KR19990078837A - 생물시료중 삼중수소 및 방사성탄소를 동시에 분석하기 위한연소장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생물시료의 세포조직에 결합되어 있는 삼중수소(조직결합형 삼중수소; HTO) 및 방사성탄소(14C) 분석을 위하여 생물시료를 연소시켜 발생시킨 삼중수소(HTO) 및 방사성탄소(14CO2)를 동시에 포집하는 연소장치에 관한 것이다.
그 기술구성은 산소와 질소가스의 유량을 조절하는 가스유량조절계(1), 생물시료의 연소에 필요한 산소와 질소가스 중에 존재하는 수분을 제거하기 위한 수분제거용 트랩(2), 산소 및 질소 가스 유압 파악을 위한 압력계(3), 생물시료를 서서히 연소시키는 이동식 1차 연소로(4), 1차 연소로에서 연소 후 생성된 불완전 연소가스를 완전히 연소시키는데 필요한 2차 연소로(5), 처리하고자 하는 생물시료를 주입하는 석영내관(6)과 외관(7), 연소과정에서 발생되는 불완전 연소 분진 제거용 석영울(8), 불완전 연소가스의 완전연소에 필요한 산화구리 촉매(9), 삼중수소 포집을 위한 1차 냉각트랩(10) 및 2차 냉각트랩(11), KMnO4용액의 역류를 방지하기 위한 공트랩(12), 불완전연소에 의해 발생한 유기물가스 분해용 KMnO4트랩(13),14CO2포집용 트랩(14), 연소장치 전체시스템의 공기 흐름을 파악하기 위한 유량계(15)로 구성되어 있는 생물시료 중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 원자력시설 주변 환경 중 삼중수소(3H)와 방사성탄소(14C)의 감시에 필요한 생물시료 연소장치를 개발하여 삼중수소(3H)와 방사성탄소(14C)를 단 시간 내에 분석할 수 있도록 하고 연소과정에서 시료의 급격한 연소로 인한 폭발현상을 방지할 수 있는 생물시료 중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치에 관한 것이다.
본 발명은 원자력시설 주변 환경감시 항목중의 하나인 생물시료중에 존재하는 방사성물질인 삼중수소(3H)와 방사성탄소(14C)를 분석하는데 필요한 연소장치로서 방사선측정기술 분야에 속한다.
본 발명은 생물시료의 조직에 결합되어 있는 삼중수소와 방사성탄소를 동시에 포집하는 연소장치에 관한 것이다.
종래의 경우 생물시료의 조직에 결합되어 있는 삼중수소를 회수하기 위하여 단일관으로 되어있는 석영관을 이용하였으며, 시료 처리용량이 10-20g에 지나지 않았다. 또한, 방사성탄소의 포집을 위하여 스테인레스로 된 압력관에 별도의 시료를 넣고 연소시킨후 발생되는14CO2를 암모니아수에 포집하였다. 따라서, 종래의 방법에서는 삼중수소(3H)와 방사성탄소(14C)의 분석을 위하여 각각의 연소장치를 별도로 사용하지 않으면 않되기 때문에 시간적으로나 경제적으로 비능률적이며 불편한 점이 있었다.
또한, 기존의 연소장치는 시료 처리용량이 작아 분석에 필요로 하는 삼중수소(HTO형태)와14CO2량을 얻기 위하여 연소를 2-3회 반복하는 불편이 있었다.
