KR102533970B1 - Radiation inspection equipment of neutron shield by using neutron source - Google Patents

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김민수
오광일
정도진
한기수
심언덕
민계홍
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동양검사기술주식회사
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Abstract

The present invention relates to a radiation inspection device of a neutron shield using a neutron source to inspect the shielding performance of a shield (1) of various neutron generation devices and use facilities discharging neutrons. The radiation inspection device of a neutron shield using a neutron source comprises: a neutron source container (100) installed in a neutron shield (1) of a neutron generation device room, allowing a neutron source (101) used in inspection to be installed therein, and moving up/down, forward/backward, or left/right; a neutron detector (200) installed outside the shield (1) at the same position while the neutron shield (1) is arranged between the shield (1) and the same to detect neutrons passing through the shield (1), and moving up/down, forward/backward, or left/right; and a signal processing module (300) signal-processing the counting rate of neutrons detected by the neutron detector (200) to transmit counting rate data.

Description

중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 방사선 검사 장치{Radiation inspection equipment of neutron shield by using neutron source}Radiation inspection equipment of neutron shield by using neutron source}

본 발명은 중성자를 방출시키는 각종 중성자 발생장치 및 사용시설의 차폐체 성능을 검사하기 위한 중성자 차폐체의 방사선 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중성자 차폐체 내부에 중성자 선원이 장입된 선원 용기를 위치시키고, 차폐체 외부에 중성자 검출기를 배치한 후, 이들을 전후, 좌우로 원격 이동시켜 위치별로 차폐체의 차폐 성능을 정밀하게 검사하는 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 방사선 검사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to various neutron generators that emit neutrons and a radiation inspection device for neutron shields for inspecting the performance of shields in use facilities, and more particularly, a source container in which a neutron source is loaded is placed inside a neutron shield, It relates to a radiation inspection device for a neutron shield using a neutron source that precisely inspects the shielding performance of the shield by position by disposing a neutron detector outside the shield and then moving them remotely back and forth, left and right.

중성자 차폐체의 방사선 검사는 중성자를 다량으로 발생시키는 원자력, 방사선 및 가속기 사용시설에서 수행하여지는 검사로서, 사용후핵연료 취급 및 처리시설, 사이클로트론(Cyclotron)을 이용한 동위원소 생산시설, 중성자 동위원소 사용시설, 고속에너지 양성자(proton)를 이용하는 의료용 발생장치 사용시설, 암치료용 고속에너지 전자 가속기 장치실, 중이온 가속기와 양성자 가속기 시설 등의 차폐체에 대하여 방사선 작업을 안전하게 할 수 있도록 중성자의 차폐 성능을 검사하는 장치에 관한 것이다. Radiation inspection of neutron shielding is performed at facilities using nuclear power, radiation, and accelerators that generate large amounts of neutrons, such as spent nuclear fuel handling and processing facilities, isotope production facilities using cyclotrons, and facilities using neutron isotopes. , Medical generator using high-speed energy protons, high-speed energy electron accelerator equipment room for cancer treatment, heavy ion accelerator and proton accelerator facilities, etc. It's about the device.

중성자 선원은 자발 핵분열 중성자를 발생하는 Cf-252 동위원소를 사용하며, Cf-252 동위원소는 검출기 및 계측기 검·교정, 특수재료의 중성자 조사(irradiation) 그리고 중성자 차폐체 개발을 위한 성능검사 분야에 주로 활용되어왔다. The neutron source uses the Cf-252 isotope that generates spontaneous fission neutrons, and the Cf-252 isotope is mainly used in the fields of detector and instrument calibration, neutron irradiation of special materials, and performance testing for the development of neutron shields. has been utilized

일부 원자력 관련 시설, 중성자 발생장치, 동위원소 사용시설 그리고 입자 가속기 사용시설 등에는 감마선이나 중성자가 동시에 발생하는 장치와 시설이 일부 존재하기 때문에 사용시설의 차폐체를 설계할 때 중성자와 감마선을 동시에 감소 및 차폐해야 할 경우도 있다. 중성자는 에너지에 따라 그 상호작용하는 방법이 감마선이나 엑스선과는 매우 다르다. 고속중성자를 차폐하기 위하여서는 먼저 고속중성자를 저에너지 열중성자로 감속시켜야 하는데 이러한 차폐 재료로는 수소가 많이 포함된 파라핀과 폴리에틸렌 등을 사용하고 있지만 이 재료는 방사선 발생장치 사용시설의 주 차폐체로 사용하기에는 구조물 강도와 경제적인 측면에서 다소 문제점이 있다. 또한 일부 차폐 물질에는 중성자를 흡수하여 방사화 현상으로 이차적으로 감마선을 다시 방출하게 된다. 따라서, 고속중성자가 발생하는 사용시설에는 중성자와 감마선을 동시에 차폐할 수 있는 재료가 사용하여야만 한다. 일반적으로 중성자와 감마선을 동시에 차폐하는 재료로는 일반적으로 콘크리트 등을 많이 사용하지만 차폐벽의 두께가 매우 두꺼워지는 문제점이 있다.Since there are some devices and facilities that simultaneously generate gamma rays or neutrons in some nuclear power-related facilities, neutron generators, isotope use facilities, and particle accelerator use facilities, neutrons and gamma rays are reduced and There are times when you need to cover up. Depending on the energy, the way neutrons interact is very different from gamma rays or X-rays. In order to shield fast neutrons, fast neutrons must first be reduced to low-energy thermal neutrons. Paraffin and polyethylene, which contain a lot of hydrogen, are used as shielding materials. There are some problems in terms of structural strength and economy. In addition, some shielding materials absorb neutrons and secondarily re-emit gamma rays due to radiation. Therefore, materials capable of simultaneously shielding neutrons and gamma rays must be used in facilities where fast neutrons are generated. In general, as a material for simultaneously shielding neutrons and gamma rays, concrete or the like is commonly used, but there is a problem in that the thickness of the shielding wall becomes very thick.

특히 중성자는 감마선보다 차폐벽이나 장치의 빈틈 공간과 노출된 곳을 통하여 산란할 수 있으므로 수십 배의 많은 방사선이 누출될 수도 있다. 중성자가 발생하는 시설의 주요 차폐체와 일부 차폐시설의 상부 천정, 차폐문, 통로와 침투 배관 등으로 중성자 산란이 일어나 누설되는 방사선이 허용치보다 매우 높게 나타나는 경우도 자주 발생한다. In particular, since neutrons can be scattered through gaps and exposed areas of shield walls or devices than gamma rays, dozens of times more radiation may leak. Neutron scattering occurs frequently in the main shielding of facilities generating neutrons, as well as the upper ceilings of some shielding facilities, shielding doors, passages and infiltration pipes, etc., resulting in leakage of radiation much higher than the allowable value.

