습하는 흡습부를 포함한다.

Description

감마선 계측기의 흡습장치{MOISTURE ABSORBENT APPARATUS OF　GAMMA-RAY DETECTOR}
본 발명은 감마선 계측기의 흡습장치에 관한 것이다.
고순도 게르마늄(HPGe)형 감마선 계측기(또는 감마선 분광 분석기)는 검출기(detector)가 저온에서 작동하므로 검출기를 용이한 사용환경을 유지하기 위해서 검출기의 냉각이 필요하다. 검출기는 액체질소에 담겨진 금속 냉각봉을 통해 간접적인 방식으로 냉각된다. 검출기는 하우징으로 보호될 수 있다. 이러한 구조에서 온도가 낮아진 검출기의 영향으로 하우징 내측 표면에 공기 중의 수분이 응축되어 물방울이 맺힌다.
그런데, 하우징의 내면에 수증기가 맺히게 되면 물방울이 하우징의 내면을 따라 아래로 흐르게 된다. 즉, 하우징의 내면에 형성된 물방울이 신호케이블을 따라 하우징 내부의 검출기 관련 전자장치와 외부의 장비운영장치인 전기 전자 장비에 물방울이 들어가게 되어 장비 오작동이 발생될 수 있다. 따라서, 하우징의 내면으로부터 물방울이 전기 전자 장비로 유입됨에 따라 전기안전에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 감마선 계측기의 사용시 하우징의 내면에 맺히는 물방울이 신호케이블을 따라 전기 전자 장비로 이동하는 것을 방지하는 기술이 요구되고 있다.
관련 선행문헌으로 일본공개특허 2007-071708는 "환경 감마선 모니터"을 개시한다.
일본공개특허 2007-071708
본 발명의 한 실시예는 감마선 계측기의 사용시 하우징의 내면에 맺히는 물방울이 신호케이블을 따라 전기 전자 장비로 이동하는 것을 방지할 수 있는 감마선 계측기의 흡습장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 감마선 계측기의 흡습장치는 감마선 계측기, 그리고 감마선 계측기에서 발생되는 물방울의 경사진 배출경로에 구비되어 물방울의 유입을 안내하고 흡습하는 흡습부를 포함한다.
본 발명의 한 실시예는 감마선 계측기의 사용시 검출기 또는 하우징의 내부 표면에 맺힌 물방울이 용이하게 배출되도록 경사진 배출경로를 통해 흡습부로 물방울의 유입을 안내하고 저장하여 하우징의 내면에 맺히는 물방울이 신호케이블을 따라 전기 전자 장비로 이동하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 감마선 계측기의 흡습장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡습부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡습부의 내부를 도시한 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도면들을 참조하여 감마선 계측기의 흡습장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 감마선 계측기의 흡습장치를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡습부를 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡습부의 내부를 도시한 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 감마선 계측기의 흡습장치는 감마선 계측기, 그리고 감마선 계측기에서 발생되는 물방울(42)이 배출되는 경사진 배출경로에 구비되어 물방울(42)의 유입을 안내하고 흡습하는 흡습부를 포함한다. 감마선 계측기의 사용시 감마선 계측기를 구성하는 검출기(30) 또는 하우징(40)의 내부 표면에 맺힌 물방울(42)이 용이하게 배출되도록 경사진 배출경로에 흡습부를 구비함으로써 하우징(40)의 내면에 맺히는 물방울(42)이 신호케이블을 따라 전기 전자 장비로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 신호케이블은 검출기(30)와 외부의 전기 전자 장비를 연결할 수 있다. 예를 들어, 신호케이블은 검출기(30)와 관련 장비운영장치 사이의 데이터 통신을 위하여 연결될 수 있다. 신호케이블은 다양한 형태로 연결될 수 있으므로 도면에서는 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 감마선 계측기는 고순도 게르마늄(HPGe)형 감마선 계측기 또는 감마선 분광 분석기를 포함한다. 감마선 계측기는 냉각재(12)가 저장되는 저장용기(10), 길이방향으로 길게 형성되어 일측이 냉각재(12)에 담겨지며 타측이 저장용기(10)의 외부로 노출되는 냉각봉(20), 냉각봉(20)의 타측에 연결되어 감마선을 검출하는 검출기(30), 그리고 검출기(30)가 내부에 포함되어 외부로부터 검출기(30)를 보호하는 하우징(40)을 포함할 수 있다.