따라서 본 발명에서는 이러한 종래의 삼중수소 및 방사성탄소 연소장치의 각각의 단점을 보완 개선하여 종래에 비해 비교적 많은 량의 시료를 처리할 수 있도록 하였으며, 삼중수소와 방사성탄소를 동시에 포집할 수 있도록 하였다. 또한, 종래의 연소로의 경우 시료를 주입하는 부분이 단일 석영관으로 되어 있어 연소로의 높은 열이 시료에 직접 전달되어 시료의 급격한 연소로 인한 폭발현상과 폭발로 인한 시료의 불완전연소가스가 삼중수소 포집용 트랩에 넘어가 시료의 색깔이 변하여 삼중수소 분석이 불가능해지는 경우가 많았다. 따라서, 본 발명에서는 시료관을 이중관 형식으로 하여 연소로로부터 고열이 시료에 직접 전달되어 일어나는 폭발현상을 방지하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하나의 생물시료로부터 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)을 동시에 포집할 수 있도록 하였으며, 시료관을 확장하고, 이중관 방식으로 변형하여 시료의 폭발현상을 방지하여 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1 본 발명의 생물시료 중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치 정면도
도면부호의 설명
(1)가스유량 조절계 (2)수분제거용 트랩(Molecular sieve) (3)압력계
(4)1차 연소로 (5)2차 연소로 (6)연소관(내관) (7)연소관(외관)
(8)불완전 연소 분진 제거용 석영울 (9)산화동(촉매)
(10) 삼중수소 포집용 1차 냉각 트랩 (11)삼중수소 포집용 2차 냉각 트랩
(12)공트랩(KMnO4용액 역류방지 트랩) (13)KMnO4트랩(유기물 분해용)
(14)14CO2포집트랩 (15)유량계
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본 출원인이 선 출원한 국내공개특허공보 공개특허번호 제98-83100호, (발명의 명칭; 대기 중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소14C 동시 포집 장치)를 개발한 것과 동일한 목적(원자력발전소 주변 환경감시를 위한 장치)하에 발명한 생물시료 중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소14C을 분석하기 위한 연소장치이다. 본 발명은 종래의 연소장치에 비해 시료관을 확장하고, 시료 연소부분을 이중관 방식으로 변형하여, 종래 연소로의 경우 연소로의 고열이 시료에 직접 전달되어 발생하는 시료의 폭발현상을 방지하도록 되어 있으며, 생물시료 중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)을 동시에 분석 가능하게 하는 연소장치에 관한 것이다.
이를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치 정면도를 도시하였으며, (1)가스유량 조절계, (2)수분제거용 트랩(Molecular sieve), (3) 압력계, (4)1차 연소로, (5)2차 연소로, (6)연소관(내관), (7)연소관(외관), (8)불완전 연소 분진 제거용 석영울, (9)산화동(촉매), (10)삼중수소 포집용 1차 냉각 트랩, (11)삼중수소 포집용 2차 냉각 트랩, (12)공트랩(KMnO4용액 역류방지 트랩), (13)KMnO4트랩(유기물 분해용), (14)14CO2포집트랩, (15)유량계임을 알 수 있다.
본 발명의 구성은 크게 첨부 도면에 도시되어 있는 것처럼 연소관내에 주입하는 산소 및 질소가스 중에 포함되어 있는 소량의 수분을 제거하기 위한 가스정제 및 유량조절부(1-2), 연소관내주입가스의 압력을 측정하는 압력계(3), 연소장치부(4-9), 삼중수소 포집부(10-11), 방사성탄소 포집부(12-14)로 구성되어 있으며,
포집방법을 간단히 설명하면, 동결건조기를 이용하여 완전히 건조시킨 시료 약 40g을 연소관의 내관에 넣고, 처음에는 석영울(8) 및 산화동(9)에 포함되어 있는 수분을 완전히 제거하기 위하여 질소가스를 50ml/min 의 유속으로 주입하면서 2차 연소로(5)의 온도를 서서히 상승시켜 온도가 700℃ 정도가 되게 한 다음 5∼10분간 공연소시켰다. 그 후 산소와 질소가스를 각각 50ml/min와 80ml/min의 유속으로 연소관 내관(6)에 주입하고, 외관(7)에도 산소를 50ml/min 속도로 동시에 주입하면서 1차 연소로의 온도를 650℃로 서서히 상승시켰다.
