KR20120038186A - 삼중수소 방사능측정용 혼합용액 제조장치 - Google Patents

삼중수소 방사능측정용 혼합용액 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 원전 종사자의 뇨시료를 동시에 채집하여 바코드에 의해 분리하고 피펫 기능을 갖는 채집 및 분사장치를 이용해서 시료를 채집 및 분사하고 액체섬광용액을 혼합하여 칵테일을 제조하고, 채집 노즐과 분사노즐은 제염처리를 하는 등의 일련의 과정을 수행할 수 있는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액을 제조하는 장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

삼중수소 방사능측정용 혼합용액 제조장치{An automatic cocktail manufacturing device and it control technology}
본 발명은 다수의 원전 종사자의 뇨시료를 동시에 채집하여 바코드에 의해 분리하고 피펫 기능을 갖는 채집 및 분사장치를 이용해서 시료를 채집 및 분사하고 액체섬광용액을 혼합하여 칵테일을 제조하고, 채집 노즐과 분사노즐은 제염처리를 하는 등의 일련의 과정을 수행할 수 있는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액을 제조하는 장치에 관한 것이다.
삼중수소의 방사능을 측정하기 위한 종래의 뇨(尿)시료, 공기시료 및 환경시료의 채집 및 칵테일 제조는 방사선 관리 요원이 수작업으로 수행하였다. 통상적으로 원전에서 가장 많이 발생하는 종사자의 뇨시료의 경우 정해진 장소에 종사자가 방사선 작업 종료 후, 뇨시료 수집통에 일정량(약 200 ml 정도)의 뇨시료를 제출하면, 이를 방사선 관리 요원이 수집하여 회수한 다음 보건물리실험실에서 마이크로 피펫을 이용하여 일정량의 뇨시료를 수작업으로 채집하고, 이를 액체섬광계수를 위한 측정용기에 담아, 액체섬광용액과 혼합하여 칵테일 시료를 만든 다음, 원전종사자의 이름이나 식별번호를 측정용기에 수작업으로 표기하고, 액체섬광계수기에 넣어 삼중수소 방사능을 측정하였다. 그리고 방사능 측정결과를 이용하여 원전종사자의 내부피폭 방사선량을 평가하여 최종 확인하고, 측정된 방사능 값이 정해진 선량 한도 이하일 경우 이를 근거로 방사선 관리구역 출입과 추가 방사선작업 가능여부를 결정하게 된다.
한편, 원전종사자의 뇨시료에 대한 방사능 측정과 더불어 원자력시설의 방사선 안전관리를 위해 주요 방사선 작업공간의 공기시료를 주기적으로 채집하고 있으며, 원자력주변시설에 거주하는 주민에 대한 방사선안전을 확보하고 주변 환경을 보호하기 위해 원전주변의 특정지역에서 환경시료를 주기적으로 채집하여 방사능 측정을 실시하고 있다. 이러한 방사선감시의 주요 내용은 삼중수소의 방사능을 측정하기 위한 것으로 채집된 측정시료는 종사자의 뇨시료 칵테일 제조과정과 동일한 과정을 거쳐 액체섬광계수를 이용하여 방사능을 측정하게 된다.
통상적으로 원전에서는 원전종사자가 제출한 뇨시료, 방사선 작업공간에서 채집한 공기시료, 원전주변 환경에서 채집한 환경시료 등이 매우 많이 발생한다. 특히, 중수로형 원자력발전소에서는 중수를 감속재와 냉각재로 사용하기 때문에 중성자의 방사화 과정에 의해 경수로형 원전에 비해 계통 내에서 삼중수소가 많이 생성되며, 따라서 작업공간내의 공기 중으로 누설도 많이 발생한다.