검출기(30)는 저온에서 작동할 수 있다. 검출기(30)는 액체질소가 저장된 저장용기(10)에 일측이 담겨진 냉각봉(20)을 통하여 냉각될 수 있다. 냉각봉(20)은 금속 냉각봉(20)을 포함할 수 있다.
하우징(40)은 검출기(30)와 검출기(30) 관련 부품을 내부에 둘러싸는 형상으로 형성되어 검출기(30) 부분을 보호할 수 있다. 하우징(40)의 하부는 신호케이블 연결 등으로 일부 개방된 구조로 형성될 수 있다.
저장용기(10)에 저장되는 냉각재(12)는 냉각유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각재(12)는 액체질소를 포함할 수 있다. 저장용기(10)와 하우징(40)에 연결되며, 저장용기(10)에 저장되는 액체질소의 유입을 안내하고, 저장용기(10) 내에서 기화된 기체질소가 하우징(40)의 내부로 유입되도록 연결되는 냉각라인(120)을 더 포함할 수 있다. 냉각라인(120)은 외부로부터 저장용기(10)로 공급되는 액체질소의 유입을 안내하는 유입라인(122), 그리고 저장용기(10)에 저장된 기체질소가 하우징(40)의 내부로 유입되도록 안내하는 배출라인(124)을 포함할 수 있다. 여기서, 유입라인(122)에 구비되어 저장용기(10)에서 생성된 기체질소가 유입라인(122)을 통한 외부 배출을 단속하는 체크밸브(126)를 더 포함할 수 있다.
흡습부는 냉각봉(20)에 결합되는 냉각부재(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 냉각부재(100)는 하우징(40)의 하부와 이격된 위치에 구비될 수 있다. 냉각부재(100)는 냉각판 또는 냉각핀 형상으로 형성될 수 있으며, 저장공간을 갖는 용기 형상으로 형성될 수도 있다. 냉각부재(100)는 냉각봉(20)의 열을 전달하는 은, 구리, 금, 또는 알루미늄 중 1종 이상의 열전도 금속을 포함할 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 냉각부재(100)는 냉각봉(20)에 삽입되는 냉각구멍(102)을 갖고 냉각구멍(102)을 기준으로 원주방향을 따라 상부가 개구된 형상의 오목한 저장공간을 가질 수 있다. 즉, 냉각부재(100)는 중심부에 냉각구멍(102)을 갖고 냉각구멍(102) 주변에 저장공간을 갖는 용기 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 저장공간에 구비되어 물방울(42)을 흡습하는 흡습재(104)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 흡습재(104)는 금속 또는 비금속 물질을 이용하여 분말 또는 메쉬 형태로 형성할 수 있다.
흡습부는 감마선 계측기의 사용시 검출기(30) 또는 하우징(40)의 내부 표면에 맺힌 물방울(42)이 용이하게 배출되도록 경사진 배출경로에 구비되어 물방울(42)의 유입을 안내하고 저장할 수 있다. 여기서, 경사진 배출경로는 하우징(40)의 하부에 구비되어 기설정된 경사각도를 갖고 경사진 경사 배출로를 형성하는 경사판(110)을 포함할 수 있다. 경사판(110)은 흡습부의 내측 방향으로 하향 경사진 구배를 가질 수 있다. 즉, 경사판(110)의 일단은 하우징(40)의 하부에 연장 형성되며, 경사판(110)의 타측은 흡습부의 내측에 구비된 흡습재(104) 방향으로 하향 경사진 구배를 가질 수 있다. 경사판(110)은 5도 이상 30도 이하의 경사진 구배를 가지도록 형성하여 하우징(40) 내부에서 응축수가 경사진 배출경로를 따라 용이하게 배출되도록 안내할 수 있다. 따라서, 하우징(40)의 내면에 맺힌 물방울(42)은 경사판(110)을 따라 하향 경사방향으로 이동되어 흡습부의 내측에 구비된 흡습재(104)로 안내될 수 있다. 이와 같이 하우징(40) 내부의 응축수가 하우징(40) 내에 고여있거나 외부로 배출되지 못하는 현상을 구조적으로 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 물방울(42)이 배출되는 경사진 배출경로에 흡습부를 구비함에 따라 감마선 계측기의 사용시 검출기(30) 또는 하우징(40)의 내면에 맺히는 물방울(42)이 신호케이블을 따라 전기 전자 장비로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 감마선 계측기에 흡습장치를 설치하고 물방울(42)을 흡습하는 과정을 설명한다.
