KR200258780Y1 - 시간적분라돈검출기 - Google Patents

Abstract

라돈은 토양, 암석, 지하수, 바다 등 자연계에 넓게 분포되어 있는 우라늄-238 붕괴계열의 6번째 자핵종으로써, 지구환경 어디서나 존재하는 불활성가스 상태의 발암성물질에 해당한다. 특히 지하철, 지하상가 및 광산 등 지하구조물에서 환기상태가 나빠지게 되는 경우 해당지역에서의 라돈 농도는 높아질 수 밖에 없으며, 따라서 이런 지역에 근무하는 작업자의 경우 일반인에 비하여 라돈에 의한 방사선 피폭으로 인한 폐암 발생확률이 높아지게 된다.

라돈농도 측정방법에는 회분식 측정법과 연속식 측정법 그리고 시간적분형 측정법이 있으며, 이들 방법을 사용하여 공기중의 라돈농도를 측정하고자 하는 경우에는 라돈과 함께 존재하는 토론 및 측정기 자체의 백그라운드를 보정해 주어야 한다.

시간적분형 측정법에 사용되는 라돈검출기 중에서 공기중에 라돈과 함께 존재하는 토론을 본체 내부에 침투될 수 없도록 하기 위해 본체의 입구에 멤브레인 필터를 부착한 구조의 검출기가 사용되고 있으나 이런 검출기의 경우 강제환기등 공기의 흐름이 심한 장소에서는 토론이 멤브레인 필터를 침투하여 측정값에 영향을 줄 수 있다.

본 고안은 지하철 등 강제환기가 진행되는 장소에서 본체 내부로 침투한 토론의 영향뿐만 아니라 고체비적검출기 자체의 백그라운드에 의한 영향을 제거한 시간적분라돈검출기에 해당하며, 이를 위해 '전 알파선 검출영역', '필터영역' 및 '차폐영역'으로 구분한 고체비적검출기를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

시간적분라돈검출기 {Time Integrated Detector for Radon Measurement}

본 고안은 자연 방사성물질의 대표적인 라돈의 농도를 측정하기 위한 시간적분형 라돈검출기에 대한 것이다.시간적분형 라돈검출기 내부에 위치한 고체비적검출기에 라돈 및 자핵종이 방출한 알파선이 조사될 때 분자결합 절단에 의한 미세한 흔적이 생성되게 되는데, 이것을 NaOH 수용액 또는 KOH 수용액과 에틸알코올의 혼합액을 사용하여 에칭 하게 되는 경우 알파선이 입사된 지점과 주변 매질과의 부식속도의 차에 의해 비적이 생성된다. 이렇게 생성된 비적을 현미경 또는 자동판독장치를 사용하여 판독한 다음 단위 면적당 비적수를 라돈농도로 환산하는 것이 시간적분형 라돈농도 측정법의 기본 원리에 해당한다.시간적분형 라돈검출기에 사용되는 고체비적검출기는 CR-39, LR-115, LEXAN 등의 플라스틱 제품이며, 이들 제품 생산 및 유통시 발생한 비적은 백그라운드로 작용하므로 측정 오차의 원인이 되고 있다. 또한 강제환기에 의하여 공기의 유동이 크고 토론의 농도가 높은 지역에서 라돈농도를 측정하는 경우, 시간적분형 라돈검출기 본체 내부로 토론이 라돈과 함께 침투하게 되므로, 토론에 의한 영향으로 인하여 측정 오차가 커질 수밖에 없었다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 시간적분형 라돈검출기를 이용하여 공기 중의 라돈농도를 측정하고자 할 때, 본체 내부로 침투한 토론 및 고체비적검출기 고유의 백그라운드에 의한 오차를 제거하는데 있다.

도4에서 고려 대상의 라돈 및 토론 그리고 이들의 자핵종들이 방출하는 알파선은 총 6개(Rn-222, Po-218, Po-214, Rn-220, Po-216, Po-212)이며, 이중에서 가장 높은 에너지의 알파선을 방출하는 핵종은 토론의 자핵종인 Po-212 임을 알 수 있다. 이들이 방출하는 알파선의 공기중 비정은 약 5cm 정도이며, 얇은 비닐 1장 또는 2장으로 선택적으로 차폐가 가능하다. 본 고안에서는 알파선을 검출하기 위한 고체비적검출기(4)의 측정영역을 3부분으로 구분하였으며, 에칭 후 각 영역에 나타난 비적수를 조합하여 순수한 라돈농도를 계산하는데 이용하였다. 첫 번째 영역은 '전 알파선 검출영역'(100)으로써 라돈 및 토론 그리고 이들의 자핵종들이 방출한 전 알파선을 검출하는 영역에 해당하며, 두 번째 영역은 '필터영역'(200)으로써 라돈 및 토론의 자핵종 중에서 가장 높은 에너지의 알파선을 검출하는 영역에 해당한다. 그리고 세 번째 영역은 '차폐영역'(300)으로써 측정기간 중에 고체비적검출기에 입사되는 모든 종류의 알파선을 차폐하여 에칭 후 고체비적검출기의 백그라운드로 활용하기 위한 영역에 해당된다.