이러한 삼중수소는 작업 종사자의 체내로 섭취되어 내부피폭을 일으키는데, 대략 20?40% 정도가 삼중수소에 의해 발생하기 때문에 원전종사자의 삼중수소 방사능 측정과 평가는 방사선 관리 분야의 핵심 업무에 속한다. 원전 정상운전 중에는 원자로 호기당 하루에 대략 최대 100개 미만의 뇨시료가 발생하기 때문에 방사선 관리 요원이 이를 수작업으로 뇨시료 채집 및 칵테일을 제조하여 방사능을 측정하였다.
그러나 원전 계획 예방 정비 기간 중에는 하루에 약 500개 이상의 뇨시료가 발생하게 된다. 따라서 이를 방사선 관리 요원이 하루내에 분석하기 위해서 수작업으로 뇨시료를 채집하고, 칵테일을 만들어 액체섬광계수기로 방사능을 측정하기에는 상당한 업무적 부담이 가중되고, 경우에 따라서는 상당한 시간이 소요되기 때문에 정해진 시간내에 방사능 측정을 완료하지 못할 수 있으며, 이 경우 방사선작업종사자의 내부피폭 방사선량을 알 수 없어 방사선 관리 구역에 출입이나 추가적인 방사선작업을 수행하는데 지장을 줄 수가 있다.
이러한 경우, 정비작업자의 방사선 관리 구역 출입이나 추가 방사선 작업이 불가능하며, 따라서 계획예방정비기간의 지연으로 이어지게 된다. 원자력법에서는 원전종사자의 내부피폭 방사선량 측정과 평가를 완료하고, 이들 종사자의 내부피폭 방사선량이 확인된 경우에만 방사선 관리구역의 출입 및 추가 방사선작업을 수행하도록 규정하고 있다.
특히 수백 개의 뇨시료 채집과 칵테일 제조과정에서 뇨시료가 다른 사람의 이름으로 바뀌거나 또는 뇨시료가 서로 간에 섞이게 될 경우 방사능 측정과 관리의 정확성과 신뢰성에 치명적인 문제를 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 뇨시료 채집 및 칵테일 제조를 위한 수작업의 문제점을 극복하기 위하여 안출한 것으로 즉, 원전 계획예방정비기간 중에 발생하는 뇨시료, 공기시료 및 환경시료의 채집과 칵테일 제조를 기계적으로 정확하게 수행하고, 빠른 시간 내에 칵테일을 제조할 수 있도록 하며, 정해진 시간 내에 분석할 수 있고, 또한 방사선 관리 요원의 수작업 과정에서 일어날 수 있는 뇨시료의 바뀜 현상이나 뇨시료간 혼합 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라 원전 계획예방 정비기간의 지연으로 인한 잠재적인 경제적 손실도 방지할 수 있는 자동화된 삼중수소 방사능 측정 혼합용액의 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 삼중수소가 포함된 다수의 원전 종사자의 뇨시료, 방사선작업공간의 공기시료, 원전주변 환경시료 수집통에 부착하기 위한 측정시료 식별 바코드 생산수단, 상기 수집통에 부착된 바코드를 읽어들이기 위한 바코드 판독수단, 상기 수집통의 측정시료를 동시에 기계적으로 채집하고 측정용기에 분사하기 위한 고순도의 질소가스를 이용하는 마이크로 피펫기능을 갖춘 자동시료채집 및 분사수단, 액체섬광용액을 채집하여 상기 시료와 균질하게 혼합하고 상기 측정용기에서 혼합용액(칵테일)의 제조를 기계적으로 수행하기 위한 칵테일 제조수단, 상기 자동시료채집 및 분사수단과 상기 칵테일 제조수단의 채집노즐에 대해 제염작업을 실시하기 위한 제염수단, 상기 측정용기로부터 방사능을 측정하기 위한 액체섬광계수기로 구성된 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치인 것이다.