중성자를 다량으로 발생하는 사이클로트론, 양성자 가속기, 고에너지 엑스선발생장치, 중성자 동위원소 취급 등의 중성자 발생장치실에는 외곽을 구성하고 보호하는 구조물에 차폐체가 설치되어 있으며, 이러한 차폐체에 대한 중성자 차폐 성능을 검사하기 위한 방사건 차폐체 검사 장치는 지금까지 개발된 사례가 거의 없다. 이에 중성자 선원 및 중성자 발생장치 사용시설의 차폐체에 대한 차폐 성능을 정밀하고 정확하게 검사하기 위하여 차폐체 내부에 중성자 선원이 위치하고 차폐체 외부에 중성자 검출기를 위치시킴으로서 측정된 중성자 계수율 방사선 신호를 명확하게 측정하여 분석하고자 한다. 이러한 새로운 중성자 차폐체의 성능을 검사하기 위해서는 중성자 발생 장치에 대한 방사선 안전을 더욱 강화하고, 설치된 차폐체의 두께 감소와 차폐 도어 및 침투관 등을 통한 중성자 누설 문제를 사전에 해결하여야만 안전성이 높고 효과적인 중성자 검사 장치가 필요하다. In neutron generator rooms, such as cyclotrons, proton accelerators, high-energy X-ray generators, and neutron isotopes that generate large amounts of neutrons, shields are installed in structures that form and protect the enclosure, and the neutron shielding performance of these shields is improved. Radiation shield inspection devices for inspection have rarely been developed so far. Therefore, in order to precisely and accurately inspect the shielding performance of the neutron source and the neutron generator user facility, the neutron source is located inside the shield and the neutron detector is placed outside the shield to clearly measure and analyze the measured neutron count rate radiation signal. do. In order to test the performance of these new neutron shields, radiation safety for neutron generators must be further strengthened, and the problem of reducing the thickness of the installed shields and neutron leakage through shield doors and penetration tubes must be solved in advance to ensure safe and effective neutron tests. device is needed

원자력발전소에서 발생되는 사용후핵연료 저장 및 처리시설, 사이클로트론(Cyclotron)을 이용한 동위원소 생산시설, 중성자 동위원소 사용시설, 의료용 동위원소 병원의 차폐시설, 암치료용 고속에너지 가속기 장치실 그리고 중이온 가속기와 양성자(proton) 가속기 사용시설 등에 중성자 차폐체가 방사선 안전과 인체의 보호를 위하여 필수적으로 필요하다. 특히, 병원에서 이용하는 의료용 동위원소를 생산할 때 사이클로트론에서 방출된 양성자가 동위원소의 표적 물질에 입자를 충돌시킬 때 다량의 중성자가 발생한다. 고속 전자빔(40MeV 이상)을 사용하여 테라헤르츠(THz)파 광자를 연구하는 가속기 시설에서도 많은 양의 중성자가 발생한다. 컨테이너 검색기에 사용되는 고에너지(9MeV 이상) X선 발생장치와 고속에너지 양성자 가속기 장치 시설에서 발생하는 다량의 고속중성자를 효과적으로 차폐할 수 있는 중성자 차폐체와 차폐재에 대한 연구가 활발하게 진행하고 있다.Spent nuclear fuel storage and processing facilities generated from nuclear power plants, isotope production facilities using cyclotrons, neutron isotope use facilities, medical isotope hospital shielding facilities, high-speed energy accelerator equipment rooms for cancer treatment, and heavy ion accelerators and A neutron shield is essential for radiation safety and protection of the human body, such as a proton accelerator use facility. In particular, when producing medical isotopes used in hospitals, a large amount of neutrons are generated when protons emitted from the cyclotron collide particles with the target material of the isotope. Accelerator facilities that use high-speed electron beams (over 40 MeV) to study terahertz (THz) photons also generate large amounts of neutrons. Research on neutron shielding materials and neutron shielding materials that can effectively shield a large amount of fast neutrons generated from high-energy (more than 9MeV) X-ray generators and high-speed energy proton accelerator facilities used in container inspection machines is being actively conducted.

한편, 국내 동남권 지역에 중이온 입자 가속기를 건설할 계획이 있으며, 이 중이온 입자를 표적물질에 충돌시킬 경우에도 다량의 중성자 발생하기 때문에 반드시 중성자 차폐체를 설치해야만 한다. 포항 가속기 센터에도 고에너지 양성자 빔을 사용하는 바, 이러한 고에너지 양성자 빔을 표적 물질이나 시편 등에 조사시킬 때에도 역시 다량의 중성자가 발생하게 되며, 양성자 가속기의 신규 설치와 증설에도 중성자 차폐체의 설계 및 설치에 활용될 가능성 있다. 최근에는 양성자 빔을 국내에서 암 치료에 활용하기 위하여 의료용 방사선기기로 개발되어 사용되고 있을 뿐만 아니라 향후 대형병원에서 설치할 계획이 있으므로 중성자를 효과적으로 차폐할 수 있는 차폐체의 성능을 확인하고 이를 명확하게 검사하기 위한 장치가 필요하다. On the other hand, there is a plan to build a heavy ion particle accelerator in the southeast region of Korea, and even when the heavy ion particles collide with a target material, a large amount of neutrons are generated, so a neutron shield must be installed. As the Pohang Accelerator Center also uses high-energy proton beams, a large amount of neutrons are also generated when these high-energy proton beams are irradiated to target materials or specimens. It is likely to be used for Recently, proton beams have been developed and used as medical radiation devices for cancer treatment in Korea, and there are plans to install them in large hospitals in the future. device is needed

또한 일부 병원에서 의료용 사이클로트론을 도입하는 경우, 일반적인 엑스선이나 감마선을 차폐하는 방법으로 설계하여 설치한 바 방사선 안전성 검사를 수행하던 중 예측하지 못한 위치의 차폐벽과 지점에서 다량의 중성자가 누출되어 방사선 안전에 문제가 발생한 적도 있었다. 그리고 양성자 가속기 시설에서도 일부 차폐벽과 차폐 도어 등에서 중성자 계측기로 중성자 선량율을 측정한 결과, 기준치를 훨씬 초과하는 중성자 선량율이 측정되어 이를 기준치 이하로 감소시키기 위하여 상기의 시설들을 재보수하는 사례가 종종 있었다.In addition, when some hospitals introduce medical cyclotrons, they are designed and installed in a way to shield general X-rays or gamma rays. During radiation safety inspections, a large amount of neutrons leak from shielding walls and points in unexpected locations, resulting in radiation safety. There have been times where problems have occurred. In addition, even in proton accelerator facilities, as a result of measuring the neutron dose rate with a neutron meter in some shielded walls and shielded doors, the neutron dose rate far exceeded the standard value was measured, and there were often cases of refurbishment of the above facilities to reduce it below the standard value. .

기존 특허문헌에서 중성자와 관련된 검사를 사전 조사한 결과, 컨테이너 검색기로 사용되는 고속에너지 엑스선 발생장치에서 발생하는 중성자, 입자 가속기에서 발생하는 중성자 그리고 중성자 선원을 사용하는 검사방법 등에 관해서는 아래와 같이 특허문헌 1 내지 특허문헌 5에 개시되어 있다.As a result of preliminary investigation of neutron-related inspections in existing patent documents, neutrons generated from high-energy X-ray generators used as container detectors, neutrons generated from particle accelerators, and inspection methods using neutron sources are found in Patent Document 1 as follows. to Patent Literature 5.

그 기술 내용을 보면, 특허문헌 1의 중성자선과 엑스선을 이용하는 보안 검색 장치는, 고속에너지(9 MeV 이상) 엑스선발생장치에서 발생되는 엑스선(X-ray)과 중성자(neutron)를 이용한 보안 검색 장치로 검사 대상체를 사이에 두고 방사선 발생부의 반대 측에 위치되고, 상기 검사 대상체를 투과한 후, 진행하는 엑스선과 중성자선을 각각 검출하도록 이루어지는 방사선 검출부를 포함하며, 엑스선과 중성자선을 선택적으로 투과시킬 수 있는 보안 검색 장치에 관한 것이다.Looking at the technical content, the security search device using neutron rays and X-rays in Patent Document 1 is a security search device using X-rays and neutrons generated from a high-speed energy (9 MeV or more) X-ray generator. A radiation detection unit located on the opposite side of the radiation generating unit with the test object interposed therebetween, and configured to detect X-rays and neutron rays traveling after passing through the test object, respectively, and may selectively transmit X-rays and neutron rays. It's about a security screening device that's there.