먼저, 하우징(40)의 하부에 경사진 배출경로를 형성하는 경사판(110)이 구비되는 것을 가정한다. 경사판(110)은 기설정된 경사각도를 갖고 경사진 경사 배출로를 형성할 수 있다. 하우징(40)의 하부에 구비된 경사판(110)을 통해 하우징(40) 내부에서 응결된 물방울(42)의 외부 배출을 용이하게 구현할 수 있다. 그리고 냉각라인(120)에서 액체질소가 저장용기(10)로 유입되는 유입라인(122)에는 체크밸브(126)를 장착하고 기체질소가 하우징(40) 내부로 배출되도록 배출라인(124)을 연결한 상태를 가정한다. 저장용기(10)에 저장된 액체질소(-196℃)는 매우 순수한 질소이므로 배출되는 기체질소에는 수준이 전혀 없는 매우 건조한 상태를 유지할 수 있다. 이러한 기체질소가 하우징(40) 내부로 배출되도록 배출라인(124)을 형성할 수 있다.
일반적인 고순도 게르마늄(HPGe)형 감마선 계측기는 1일 3kg~4kg의 액체질소를 소모하므로, 분당 1.2 리터~1.5 리터의 기체질소가 배출될 수 있다. 저장용기(10)에서 발생되는 건조한 기체질소는 하우징(40) 내부로 공급함에 따라 하우징(40) 내면의 수분을 외부로 배출할 수 있다. 또한, 하우징(40) 내부를 질소분위기로 유지할 수 있어 수분 재유입을 억제할 수 있다.
이러한 상태에서 하우징(40)의 하부에 위치되는 냉각봉(20)에 흡습부를 결합한다. 감마선 계측기는 센서냉각을 위해 냉각봉(20)을 사용한다. 냉각봉(20)을 사용함에 따라 센서뿐 아니라 검출기(30) 부분 전체가 냉각될 수 있다. 검출기(30) 표면 또는 하우징(40)의 내면에 맺힌 물방울(42)이 아래로 흘러 신호케이블을 따라 흐를 수 있다. 하우징(40)의 하부에 위치되는 냉각봉(20)에 흡습부를 설치함으로써 하우징(40) 내부에서 발생된 습분공기의 응결을 흡습부로 유도하여 하우징(40) 내부로 습기 유입을 방지할 수 있다. 흡습부는 냉각부재(100)를 포함하며, 냉각봉(20)의 열을 전달하는 방열 재질을 포함할 수 있다. 흡습부의 온도는 하우징(40)의 내부 온도보다 2도~5도 정도 낮도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 흡습부는 냉각판으로 형성할 수 있다. 이러한 경우, 냉각판은 열전도를 고려하여 방열 물질을 포함할 수 있다. 또한, 흡습부에 흡수재를 포함할 수도 있다.
흡습부는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 중앙부가 냉각봉(20)에 끼워져 결합되도록 냉각구멍(102)을 갖는 원통형의 용기 형상으로 형성할 수 있다. 용기의 상면은 개방된 상태이고, 용기 내에는 다양한 흡습기능을 하는 흡습재(104)가 구비될 수 있다. 용기의 냉각구멍(102)은 검출기(30)의 냉각봉(20)이 관통할 수 있도록 하고 용기의 개방된 상면이 하우징(40)의 하부와 밀착되도록 한다. 따라서, 감마선 계측기의 사용시 검출기(30) 표면 또는 하우징(40)의 내면에 맺힌 물방울(42)이 흡습부 내부로 용이하게 흡습될 수 있다. 한편, 흡습부에서 흡수 가능한 물보다 초과된 양의 물이 모이게 되면, 초과되는 물은 드레인 라인(drain line)을 통해 따로 수집할 수 있다. 여기서, 드레인 라인은 흡습부의 일측에 연결되어 흡습부에 저장된 물을 외부로 배출하는 기능을 한다.