본 발명의 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치는, 다수의 뇨시료, 공기시료 및 환경시료의 채집과 칵테일 제조과정에서 방사선 관리의 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있고, 자동화 시스템에 의하여 방사선 측정을 위한 혼합용액을 신속하고 빠르게 제조할 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명은 뇨시료 일정량을 채집하여 칵테일을 빠르고 정확하게 제조함으로써, 짧은 시간 내에 삼중수소 방사능의 측정이 가능하고, 그로 인해 삼중수소 방사능 측정을 위한 칵테일 제조와 측정시간을 절약함은 물론, 수작업에 의한 방사능 측정과정과 비교하여 정확성을 대폭 향상시킬 수 있다. 이는 원전 계획예방정비 기간 동안 원전종사자의 뇨시료를 정해진 시간 내에 분석함으로써 원전 계획예방 정비기간의 지연으로 인한 잠재적인 경제적 손실을 방지하는데 효과가 있다.
따라서 본 발명의 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조 장치를 사용함으로써 원자력 발전소를 포함한 원자력 관련 시설에서 방사선 안전 관리의 효율성과 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에서 원전종사자의 고유 식별번호를 나타내기 위해 뇨시료 수집통의 뚜껑에 붙이는 바코드의 예를 도시한 것이다.
도 2는 뇨시료 수집통으로부터 뇨시료를 일정량 채집하는 자동 시료채집 및 분사장치를 도시한 것이다.
도 3은 액체섬광용액을 자동 채집하여 채집 측정용기에 액체섬광용액을 혼합하는 칵테일 제조장치를 도시한 것이다. 여기서 칵테일 제조장치는 도 2에서 보여주는 뇨시료 자동 시료채집 및 분사장치와 동일하다.
도 4는 자동 시료채집 및 분사장치의 노즐과 칵테일 제조장치에 묻어 있는 시료와 용액 잔여물을 제염해주는 장치를 도시한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참고로 상세히 설명한다.
본 발명의 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치는 측정시료 식별 바코드 생산기, 바코드판독기, 마이크로 피펫기능을 갖춘 자동시료채집 및 분사장치, 칵테일 제조장치, 제염장치 및 액체섬광계수기로 구성되어 있다.
본 발명의 장치에서, 측정시료 식별 바코드 생산기(도면에 도시하지 않음)는 삼중수소가 포함된 다수의 원전 종사자의 뇨시료, 방사선작업공간의 공기시료, 원전주변 환경시료 수집통에 부착하기 위한 측정시료 식별 바코드를 생산하기 위한 것으로 도 1에서 부호 10으로 표시한 바와 같이 뇨시료 수집통 및 측정용기의 뚜껑에 붙이기 위하여 원전 종사자의 고유 식별번호와 이름을 표시하고, 선량평가 고유 식별번호(통상 열형광선량계 지급번호), 부호 11로 표시한 바와 같이 뇨시료 제출일자 등을 나타내는 바코드를 제작하는 장치이다.
이러한 바코드(12)를 사용하여 원전종사자의 고유 식별번호를 정확하게 표기함으로써 종래의 수작업으로 이름, 고유번호, 제출일자를 수기로 기록하는 방법에 비해 정확도가 향상됨은 물론 칵테일 제조 과정으로의 연계가 가능하게 된다.
첨부 도면 중 도 2는 뇨시료 수집통(21)으로 부터 뇨시료를 일정량 채집하고 분사하는 자동 시료채집 및 분사장치(20)를 도시한 것이다. 이는 금속과 부식을 일으키지 않는 고순도 질소가스를 이용하여 뇨시료를 동시에 자동으로 흡입(채집)하고, 액체섬광 측정용기(22)에 동일한 양을 분사하는 기능을 갖추고 있다.
즉, 뇨시료 자동 시료채집 및 분사장치(20)는 정확한 양(통상 10ml)을 예를 들어 최대 0.2분 이내에 채집하는 마이크로 피펫기능을 갖는 복수의 노즐(23)과 채집된 뇨시료를 정확하게 흡입하고 분사하도록 설계 제작된 직경이 아주 가는 복수의 관(24)으로 이루어져 있다. 또한 뇨시료 일정량을 채집하고 분사하는데 질소 가스를 이용하므로 질소 가스 공급장치(도면에 도시하지 않음)와 일정 압력을 구사하는 구동장치(도면에 도시하지 않음)로 구성되어 있다.