특허문헌 2의 중성자선과 엑스선을 이용하는 비파괴 검사 시스템은, 특허문헌 1과 같은 고속에너지 엑스선발생장치에서 엑스선과 중성자를 생성한 후, 검사 대상체를 향해 조사하는 방사선 발생부, 상기 검사 대상체의 위치를 가변시키는 검사 대상체 이동부, 상기 검사 대상체를 투과한 엑스선 및 중성자선을 각각 검출하도록 구성되는 방사선 검출부 및 상기 검사 대상체를 투과한 엑스선과 중성자선으로부터 검출된 방사선 정보를 이용하여, 상기 검사 대상체의 영상 정보를 획득하기 위한 영상 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴검사 시스템에 관한 것이다.The non-destructive inspection system using neutron rays and X-rays of Patent Document 2 generates X-rays and neutrons in a high-speed energy X-ray generator such as Patent Document 1, and then a radiation generator that irradiates toward an object to be inspected, and the position of the object to be tested is variable. image information of the test object by using a test object moving unit, a radiation detector configured to detect X-rays and neutron rays transmitted through the test object, and radiation information detected from the X-rays and neutron rays transmitted through the test object It relates to a non-destructive inspection system comprising an imaging system for acquiring.

특허문헌 3의 입자 가속기를 구비한 중성자 투과검사 장치는, 입자 가속기를 구비한 중성자 발생장치를 사용하여 중성자 비파괴검사의 섬광체에서 발생한 자기장을 검출하고, 이 신호를 아날로그-디지털변환기로 송신하여 디지털신호로 변환하고 단말기로 전송하여 시각적으로 나타내기 위한 영상화 신호 검출 및 취득 장치 및 방법에 관한 것이다. The neutron transmission test apparatus equipped with a particle accelerator of Patent Document 3 uses a neutron generator equipped with a particle accelerator to detect a magnetic field generated from a scintillator of a neutron non-destructive test, and transmits this signal to an analog-to-digital converter to obtain a digital signal. It relates to an apparatus and method for detecting and obtaining an imaging signal for converting to and transmitting to a terminal for visual display.

특허문헌 4의 소형 입자 가속기를 이용한 이동형 중성자투과검사 장비는, 입자 가속기를 통해 중성자 투과검사를 하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입자 가속기로 소형 사이클로트론을 사용하고, 이를 이동 가능한 차량에 탑재하여 비파괴검사가 필요한 장소로 직접 이동하여 현장에서 시험체를 검사하기 위한 장치로서, 현재의 광학필름을 대체할 수 있는 이동형 디지털 중성자 투과검사 장비에 증폭된 검사 대상 시험체의 영상은 상기 영상강화기의 후방에 설치된 CCD 카메라로 촬영된 후, 디지털 변환되어, 검사자의 단말기 화면에 디스플레이 되는 특징의 검사 장치이다.The mobile neutron transmission test equipment using a small particle accelerator of Patent Document 4 relates to a device for performing a neutron transmission test through a particle accelerator, and more specifically, uses a small cyclotron as a particle accelerator and mounts it on a movable vehicle. It is a device for inspecting a test object in the field by moving directly to a place where non-destructive testing is required. It is a test device characterized by being photographed by a CCD camera installed in the camera, digitally converted, and displayed on the screen of an examiner's terminal.

특허문헌 5의 중성자 선원에 의한 지뢰 탐지 장치 및 이를 이용한 중성자 선원에 의한 지뢰 탐지 방법은, 지뢰가 매립된 중성자를 방출하고 그 중성자에 의해 생성된 감마선을 검출하되, 지뢰의 주성분인 질소와의 반응에 의해 발생하는 스펙트럼과 토양과 반응하여 발생하는 스펙트럼 중, 가장 큰 차이를 보이는 에너지 영역의 감마선 세기를 검출하고, 해당 지역을 다수 개의 픽셀(pixel)로 구분하고 감마선의 세기를 픽셀 별로 비교함으로써 지뢰의 매립 위치 및 깊이를 쉽게 확인하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The land mine detection device by a neutron source of Patent Document 5 and the land mine detection method by a neutron source using the same emit neutrons in which land mines are buried and detect gamma rays generated by the neutrons, but react with nitrogen, the main component of land mines. Detects the gamma-ray intensity of the energy region that shows the largest difference between the spectrum generated by the soil and the spectrum generated by reacting with the soil, classifies the area into a plurality of pixels, and compares the gamma-ray intensity for each pixel. It relates to a device and method for easily checking the embedding position and depth of

상기한 바와 같은 특허문헌 1 내지 5를 포함하는 중성자 검사 및 장치 방법은 고속에너지 엑스선 발생장치에서 발생하는 엑스선이나 중성자를 이용하여 대형 컨테이너 등의 보안 검색 장치로 컨테이너 내부에 엑스선이나 중성자를 투과시켜 내부 적재 물질들의 영상을 얻고자 하는 검색 장치이고, 입자 가속기 사이클로트론에서 방출되는 중성자를 이용한 대상체의 영상을 디스플레이 하는 장치이거나 중성자 선원에 의한 지뢰 탐지 장치와 방법에 관한 선행기술이다. The neutron inspection and device method including Patent Documents 1 to 5 as described above uses X-rays or neutrons generated from a high-speed energy X-ray generator to transmit X-rays or neutrons into a container with a security inspection device such as a large container. It is a search device for obtaining images of loaded materials, a device for displaying an image of an object using neutrons emitted from a particle accelerator cyclotron, or a prior art related to a landmine detection device and method using a neutron source.

특허 1 제10-2284602호 (2021. 07. 27)Patent No. 1 No. 10-2284602 (2021. 07. 27) 특허 2 제10-2020-0021495 (2020.02.28.)Patent 2 No. 10-2020-0021495 (2020.02.28.) 특허 3 제10-2308130 (2021.09.27.)Patent 3 No. 10-2308130 (2021.09.27.) 특허 4 제10-2294946 (2021.08.23.)Patent 4 No. 10-2294946 (2021.08.23.) 특허 5 제10-2203984호 (2021.01.12.)Patent 5 No. 10-2203984 (2021.01.12.)

본 발명은 상기한 바와 같은 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 방사선 검사 장치에 관한 것으로서 중성자 차폐체의 내부와 외부에 위치한 선원 용기 콜리메터와 중성자 검출기의 위치를 서로 마주 보게 원격으로 이동시키면서 차폐체의 차폐 성능을 위치별로 정밀하게 검사할 수 있도록 하는 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 차폐 성능검사 장치를 제공함으로서 중성자 발생장치 및 이를 이용한 시설의 방사선 안전성과 그에 따른 문제점을 해결하고자 하는데 목적이 있다.The present invention relates to a radiation inspection apparatus for a neutron shield using the neutron source as described above, and the shielding performance of the shield is improved by remotely moving the positions of the collimator and the neutron detector located inside and outside the neutron shield so as to face each other. The purpose is to solve the radiation safety of neutron generators and facilities using them and the resulting problems by providing a shielding performance test device for neutron shields using neutron sources that enable precise inspection by location.