감마선 계측기의 사용시 오작동의 가장 주된 원인인 수분 응축이다. 본 발명의 실시예는 감마선 계측기에 흡습장치를 적용하여 감마선 계측기의 사용시 검출기(30) 또는 하우징(40) 내면에 발생되는 물방울(42)을 효과적으로 흡습할 수 있다. 이러한 이유로, 약 5,000kV 이상의 고전압을 사용하는 감마선 계측기의 전기안전성 제고에도 기여할 수 있다. 그리고 하절기 등 고온 다습한 기간에서 별도의 제습장치 설치가 필요하지 않다. 이러한 흡습기능을 통하여 감마선 계측기 관련 장비의 안정성 유지와 함께 수명 연장도 기대할 수 있다. 특히, 방사선 관리구역에서 배기되는 기체질소를 이용하여 수분을 중앙공조로 보내어 계측장치에 응축수를 발생시키지 않으므로 폐기물 생성 억제에도 기여할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 ; 저장용기 12 ; 냉각재
20 ; 냉각봉 30 ; 검출기
40 ; 하우징 42 ; 물방울
100 ; 냉각부재 102 ; 냉각구멍
104 ; 흡습재 110 ; 경사판
120 ; 냉각라인 122 ; 유입라인
124 ; 배출라인 126 ; 체크밸브

Claims (14)

  1. 감마선을 검출하는 검출기가 내부에 포함되어 외부로부터 상기 검출기를 보호하는 하우징을 포함하는 감마선 계측기, 그리고
    상기 감마선 계측기에서 발생되어 상기 하우징의 내부 표면에 맺힌 물방울이 배출되도록 경사진 배출경로에 구비되어 상기 물방울의 유입을 안내하고 흡습하는 흡습부
    를 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  2. 제1항에서,
    상기 감마선 계측기는
    냉각재가 저장되는 저장용기, 그리고
    길이방향으로 길게 형성되어 일측이 상기 냉각재에 담겨지며 타측이 상기 저장용기의 외부로 노출되는 냉각봉
    을 더 포함하며,
    상기 검출기는 상기 냉각봉의 타측에 연결되는 감마선 계측기의 흡습장치.
  3. 제2항에서,
    상기 흡습부는 상기 냉각봉에 결합되는 냉각부재를 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  4. 제3항에서,
    상기 냉각부재는 상기 하우징의 하부와 이격된 위치에 구비되는 감마선 계측기의 흡습장치.
  5. 제4항에서,
    상기 냉각부재는 상기 냉각봉의 열을 전달하는 은, 구리, 금, 또는 알루미늄 중 1종 이상의 열전도 금속을 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  6. 제5항에서,
    상기 냉각부재는
    상기 냉각봉에 삽입되는 냉각구멍을 갖고 상기 냉각구멍을 기준으로 원주방향을 따라 상부가 개구된 형상의 오목한 저장공간을 갖는 감마선 계측기의 흡습장치.
  7. 제6항에서,
    상기 저장공간에 구비되어 상기 물방울을 흡습하는 흡습재를 더 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  8. 제2항에서,
    상기 경사진 배출경로는 상기 하우징의 하부에 구비되어 기설정된 경사각도를 갖고 경사진 경사 배출로를 형성하는 경사판을 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  9. 제8항에서,
    상기 경사판은 상기 흡습부의 내측 방향으로 하향 경사진 구배를 갖는 감마선 계측기의 흡습장치.
  10. 제2항에서,
    상기 냉각재는 냉각유체를 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  11. 제10항에서,
    상기 냉각재는 액체질소를 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  12. 제11항에서,
    상기 저장용기와 상기 하우징에 연결되며, 상기 저장용기에 저장되는 상기 액체질소의 유입을 안내하고, 상기 저장용기 내에서 기화된 기체질소가 상기 하우징의 내부로 유입되도록 연결되는 냉각라인을 더 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  13. 제12항에서,
    상기 냉각라인은
    외부로부터 상기 저장용기로 공급되는 상기 액체질소의 유입을 안내하는 유입라인, 그리고
    상기 저장용기에 저장된 상기 기체질소가 상기 하우징의 내부로 유입되도록 안내하는 배출라인을 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
  14. 제13항에서,
    상기 유입라인에 구비되어 상기 저장용기에서 생성된 기체질소가 상기 유입라인을 통한 외부 배출을 단속하는 체크밸브를 더 포함하는 감마선 계측기의 흡습장치.
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