도 2에서 미설명부호 25는 복수의 노즐(23)과 관(24)이 설치된 지지프레임이고, 부호 26은 뇨시료 자동 시료채집 및 분사장치(20)를 위한 컨베이어 벨트이며, 부호 27은 컨베이어 밸트의 구동바퀴이다.
한편, 도 3은 액체섬광용액을 일정량 자동 채집하고 뇨시료가 담겨 있는 측정용기(22)에 주입하여 혼합용액(칵테일)을 예를 들어 최대 0.2분 이내에 제조하는 칵테일 제조장치(30)를 도시한 것이다. 칵테일 제조장치(30)는 도 2의 뇨시료 자동 시료채집 및 분사장치(20)의 구조와 유사하게 구성되어 있으며, 액체섬광용액을 수용하고 있는 내식성의 용기(31)로부터 액체섬광용액을 일정량 채집하는 마이크로 피펫기능을 갖는 복수의 채집노즐(32)과 액체섬광용액을 흡입하고 분사하도록 설계 제작된 직경이 아주 가는 복수의 관(33)으로 이루어져 있다.
도 3에서 미설명부호 34는 복수의 노즐(32)과 관(33)이 설치된 지지프레임이고, 부호 35은 칵테일 제조장치(30)를 위한 컨베이어 벨트이며, 부호 36은 컨베이어 밸트의 구동바퀴이다.
첨부 도면 중 도 4는 자동 시료채집 및 분사장치(20)의 노즐(23)과 칵테일 제조장치(30)의 노즐(32)에 묻어 있는 시료와 용액 잔여물을 제염해 주는 장치를 도시한 것이다. 제염제와 증류수가 혼합되어 있는 제염용기(40)에 삽입된 노즐(23,32)은 초음파세정을 통해 잔여물이 노즐에서 분리되게 된다.
도 4에서 미설명부호 41은 컨베이어 벨트이고, 부호 42는 컨베이어 벨트의 구동 바퀴이다.
이와 같은 본 발명의 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치에 의하여 뇨시료 자동 채집 및 액체섬광용액을 혼합한 칵테일 제조 과정은 다음과 같다. 먼저 뇨시료 수집통(21)을 수거하여 액체섬광계수기내 방사능 측정위치의 배열과 동일하게 배치하고, 바코드 판독기를 이용하여 뇨시료를 제출한 종사자의 고유 식별번호(바코드 : 12) 등을 읽는다.
본 발명의 방법에서, 액체섬광계수기 측정용기(22)와 동일한 위치를 갖도록 모사한 뇨시료 수집통 배열판을 이용한다. 다음에는 뇨시료 수집통(22)의 마개를 열고 뇨시료 자동 시료채집 및 분사장치(20)를 가동하여 뇨시료 수집통(22)으로부터 일정량의 뇨시료를 기계적으로 채집하여 이를 액체섬광 측정용기(22)에 분사한다. 그 후, 제염제와 증류수가 혼합되어 있는 제염용기(40)에서 뇨시료 자동 시료채집 및 분사장치(20)의 노즐(23)에 대해 제염을 실시하며, 이는 뇨시료 서로 간에 서로 섞이는 현상을 방지하는데 중요한 과정이다.
이러한 모든 과정은 자동 프로그래밍 된 컴퓨터를 이용하여 통제한다. 다음에는 뇨시료 칵테일 자동 제조장치(30)를 가동하여 섬광용액을 일정량 채집하여 액체섬광 측정용기(22)에 분사하고, 곧바로 또 다른 제염용기(40)에서 칵테일 자동 제조 장치(30)의 채집노즐(33)을 담가 충분히 제염이 이루어지도록 한다.