상기한 바와 같은 목적은, 중성자 발생장치실의 중성자 차폐체(1) 내부에 설치되고 검사에 사용되는 중성자 선원(101)이 장착되며 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 이동하는 중성자 선원용기(100); 상기 중성자 차폐체(1)를 사이에 두고, 동일한 위치의 상기 차폐체(1) 외부에 설치되어 상기 차폐체(1)를 통과하는 중성자를 검출하고 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 이동하는 중성자 검출기(200); 및 상기 중성자 검출기(200)에 의해 검출된 중성자 계수율을 신호 처리하여 계수율 데이터를 전송하는 신호 처리모듈(300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 방사선 검사 장치에 의하여 달성된다.For the purpose as described above, the neutron source container 100 installed inside the neutron shield 1 of the neutron generator room and equipped with the neutron source 101 used for inspection and moving in any one of up and down, front and back, and left and right ; A neutron detector (200) installed outside the shield (1) at the same position with the neutron shield (1) in between to detect neutrons passing through the shield (1) and to move in any one of up and down, forward and backward, and left and right. ); And a signal processing module 300 for signal processing the neutron count rate detected by the neutron detector 200 and transmitting count rate data. It is achieved by a radiation inspection device for a neutron shield using a neutron source.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 상기 중성자 선원용기(100)는, 상부는 선원용기 뚜껑(105)으로 개방되고 중앙부의 일측이 선원용기 콜리메터(102)와 중성자 선원(101) 그리고 콜리메터 플러거(103)로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the neutron source vessel 100, the upper portion is opened by the source vessel lid 105, and one side of the central portion is the source vessel collimator 102, the neutron source 101, and the collimator plug It is characterized in that it consists of a giant (103).

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 선원은, Cf-252 자발 핵분열 고속중성자를 방출하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron source is characterized by emitting Cf-252 spontaneous fission fast neutrons.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 선원용기(100)는, 상기 선원용기(100)를 지지 및 이동시키는 4각면의 안내홈을 가지고 일정 간격을 두고 수직으로 고정된 4개의 ㄱ자 형상의 선원용기 이동각관(114); 일단이 상기 선원용기(100)에 이동각관(114)에 고정되고 상단에 지지대를 설치하고 선원용기 상부의 아이볼트(106)에 케이블(113)로 연결된 선원용기 수직이동 서브모터(111): 상기 케이블(113)의 하단이 회전축에 고정되어 감겨지면서 당겨지므로 상하 운동하는 선원용기의 수직이동 서브모터(111)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron source vessel 100 has a guide groove on each side of the square for supporting and moving the source vessel 100, and is vertically fixed at regular intervals. Container moving angle tube 114; Crew vessel vertical movement sub-motor 111 having one end fixed to the movable square tube 114 of the crew vessel 100, installing a support at the upper end, and connected with a cable 113 to the eye bolt 106 at the top of the crew vessel: The lower end of the cable 113 is fixed to the rotating shaft and is pulled while being wound, so that the vertical movement submotor 111 of the crew vessel moves up and down.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 선원용기(100)는, 상기 선원용기(100)의 이동 지지대(115) 저면에 설치된 복수의 이동 바퀴(116); 및 상기 복수의 이동 바퀴(116) 중, 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후 또는 좌우로 이동이 가능하도록 동력을 제공하는 선원용기 수평이동 서브모터(112)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the crew vessel 100 includes a plurality of moving wheels 116 installed on the lower surface of the moving support 115 of the crew vessel 100; and a horizontal moving submotor 112 for supplying power to at least two moving wheels among the plurality of moving wheels 116 so that they can move forward and backward or left and right.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 검출기(200)는, 일측이 개방되고 타측에 막힌 검출통(201)에 중성자 검출관(212)과 전치증폭기(211)로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron detector 200 is characterized in that it is composed of a neutron detection tube 212 and a preamplifier 211 in a detection cylinder 201, one side of which is open and the other side is blocked.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 검출관(212)은, He-3 기체 검출관을 구비하여, 전치증폭기(211)에 고전압(1600V)(301), 전원(5V)(302), 신호단자(303)에 동축 케이블 플러거를 설치하고, 신호처리 모듈(300) 중성자 계수율의 측정효율을 높이는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron detection tube 212 is provided with a He-3 gas detection tube, and the preamplifier 211 has a high voltage (1600V) 301, a power supply (5V) 302, It is characterized by installing a coaxial cable plugger in the signal terminal 303 and increasing the measurement efficiency of the neutron count rate of the signal processing module 300.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 검출기(200)는, 상기 검출기(200) 양 측면의 돌기(201)에 대응하는 안내홈을 가지고 일정 간격을 두고 수직으로 고정된 4개의 ㄱ자 형상의 검출기 이동각관(222); 상기 선원 검출기(200)에 이동각관(222)에 고정되고 상단에 지지대를 설치하고 검출기 상부에 케이블(113)로 연결된 검출기 수직이동 서브모터(221)와 케이블(224)의 하단이 회전축에 고정되어 감겨지면서 당겨지므로 상하 운동하는 검출기의 수직이동 서브모터(221); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron detector 200 has guide grooves corresponding to the protrusions 201 on both sides of the detector 200 and is vertically fixed at regular intervals Four L-shaped detectors a moving corner tube 222; The source detector 200 is fixed to the moving angle tube 222, a support is installed at the top, and the detector vertical movement submotor 221 connected to the top of the detector by a cable 113 and the lower end of the cable 224 are fixed to the rotating shaft, A vertical movement sub-motor 221 of the detector that moves up and down because it is pulled while being wound; It is characterized in that it is configured to further include.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 검출기(200)의 이동 지지대(224) 저면에 설치된 복수의 이동 바퀴(223); 및 상기 복수의 이동 바퀴(223) 중, 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후 또는 좌우로 이동 가능하도록 수동으로 설정된 위치로 이동시키는 방식을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 상기 중성자 계수율 신호처리 모듈(300)로부터 전송되는 계수율 데이터를 기초로 중성자 계수율 자료를 구하고, 이를 분석하여 위치별로 차폐체(1)의 차폐 성능을 평가하는 표시 수단(400)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a plurality of moving wheels 223 installed on the lower surface of the moving support 224 of the detector 200; And among the plurality of moving wheels 223, the neutron count rate signal processing module 300 characterized in that it is configured to further include a method of manually moving at least two moving wheels to a manually set position so as to be movable back and forth or left and right. It is characterized in that it further comprises a display means (400) for obtaining neutron count rate data based on the count rate data transmitted from and analyzing it to evaluate the shielding performance of the shield (1) for each position.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 검출기는, He-3 기체검출관(He-3 gas detector)을 구비하여, 중성자 계수율 측정효율을 높이는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron detector is characterized in that it is provided with a He-3 gas detector (He-3 gas detector) to increase the neutron count rate measurement efficiency.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 검출기는, 상기 검출기의 상부 지지대에 설치된 수직이동 서브모터에 의하여 검출기를 수직 이동하도록 구성되어 있으며, 차폐체의 수평이동은 하부 지지대에 설치된 바퀴로서 가능한 수동으로 조작하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the neutron detector is configured to vertically move the detector by a vertical movement submotor installed on the upper support of the detector, and the horizontal movement of the shield is manually possible as a wheel installed on the lower support. characterized by manipulation.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 선원용기 콜리메터 및 상기 중성자 검출기는, 유무선 원격 제어로 사전에 정해진 위치로 이동하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the crew vessel collimator and the neutron detector are moved to a predetermined position by wired or wireless remote control.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 중성자 계수율 신호처리 모듈로부터 전송되는 계수율 데이터를 기초로 검출기에 측정된 계수율 자료를 구하고, 이를 분석하여 위치별로 중성자 차폐체의 차폐 성능을 평가하여 검사하는 데이터 분석 및 표시수단(예를 들어, 컴퓨터와 모니터)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, based on the count rate data transmitted from the neutron count rate signal processing module, the count rate data measured by the detector is obtained, and the shielding performance of the neutron shield is evaluated for each location by analyzing the data analysis and It is characterized in that it further comprises a display means (eg, a computer and a monitor).