'전 알파선 검출영역'은 고체비적검출기가 공기 중에 직접 노출된 형태이며, '필터영역'은 일정 두께의 비닐테이프가 붙여진 형태, 그리고 '차폐영역'은 알루미늄 테이프가 붙여진 형태를 취하고 있다. '필터영역'에 사용되는 필터의 두께는 고체비적검출기에 대한 알파선의 에너지에 따른 비정 및 에칭에 따라 부식되어지는 정도 등을 고려하여 결정하여야 하며, 두께가 70㎛ 이하인 비닐시트가 사용된다.

에칭 후 '차폐영역'에 생성된 비적수는 알파선 검출에 사용된 고체비적검출기가 가지고 있는 고유 백그라운드에 해당되며, '필터영역'에서 검출된 값은 토론 및 자핵종 중에서 Po-218이 방출한 알파선에 의한 비적이므로, '필터영역'에서 측정한 값에 3을 곱한 값이 멤브레인 필터를 통과하여 본체에 침투한 토론에 의한 비적수가 될 것이다. 따라서 '전 알파선 검출영역'에 생성된 비적수에서, '필터영역'에 생성된 비적수에 3을 곱한 값과 '차폐영역'에 생성된 비적수를 뺀 비적수가 필터를 통과한 라돈에 의한 비적수가 될 것이며, '필터영역'에 생성된 비적수에 3을 곱한 값에 '차폐영역'에 생성된 비적수를 뺀 값이 멤브레인 필터를 통과하여 본체에 침투한 토론에 의한 비적수가 될 것이다.

도1은 시간적분라돈검출기의 분해도

도2는 시간적분라돈검출기의 단면도

도3은 시간적분라돈검출기의 사진

도4는 플라스틱 매질에서의 에너지 변화에 따른 알파선의 비정

<도면 중 주요부분에 대한 설명>

1: 멤브레인 필터 보호용 원형테이프, 2: 멤브레인 필터를 본체에 고정하고 원형테이프의 접착면을 제공하기 위한 덮개, 3: 멤브레인 필터, 4: 라돈에 의한 알파선을 검출하기 위한 고체비적검출기, 5: 알파선을 검출하기 위한 고체비적검출기 지지대, 100: 전 알파선을 검출하기 위한 영역, 200: 특정 에너지의 알파선을 선별하여 검출하기 위한 영역, 300: 전 알파선을 차폐하기 위한 영역

본 고안에 해당하는 시간적분라돈검출기 본체의 재질은 폴리프로필렌이며, 라돈에서 방출된 알파선의 공기 비정 및 에칭 후 검출기로 사용되는 고체비적검출기의 부식 정도 등을 고려하여 본체의 크기는 내경 4cm, 깊이 3cm 크기로 설계하였다. 본체의 하단부는 본체 내부로 확산하여 들어온 라돈에 의한 알파선을 검출하기 위한 3cm ×2.5cm 크기의 고체비적검출기(4) 및 이를 고정하기 위한 지지대(5)가 위치하고 있으며, 상부에는 토론 및 라돈자핵종들이 본체 내부에 침투할 수 없도록 하기 위한 멤브레인 필터(3) 및 이를 고정하기 위한 덮개(2)가 위치하고 있다. 덮개는 시간적분라돈검출기를 운반할 때 멤브레인 필터가 파손되는 것을 방지하기 위하여 원형테이프(1)를 부착할 수 있도록 사각 막대 구조로 제작하였다. 또한 본 고안에서는 '전 알파선 검출영역'(100), '필터영역'(200), 및 '차폐영역'(300)으로 구분된 고체비적검출기를 사용하고 있다.

위와 같이 본 고안을 통하여, 시간적분형 라돈농도 측정시 토론에 의한 영향 및 백그라운드를 정량적으로 파악할 수 있게 되었으므로, 토론이 공존하는 장소에서 라돈의 농도를 선택적으로 측정할 수 있게 되었을 뿐만 아니라 시간적분라돈검출기마다 백그라운드를 측정한 후 측정값에 반영할 수 있게 되어, 고 품질의 라돈농도 측정이 가능하게 되었다.

Claims (2)

1. 라돈과 토론이 공존한 지역 및 강제환기가 이루어지는 지역에서도 선택적으로 라돈 농도를 측정할 수 있으며, 또한 알파선 검출에 사용되는 고체비적검출기의 백그라운드에 의한 오차를 줄이기 위하여,

   필터 및 차폐를 위한 필름이 부착되지 않은 '전 알파선 검출영역', 에너지가 높은 알파선을 선택적으로 통과시키기 위한 약70㎛ 두께의 비닐 필름을 부착한 '필터영역', 그리고 알파선을 근본적으로 차단시키기 위한 약100㎛ 두께의 알루미늄 필름을 부착한 '차폐영역' 등 3개 영역으로 구분한 고체비적검출기를 사용하는 것을 특징으로 하는 시간적분라돈검출기.
2. 청구항 1에서, 라돈 및 자핵종에서 방출된 알파선을 검출하기 위한 고체비적검출기를 '전 알파선 검출영역'과 '필터영역' 또는 '전 알파선 검출영역'과 '차폐영역' 등 2개 영역으로 구분한 고체비적검출기를 사용하는 것을 특징으로 하는 시간적분라돈검출기.