그 다음에는 액체섬광 측정용기(22)의 마개를닫고, 액체섬광계수기를 이용하여 뇨시료 중의 삼중수소 방사능을 측정한다. 측정된 방사능은 여러 가지 형태로 출력되며, 삼중수소 내부피폭선량평가 프로그램에 입력되어 내부피폭선량을 계산하고, 원자력법에서 요구하는 형태로 출력하고, 이를 원전종사자에게 통보하며, 분기별로 정부나 해당기관에 보고한다.
10 ---- 고유 식별번호 및 이름
11 ---- 뇨시료 제출일자
12 ---- 바코드
20 ---- 뇨시료 채집 및 분사장치
21 ---- 뇨시료 수집통
22 ---- 액체섬광 측정용기
23,32 ---- 노즐
24,33 ---- 관
25,34 ---- 지지프레임
26,35,41 ---- 컨베이어 벨트
27,36,42 ---- 구동바퀴
30 ---- 칵테일 제조장치
31 ---- 내식성의 용기
40 ---- 제염용기

Claims (5)

  1. 삼중수소가 포함된 다수의 원전 종사자의 뇨시료, 방사선작업공간의 공기시료, 원전주변 환경시료 수집통에 부착하기 위한 측정시료 식별 바코드 생산수단, 상기 수집통에 부착된 바코드를 읽어들이기 위한 바코드 판독수단, 상기 수집통의 측정시료를 동시에 기계적으로 채집하고 측정용기에 분사하기 위한 고순도의 질소가스를 이용하는 마이크로 피펫기능을 갖춘 자동시료채집 및 분사수단, 액체섬광용액을 채집하여 상기 시료와 균질하게 혼합하고 상기 측정용기에서 혼합용액(칵테일)의 제조를 기계적으로 수행하기 위한 칵테일 제조수단, 상기 자동시료채집 및 분사수단과 상기 칵테일 제조수단의 채집노즐에 대해 제염작업을 실시하기 위한 제염수단, 상기 측정용기로부터 방사능을 측정하기 위한 액체섬광계수기로 구성된 것을 특징으로 하는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정시료 식별 바코드 생산수단은 뇨시료 수집통 및 측정용기의 뚜껑에 붙혀서 기계적으로 식별하기 위해 원전 종사자의 고유 식별번호와 이름을 표시하고, 선량평가 고유 식별번호, 뇨시료 제출일자 등을 나타내는 바코드를 제작하는 장치인 것을 특징으로 하는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로 피펫기능을 갖춘 자동시료채집 및 분사수단은 정확한 양을 채집하는 마이크로 피펫기능을 갖는 노즐과 채집된 뇨시료를 정확하게 흡입하고 분사하도록 설계 제작된 직경이 아주 가는 관, 이들을 지지해주기 위한 프레임, 뇨시료 일정량을 채집하고 분사하는데 이용하는 질소 가스 공급장치, 상기 지지 프레임을 이동시키기 위한 컨베이어 벨트 및 상기 컨베이어 벨트를 구동시켜 주기 위한 구동바퀴로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 칵테일 제조수단은 액체섬광용액을 수용하고 있는 내식성의 용기로부터 액체섬광용액을 일정량 채집하는 마이크로 피펫기능을 갖는 채집노즐, 채집된 뇨시료를 정확하게 흡입하고 분사하도록 설계 제작된 직경이 아주 가는 관, 이들을 지지해주기 위한 프레임, 액체섬광용액을 일정량을 채집하고 분사하는데 이용하는 질소 가스 공급장치, 상기 지지 프레임을 이동시키기 위한 컨베이어 벨트 및 상기 컨베이어 벨트를 구동시켜 주기 위한 구동바퀴로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제염수단은 제염제와 증류수가 혼합되어 있는 제염용기로서 초음파세정을 통해 잔여물을 노즐에서 분리시키는 것을 특징으로 하는 삼중수소 방사능 측정용 혼합용액의 제조장치.
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