본 발명에 의하면, 중성자 차폐체 내부에 중성자 선원을 배치하고, 차폐체 외부에 중성자 검출기를 배치한 후 이들의 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 원격 이동시켜 가면서 차폐 성능을 검사함으로써, 중성자 차폐체의 차폐 성능과 사용시설의 중성자 누설 측정을 위치별로 원격으로 정밀하게 검사할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the shielding performance of the neutron shield is tested by disposing the neutron source inside the neutron shield, disposing the neutron detector outside the shield, and then moving them remotely to any one of up and down, front and back, and left and right. There is an effect of remotely precisely inspecting the neutron leakage measurement of the facility and the user facility by location.

또한, 본 발명은 향후, 사용후핵연료 취급 및 처리시설, 사이클로트론을 이용한 동위원소 생산시설, 중성자 동위원소 사용시설, 고속에너지 양성자(proton)를 이용하는 의료용 발생장치 사용시설, 고속에너지 전자선 가속기 장치실, 중이온 입자 가속기와 양성자 입자 가속기 시설 등의 중성자가 발생하는 관련 시설 등에 널리 사용할 수 있다.In addition, the present invention will be used in the future, spent nuclear fuel handling and processing facilities, isotope production facilities using cyclotrons, neutron isotope use facilities, medical generator use facilities using high-speed energy protons, high-speed energy electron beam accelerator equipment rooms, It can be widely used in related facilities where neutrons are generated, such as heavy ion particle accelerators and proton particle accelerators.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 차폐 성능검사 장치의 전체 계통 구성도이다.
도 2는 도 1에 개시된 중성자 선원용기(100)와 중성자 검출기(200)를 평면으로 보여주는 평면도이며, 도 1에서 개시하지 못한 차폐도어(2) 인접 선원용기와 중성자 검출기도 개시된 평면 구성도이다
도 3은 도 1과 도2에 개시된 중성자 선원용기(100)를 상세하게 보여주는 입체구성도이다.
도 4는 도 1과 도2에 개시된 중성자 검출기와 측정계통을 상세하게 보여주는 구성도이다.
도 5는 중성자 차폐체의 차폐 성능 검사방법 및 공정절차 흐름도이다.
도 6은 중성자 차폐체에서 선원용기(100)에 중성자 선원을 장착 및 이동 지지대를 고정시키고 중성자 선원을 사용하여 중성자를 측정하는 공정을 원격으로 제어 및 조작, 그 조작순서와 절차를 보인 흐름도이다.
도 7a는 중성자 차폐체 내부와 외부에 설치된 선원용기와 중성자 검출기를 포함하는 차폐 성능검사 장치의 전자 계산 시뮬레이션 모델의 단면도이다.
도 7b는 중성자 차폐체 내부와 외부에 설치된 선원용기와 중성자 검출기를 포함하는 차폐 성능검사 장치가 차폐도어에 설치된 전자 계산 시뮬레이션 모델의 평면도이다.
도 8은 중성자 차폐체(벽)의 두께가 증가하여 차폐 성능이 좋아지는 것을 추정하여 중성자 계수율 계산을 수행한 결과 차폐 두께 증가에 따른 계수율 감소를 보여주는 도면이다.
1 is a block diagram of the entire system of a shielding performance testing device for a neutron shield using a neutron source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the neutron source container 100 and the neutron detector 200 shown in FIG. 1 as a plane, and a plan configuration diagram showing the source source container and the neutron detector adjacent to the shield door 2 not disclosed in FIG. 1
FIG. 3 is a three-dimensional configuration diagram showing in detail the neutron source container 100 disclosed in FIGS. 1 and 2 .
Figure 4 is a configuration diagram showing in detail the neutron detector and the measurement system disclosed in Figures 1 and 2.
5 is a flow chart of a shielding performance test method and process procedure of a neutron shielding body.
6 is a flowchart showing the operation sequence and procedure of remotely controlling and operating the process of mounting the neutron source in the source container 100 in the neutron shielding body, fixing the movable support, and measuring neutrons using the neutron source.
7A is a cross-sectional view of an electronic calculation simulation model of a shielding performance testing device including a source container and a neutron detector installed inside and outside a neutron shielding body.
7B is a plan view of an electronic calculation simulation model in which a shielding performance testing device including a source container and a neutron detector installed inside and outside a neutron shielding body is installed on a shielding door.
8 is a diagram showing the decrease in the count rate according to the increase in the thickness of the shield as a result of calculating the neutron count rate by estimating that the shielding performance improves as the thickness of the neutron shield (wall) increases.

이하, 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예의 중성자 선원(Cf-252)을 이용한 중성자 차폐체(벽)의 차폐 성능검사 장치의 전체 계통 구성도이고, 1 is a block diagram of the entire system of a shielding performance testing device for a neutron shield (wall) using a neutron source (Cf-252) according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 개시된 중성자 차폐체(벽)에 차폐도어가 추가된 중성자 선원용기와 중성자 검출기를 상세하게 보여주는 평면도이다.2 is a plan view showing in detail a neutron source container and a neutron detector in which a shielding door is added to the neutron shielding body (wall) disclosed in FIG. 1;

도 1 및 도 2에 의하면, 본 발명의 실시 예에 의한 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체(1)의 차폐 성능 방사선 검사 장치는, 중성자 선원용기(100)는 차폐벽(1)을 사이에 두고 같은 위치의 차폐체 외부에 설치되어 차폐체를 통과하는 중성자를 검출하고 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 이동하는 검출기(200) 및 검출기(200)에 의해 측정된 중성자 계수율을 신호 처리하여 데이터를 전송하는 계수율 신호 처리모듈(300), 계수율 신호처리 모듈(300)로부터 전송되는 데이터를 기초로 중성자 계수율 자료를 구하고, 이를 분석하여 위치별로 차폐체의 차폐 성능을 평가하는 데이터 분석 및 표시수단(400) 예를 들어, 컴퓨터와 모니터 및 중성자 선원용기(100)의 중성자 선원으로부터 나오는 중성자를 발생시키는 선원용기(100)로 구성된다.1 and 2, in the radiation inspection apparatus for shielding performance of a neutron shield 1 using a neutron source according to an embodiment of the present invention, the neutron source container 100 is located at the same position with the shield wall 1 interposed therebetween. A detector 200 that is installed outside the shield and detects neutrons passing through the shield and moves in any one of up and down, forward and backward, and left and right, and a count rate signal that processes the neutron count rate measured by the detector 200 and transmits data. Data analysis and display means 400 for obtaining neutron count rate data based on the data transmitted from the processing module 300 and the count rate signal processing module 300, and analyzing it to evaluate the shielding performance of the shielding body for each location. For example, It consists of a computer, a monitor, and a source container 100 generating neutrons emitted from a neutron source of the neutron source container 100.

여기서, 중성자 선원용기(100), 중성자 검출기(200)는 수직이동 및 수평이동 서브모터 제어기(213, 214)에 의해 원격 제어된다. 또한, 중성자 선원용기(100)와 중성자 검출기(200)는 각각 별도의 지지대(115, 224)에 거치될 수 있다.Here, the neutron source container 100 and the neutron detector 200 are remotely controlled by vertical and horizontal movement sub-motor controllers 213 and 214. In addition, the neutron source vessel 100 and the neutron detector 200 may be mounted on separate supports 115 and 224, respectively.