1차 연소로(4)의 온도가 650℃가 되면 1차 연소로를 15cm/min 정도 속도로 2차 연소로(5) 쪽으로 서서히 움직이면서 시료를 연소시켰다. 시료의 연소에 의해 발생된 불완전연소가스는 2차 연소로로 700℃로 가열되어 있는 산화동을 거치면서 완전히 연소된다. 이렇게 시료가 완전 연소되면 수증기 상태의 삼중수소(HTO)와14CO2가 발생되며발생된 수증기 상태의 삼중수소(HTO)는 얼음 또는 드라이아이스로 냉각시킨 삼중수소 포집용 냉각트랩(10-11)에 포집되고14CO2가스는 미량의 유기물을 분해시키기 위한 KMnO4트랩(13)을 통과시킨 후14CO2트랩(14)에 포집하였다. KMnO4트랩내에 들어 있는 KMnO4용액의 역류를 방지하기 위하여 삼중수소 트랩과 KMnO4트랩 중간에 공 트랩(11)을 설치하였으며 연소장치의 맨 후단에 유량계(15)를 부착하여 가스의 흐름을 육안으로 파악할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 생물시료 연소과정에서 발생되는 (HTO)와14CO2를 삼중수소 포집부분과 방사성탄소 포집부분을 직렬로 연결하여 삼중수소와 방사성탄소를 동시에 포집할 수 있도록 하므로서 단 시간내에 두 가지 방사성핵종(삼중수소 및 방사성탄소)을 동시에 포집할 수 있어 시간적으로 효율적이며, 두 핵종에 대한 각각의 연소장치를 별도로 사용할 필요가 없어 매우 경제적이다.
또한, 종래의 연소장치에 비해 연소관의 크기를 확대하여 한번에 건조시료 80g까지 처리할 수 있도록 함으로서 시료의 연소작업을 단순화하고 분석시간을 단축할 수 있다. 특히, 연소관을 이중관 방식으로 개선하고 1차 연소로를 이동식으로 만들어 시료를 서서히 연소시킴으로서 연소과정에서 발생되는 폭발에 의한 안전사고 위험을 완전히 해결하여 생물시료를 안전하게 연소시킬수 있도록 하였다.
원자력시설 주변에서 방사성물질에 대한 환경감시는 국민의 건강보호 및 환경보전 측면에서 원자력 시설이 가동되고 있는 한 지속적으로 이루어져야 할 국가사업중의 하나이다. 또한 원자력시설의 비상사고에 대비해서도 원자력시설 주변에 대한 환경감시는 신속하고 정밀할 필요가 있다. 이러한 점에서 본 발명에서 제시하는 연소장치는 원자력시설 주변에 대한 환경감시의 신속성과 정밀성을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
특히, 연소과정에서 발생되는 폭발에 의한 사고위험을 해결하였다는 점에서 발명의 효과가 크다고 판단된다.
본 발명은 연소장치는 삼중수소 및 방사성탄소 이외에 생물시료 중에 존재하는 비등점이 비교적 낮은 원소분석에도 활용 가능한 효과가 있는 것이다.
Claims (4)
- 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치에 있어서,산소 및 질소가스 유량조절을 위한 가스유량조절계(1)와, 연소관내에 유입되는 산소 및 질소가스 정제부분(2)과, 유입공기 제어를 위한 압력계(3)와, 생물시료 연소에 사용되는 이동식 연소로(4) 및 불완전 연소가스의 완전연소를 위한 2차 연소로(5)와, 시료의 급격한 연소로 인한 폭발현상을 방지하기 위한 연소관(6-7)과, 연소과정에서 발생되는 불완전 연소 분진 제거용 석영울(8)과, 불완전 연소가스를 완전 연소시키는데 필요한 산화구리 촉매(9)와, 삼중수소 포집용 냉각트랩(10-11)과, KMnO4용액 역류방지용 공트랩(12)과, 유기물 분해용 KMnO4트랩(13)과, 불완전가스방사성탄소 포집용 트랩(14)과, 연소관내 가스흐름을 육안으로 파악할 수 있는 유량계(15)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치.
- 제1항에 있어서,시료를 서서히 연소시키기 위하여 1차 연소로(4)가 이동식인 것을 특징으로 하는 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치.
- 제1항에 있어서,시료의 급격한 연소에 의한 폭발현상을 방지하기 위하여 시료 연소관(6-7)을 이중관 형식으로 한 것을 특징으로 하는 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치.
- 제1항에 있어서,불완전연소가스의 완전연소를 위하여 펠렛형 산화구리 촉매를 이용한 것을 특징으로 하는 생물시료중 삼중수소(3H) 및 방사성탄소(14C)를 동시에 분석하기 위한 연소장치.
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