위의 도 3에 개시된 중성자 선원용기(100)는, 전체적으로 선원용기 차폐체(104)로 구성되어 있고 상부는 선원용기 뚜껑(105)으로 개방되고 중앙부의 일측이 선원용기 콜리메터(102)와 중성자 선원(101) 그리고 콜리메터 플러거(103)를 가지고 중성자 선원용기(100)로 구성된다.The neutron source container 100 disclosed in FIG. 3 above is composed of a source container shield 104 as a whole, the upper part is opened with the source container lid 105, and one side of the central part is the source container collimator 102 and the neutron source. (101) and a neutron source vessel (100) with a collimator plugger (103).

이러한 선원용기(100)는, ㄱ 안내 홈을 가지고 일정 간격을 두고 수직으로 고정된 4개의 이동각관(114), 이동각관(114) 상단의 지지대에 수직이동 서브모터(111) 회전축과 선원 취급 용기 상부에 4개의 아이볼트(106)에 연결된 케이블(113)과 선원용기와 수직이동 서브모터(111)를 포함하여 구성되어, 상하 이동이 가능하다. 또한, 중성자 선원용기(100)는, 선원용기(100)의 저면에 설치된 이동 지지대(115)에 고정된 복수의 이동 바퀴(116) 중 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후, 좌우로 이동 가능하도록 동력을 제공하는 수평이동 서브모터(112)를 더 포함하여 구성되어, 전후, 좌우, 즉 수평이동이 가능하다. The crew vessel 100 includes four moving corner tubes 114 having a guide groove and vertically fixed at regular intervals, a vertical moving submotor 111 on a support at the top of the moving angle tube 114, a rotating shaft and a crew handling container It is composed of a cable 113 connected to four eyebolts 106 on the top, a crew vessel, and a vertical moving submotor 111, so that it can move up and down. In addition, the neutron source vessel 100 applies power to at least two moving wheels among a plurality of moving wheels 116 fixed to the moving support 115 installed on the bottom of the source vessel 100 so as to be able to move forward and backward and left and right. It is configured to further include a horizontal movement sub-motor 112 to provide forward and backward, left and right, that is, horizontal movement is possible.

그리고, 도 4에 개시된 중성자 검출기(200)는, 기체검출관(212)(He-3 gas tube)을 구비하여, 중성자 계수율 측정효율을 높이는 것으로서, 일측이 밀폐되고 타측에 통공이 형성된 검출통(201)을 가지고 고전압(301), 전원공급(302) 및 신호출력(303) 포트를 가진 검출관 전치증폭기(211)와 연결된 검출관(212)으로 구성된다. In addition, the neutron detector 200 disclosed in FIG. 4 is provided with a gas detection tube 212 (He-3 gas tube) to increase the neutron count rate measurement efficiency, and a detection tube having one side sealed and a through hole formed on the other side ( 201) and a detector tube 212 connected to a detector tube preamplifier 211 with high voltage 301, power supply 302 and signal output 303 ports.

이러한 검출기(200)는, 검출기(200) 양 측면의 돌기(201)에 대응하는 안내 홈을 가지고 일정 간격을 두고 수직으로 고정된 4개의 ㄱ자 형상의 검출기 이동각관(222), 일단이 검출기(200)에 고정되고 이동각관(222) 상단의 지지대에 수직이동 서브모터(221) 회전축과 검출기 상부에 연결된 케이블(224)과 검출기와 수직이동 서브모터(221)를 포함하여 구성되어, 상하 이동이 가능하다. 또한, 중성자 검출기(200)는, 검출기(200)의 저면에 설치된 이동 지지대(224)에 고정된 복수의 이동 바퀴(223) 중 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후 또는 좌우로 이동 가능하도록 구성되어, 전후 또는 좌우, 즉 수평이동이 가능하다. This detector 200 has guide grooves corresponding to the protrusions 201 on both sides of the detector 200, and four L-shaped detector moving angle tubes 222 fixed vertically at regular intervals, one end of the detector 200 ) and includes a vertical movement submotor 221 on the support at the top of the moving angle tube 222, a cable 224 connected to a rotating shaft and an upper part of the detector, and a detector and a vertical movement submotor 221, enabling vertical movement. do. In addition, the neutron detector 200 is configured to be movable back and forth or left and right on at least two moving wheels among a plurality of moving wheels 223 fixed to the moving support 224 installed on the bottom surface of the detector 200, Alternatively, left and right, that is, horizontal movement is possible.

또한, 중성자 검출기(200)는, 검출기(200)의 이동 지지대(224)에 설치된 복수의 이동 바퀴(223) 및 복수의 이동 바퀴(223) 중 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후 또는 좌우로 이동 가능하도록 구성되어, 전후 또는 좌우 즉, 수평이동이 가능하다. In addition, the neutron detector 200 is movable back and forth or left and right on at least two of the plurality of moving wheels 223 and the plurality of moving wheels 223 installed on the moving support 224 of the detector 200. It is configured so that it can move forward and backward or left and right, that is, horizontal movement.

위와 같은 중성자 선원용기(100) 및 상기 검출기(200), 즉 복수의 서브모터(111, 112, 221)는 수직 및 수평이동 서브보터 제어기(213, 214)를 이용한 유무선 원격 제어로 사전에 정해진 위치로 이동할 수 있으며, 이와 같은 위치 제어는 실시간으로도 가능하다.The neutron source container 100 and the detector 200 as described above, that is, the plurality of sub-motors 111, 112, and 221, are located at predetermined positions by wired/wireless remote control using vertical and horizontal movement sub-motor controllers 213 and 214. , and such location control is also possible in real time.

도 5는 중성자 차폐체(벽)의 차폐 성능 방사선 검사방법 및 공정절차 흐름도이다.5 is a flow chart of a method of inspecting radiation for shielding performance of a neutron shield (wall) and a process procedure.

도 5에 의하면, 중성자 차폐체의 차폐 성능을 검사하기 전에 관리자는 선원용기(100)에 Cf-252 중성자 선원(101)을 장착한다(S1). 이어서, 관리자는 수직이동 및 수평이동 서브모터 제어기(111, 112)를 조작하여 복수의 서브모터(111, 112, 221)의 구동으로 선원용기(100)와 중성자 검출기(200)를 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 이동시켜 중성자 차폐체의 차폐 성능을 검사하기 위한 위치로 이동시키게 된다(S2, S3).According to FIG. 5, before inspecting the shielding performance of the neutron shield, the manager mounts the Cf-252 neutron source 101 in the source container 100 (S1). Subsequently, the manager manipulates the vertical and horizontal movement sub-motor controllers 111 and 112 to drive the plurality of sub-motors 111, 112 and 221 to move the source vessel 100 and the neutron detector 200 up and down, forward and backward, and forward and backward. It is moved to one of the left and right sides to move to a position for inspecting the shielding performance of the neutron shield (S2, S3).

이렇게 중성자 선원용기(100)와 중성자 검출기(200)를 측정하고자 하는 위치로 이동시킨 후, 중성자 선원(101)으로부터 조사되어 차폐체를 통과하여 중성자 검출관(212)에 의해 검출되는 방사선을 측정하게 된다(S4).After the neutron source vessel 100 and the neutron detector 200 are moved to the position to be measured, radiation emitted from the neutron source 101 passes through the shield and is detected by the neutron detector tube 212 is measured. (S4).

위와 같이 중성자 검출관(212)에 의해 검출되는 중성자 측정 신호가 중성자 계수율 신호처리 모듈(300)에 전송되어, 계수율 신호처리 모듈(300)에 의해 중성자 계수율을 구하고, 이를 표시하게 된다(S5).As described above, the neutron measurement signal detected by the neutron detection tube 212 is transmitted to the neutron count rate signal processing module 300, and the neutron count rate is obtained by the neutron count rate signal processing module 300 and displayed (S5).

이어서, 해당 중성자 계수율에 대한 정보를 전달받은 데이터 분석 및 표시수단(400), 예를 들어, 컴퓨터와 모니터는 측정된 계수율 준위 분석을 수행하고(S6), 설정된 위치에서의 중성자 계수율 고준위 검출 여부, 차폐 성능을 확인한 후, 이를 화면을 통해 표시하게 된다(S7).Subsequently, the data analysis and display means 400 receiving the information on the neutron count rate, for example, a computer and a monitor, analyzes the measured count rate level (S6), detects a high level of the neutron count rate at the set position, After checking the shielding performance, it is displayed on the screen (S7).

그리고, 중성자 차폐체의 다음 위치에서의 차폐 성능을 검사하기 위해, 복수의 서브모터 (111, 112, 221)를 구동시켜 선원용기(100)와 검출기(200)를 다음 위치로 이동시키게 된다(S8). 그리고 차폐체의 모든 측정 위치에서 측정한 계수율을 분석하여 평가하게 된다(S9).Then, in order to test the shielding performance of the neutron shielding body at the next position, the plurality of sub-motors 111, 112, and 221 are driven to move the source vessel 100 and the detector 200 to the next position (S8). . Then, the count rate measured at all measurement positions of the shield is analyzed and evaluated (S9).

도 6은 중성자 차폐체의 차폐 성능검사에 대한 작업절차와 검사 공정의 순서도이다.6 is a flow chart of a working procedure and inspection process for the shielding performance test of the neutron shielding body.

도 6에 의하면, 중성자 선원으로 차폐 성능을 검사가 수행하기 전에 미리 사전에 준비해야 할 중요한 작업은 선원용기(100)에 외부에서 구매한 Cf-252 중성자 선원(101)을 선원 취급 용기의 뚜껑을 열고 내부에 보관된 선원 캡슐에 선원을 장착한다(S10). 선원이 안전하게 장착된 후, 용기 표면에 관리자가 휴대형 중성자 검출기로 선량검사를 수행하고 이어서, 관리자는 선원용기를 중성자 발생장치실 차폐체 내부로 이동한다(S11). 중성자 선원용기를 이동 지지대(115)에 올려놓고 고정시킨다(S12).According to FIG. 6, an important task to be prepared in advance before testing the shielding performance with a neutron source is to attach the externally purchased Cf-252 neutron source 101 to the source container 100 and cover the source handling container. It is opened and a source is installed in the source capsule stored therein (S10). After the source is safely mounted, a manager performs a dose test on the surface of the container with a portable neutron detector, and then the manager moves the source container into the shield of the neutron generator room (S11). The neutron source container is placed on the movable support 115 and fixed (S12).

선원용기(100)의 선원용기 콜리메터(102)에서 콜리메터 플러거(103)를 인출하여 이동 지지대(115)에 임시로 옮겨 놓고 선원용기 지지대(115)를 차폐체 측정 위치로 이동시킨다(S13). 중성자 검출기(200)를 이동 지지대(224)에 옮겨 놓고 고정시킨 후 검출관(212)을 검출통(201)에 집어넣고 고정시킨다(S14).The collimator plugger 103 is taken out from the crew vessel collimator 102 of the crew vessel 100 and temporarily moved to the movable support 115, and the crew vessel support 115 is moved to the shield measurement position (S13) . After the neutron detector 200 is moved to the movable support 224 and fixed, the detection tube 212 is inserted into the detection cylinder 201 and fixed (S14).

중성자 검출관(212)에 전치증폭기(211)를 부착하고 전치증폭기(211)에 고전압(1600V)(301), 전원(5V)(302), 신호단자(303)에 동축 케이블 플러거를 설치한다(S15). 고전압(301), 전원(302), 신호단자(303) 케이블 플러거를 신호처리 모듈(300)에 연결하고(S16) 선원용기 콜리메터(102)와 검출기(200)의 수직 및 수평이동 서브모터(111, 112)의 제어기(213, 214)로 측정 위치를 설정한다. Attach the preamplifier 211 to the neutron detection tube 212, and install the coaxial cable plugger on the high voltage (1600V) (301), power supply (5V) (302), and signal terminal (303) on the preamplifier (211) (S15). Connect the high voltage (301), power supply (302), and signal terminal (303) cable plugger to the signal processing module (300) (S16), and the vertical and horizontal movement submotor of the crew vessel collimator (102) and the detector (200) The measurement position is set by the controllers 213 and 214 of (111 and 112).

중성자 선원용기 콜리메터(102)와 검출관(212)의 위치가 설정(S17)되면 중성자 계수율을 신호처리 모듈(300)에 부착된 LED 창(304)의 계수율 숫자를 확인하고 데이터를 분석 및 표시수단(400) 예를 들어, 컴퓨터와 모니터로 전송하여 위치별로 저장하여 검사하고 확인한다(S18, S19). When the positions of the neutron source vessel collimator 102 and the detector tube 212 are set (S17), the neutron count rate is checked by the count rate number of the LED window 304 attached to the signal processing module 300, and the data is analyzed and displayed. Means 400, for example, transmits the data to a computer and monitor, stores it for each location, inspects and confirms it (S18, S19).

도 7a 및 도 7b는 중성자 차폐체(벽) 내부와 외부에 설치된 중성자 선원용기와 검출기를 포함하는 차폐 성능검사 장치의 전자 계산 시뮬레이션 모델의 평면도 및 단면도이다.7A and 7B are plan views and cross-sectional views of an electronic calculation simulation model of a shielding performance test device including a neutron source vessel and a detector installed inside and outside a neutron shielding body (wall).

여기서, 중성자 차폐체(1)는 중성자를 차폐할 수 있는 두께 70cm 정도의 콘크리트 벽으로 구성한다. 이와 같이 콘크리트 벽으로 구성하는 것은 종합병원이나 비교적 규모가 작은 가속기 시설의 좁은 작업 공간 그리고 향후 이동 가능한 설비로 사용할 경우 주로 사용된다. 중성자 검출기(200) 근방의 전산 모델에서 차폐체 두께에 따라 검출되는 중성자 계수율 분포도 8에 도시한 바와 같다. 콘크리트의 두께가 45cm 정도일 때 중성자 계수율이 580 n/s 정도로 높아지는 것으로 나타났다.Here, the neutron shielding body 1 is composed of a concrete wall with a thickness of about 70 cm capable of shielding neutrons. As such, the construction of concrete walls is mainly used for narrow work spaces in general hospitals or relatively small accelerator facilities, and for future movable facilities. The distribution of the neutron count rate detected according to the thickness of the shield in the computer model in the vicinity of the neutron detector 200 is shown in FIG. 8. It was found that the neutron count rate increased to about 580 n/s when the thickness of the concrete was about 45 cm.

이상에서 설명한 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있으므로 본 발명의 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the description of the present invention described above is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, the present invention is not limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims to be described later, and the configuration of the present invention is variously changed within a range that does not deviate from the technical spirit of the present invention. And since it can be modified, the embodiment of the present invention can be variously changed and can have various forms. Accordingly, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea.

1 : 중성자 차폐체(벽) 2 : 차폐도어
100 : 중성자 선원용기 101 : 중성자 선원
102 : 선원용기 콜리메터 103 : 콜리메터 플러거
104 : 선원용기 차폐체 105 : 선원용기 뚜껑
106 : 아이볼트 111 : 중성자 선원용기 수직이동 서브모터
112 : 선원용기 수평이동 모터 113 : 케이블
114 : 선원용기 이동각관 115 : 이동 지지대
116 : 이동바퀴 200 : 중성자 검출기
201 : 검출통 211 : 검출관 전치증폭기
212 : 검출관(He-3 tube) 213 : 수평이동 서브모터 제어기
214 : 수직이동 서브모터 제어기 221 : 검출기 수직이동 서브모터
222 : 검출기 이동각관 223 : 이동 바퀴
224 : 이동 지지대 300 : 계수율 신호처리 모듈
301 : 고전압 302 : 전원공급
303 : 신호출력 304 : LED 디스플레이
400 : 컴퓨터
1: neutron shielding body (wall) 2: shielding door
100: neutron source vessel 101: neutron source
102: sailor vessel collimator 103: collimator plugger
104: Crew vessel shield 105: Crew vessel lid
106: eye bolt 111: neutron source container vertical movement submotor
112: crew vessel horizontal movement motor 113: cable
114: Crew vessel movable angle tube 115: movable support
116: moving wheel 200: neutron detector
201: detection tube 211: detection tube preamplifier
212: detection tube (He-3 tube) 213: horizontal movement servomotor controller
214: vertical movement sub-motor controller 221: detector vertical movement sub-motor
222: detector moving angle tube 223: moving wheel
224: moving support 300: count rate signal processing module
301: high voltage 302: power supply
303: signal output 304: LED display
400: computer

Claims (10)

중성자 발생장치실의 중성자 차폐체(1) 내부에 설치되어 검사에 사용되고,
Cf-252 자발 핵분열 고속중성자를 방출하는 중성자 선원(101)이 장착되며, 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 이동하고, 상부는 선원용기 뚜껑(105)으로 개방되고 중앙부의 일측이 선원용기 콜리메터(102)와 중성자 선원(101) 그리고 콜리메터 플러거(103)로 구성되고,
선원용기(100)를 지지 및 이동시키는 4각면의 안내홈을 가지고 일정 간격을 두고 수직으로 고정된 4개의 ㄱ자 형상의 선원용기 이동각관(114); 일단이 상기 선원용기(100)에 이동각관(114)에 고정되고 상단에 지지대를 설치하고 선원용기 상부의 아이볼트(106)에 케이블(113)로 연결된 선원용기 수직이동 서브모터(111); 상기 케이블(113)의 하단이 회전축에 고정되어 감겨지면서 당겨지므로 상하 운동하는 선원용기의 수직이동 서브모터(111)로 구성되며,
상기 선원용기(100)의 이동 지지대(115) 저면에 설치된 복수의 이동 바퀴(116); 및 상기 복수의 이동 바퀴(116) 중, 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후 또는 좌우로 이동이 가능하도록 동력을 제공하는 선원용기 수평이동 서브모터(112)로 구성되는 중성자 선원용기(100);
상기 중성자 차폐체(1)를 사이에 두고, 동일한 위치의 상기 차폐체(1) 외부에 설치되어 상기 차폐체(1)를 통과하는 중성자를 검출하고 상하, 전후 및 좌우 중, 어느 하나로 이동하며, 일측이 개방되고 타측에 막힌 검출통(201)에 중성자 검출관(212)과 전치증폭기(211)으로 구성되며, 중성자 검출기(200)의 양 측면의 돌기(201)에 대응하는 안내홈을 가지고 일정 간격을 두고 수직으로 고정된 4개의 ㄱ자 형상의 검출기 이동각관(222); 상기 중성자 검출기(200)에 이동각관(222)에 고정되고 상단에 지지대를 설치하고 검출기 상부에 케이블(224)로 연결된 검출기 수직이동 서브모터(221)와 케이블(224)의 하단이 회전축에 고정되어 감겨지면서 당겨지므로 상하 운동하는 검출기의 수직이동 서브모터(221); 로 구성되는 상기 중성자 검출기(200)의 이동 지지대(224) 저면에 설치된 복수의 이동 바퀴(223); 및 상기 복수의 이동 바퀴(223) 중, 적어도 2개의 이동 바퀴에 전후 또는 좌우로 이동 가능하도록 수동으로 설정된 위치로 이동시키는 방식을 포함하여 구성되는 중성자 검출기(200);
상기 중성자 검출관(212)은, He-3 기체 검출관을 구비하여, 전치증폭기(211)에 고전압(1600V)(301), 전원(5V)(302), 신호단자(303)에 동축 케이블 플러거를 설치하고, 신호처리 모듈(300) 중성자 계수율의 측정효율을 높이고, 상기 중성자 검출기(200)에 의해 검출된 중성자 계수율을 신호 처리하여 계수율 데이터를 전송하는 신호 처리모듈(300)로 구성되며,
상기 중성자 계수율 신호처리 모듈(300)로부터 전송되는 계수율 데이터를 기초로 중성자 계수율 자료를 구하고, 이를 분석하여 위치별로 차폐체(1)의 차폐 성능을 평가하는 표시 수단(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 선원을 이용한 중성자 차폐체의 방사선 검사 장치.
It is installed inside the neutron shield (1) of the neutron generator room and used for inspection,
A neutron source 101 that emits Cf-252 spontaneous fission fast neutrons is mounted, and moves in any one of up and down, front and rear, and left and right, the upper part is opened with the source container lid 105, and one side of the central part is the source container collimator. 102, a neutron source 101, and a collimator plugger 103,
Four L-shaped moving angle tubes 114 for a crew member container 114 having guide grooves on four sides for supporting and moving the crew member container 100 and fixed vertically at regular intervals; A crew vessel vertical movement sub-motor 111 having one end fixed to the movable corner tube 114 of the crew vessel 100, a supporter installed at the upper end, and connected to the eye bolt 106 at the top of the crew vessel by a cable 113; It consists of a vertical movement submotor 111 of a crew vessel that moves up and down as the lower end of the cable 113 is fixed to the rotating shaft and pulled while being wound.
a plurality of movable wheels 116 installed on the lower surface of the movable support 115 of the crew vessel 100; and a neutron source vessel 100 comprising a horizontally moving sub-motor 112 for providing power to at least two of the plurality of moving wheels 116 so as to be able to move back and forth or left and right;
It is installed outside the shield 1 at the same location with the neutron shield 1 in between to detect neutrons passing through the shield 1 and move in any one of up and down, front and back, and left and right, one side being open It is composed of a neutron detection tube 212 and a preamplifier 211 in the detection cylinder 201 blocked on the other side, and has guide grooves corresponding to the projections 201 on both sides of the neutron detector 200 and is spaced at a certain interval. Four L-shaped detector moving angle tubes 222 fixed vertically; The neutron detector 200 is fixed to the moving angle tube 222, a support is installed at the top, and the detector vertical movement submotor 221 connected to the top of the detector by a cable 224 and the lower end of the cable 224 are fixed to the rotating shaft The vertical movement sub-motor 221 of the detector moves up and down because it is pulled while being wound; A plurality of moving wheels 223 installed on the lower surface of the moving support 224 of the neutron detector 200 consisting of; And among the plurality of moving wheels 223, the neutron detector 200 configured to include a method of manually moving at least two moving wheels to a manually set position so as to be movable back and forth or left and right;
The neutron detection tube 212 is provided with a He-3 gas detection tube, a high voltage (1600V) 301 to the preamplifier 211, a power supply (5V) 302, and a coaxial cable plug to the signal terminal 303 It is composed of a signal processing module 300 that installs a filter, increases the measurement efficiency of the neutron count rate of the signal processing module 300, processes the neutron count rate detected by the neutron detector 200, and transmits count rate data,
Characterized in that it comprises a display means 400 for obtaining neutron count rate data based on the count rate data transmitted from the neutron count rate signal processing module 300 and evaluating the shielding performance of the shield 1 for each position by analyzing it A radiation inspection device for a neutron shield using a neutron source.
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