KR20150003097A - 저준위 방사능 측정 장치 - Google Patents

저준위 방사능 측정 장치 Download PDF

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KR20150003097A
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홍상범
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유지현
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한국원자력연구원
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Abstract

저준위 방사능 측정 장치가 개시된다. 측정대상의 방사능을 검출하는 주 검출기, 주 검출기를 감싸도록 배치되어 상기 주 검출기에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 검출하는 복수의 보조 검출기 및 복수의 보조 검출기에서 검출된 감마선을 제거하고, 주 검출기에서 검출된 방사능을 측정하는 회로부를 포함하며, 회로부는 주 검출기에서 검출된 방사능량과 보조 검출기에서 검출된 감마선량이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 판단하여, 기 설정된 임계치 미만이면 결과값을 출력하지 않고, 기 설정된 임계치 이상이면 결과값을 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

저준위 방사능 측정 장치{Measuring appratus for low-level radioactivity}
본 발명은 저준위 방사능 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정대상인 현장에서 방사능을 측정할 수 있는 저준위 방사능 측정 장치에 관한 것이다.
원자력발전소의 수명이 다하면 무엇보다 중요한 것은 안전하고 경제적인 해체를 통해 기존 원전 부지를 자연상태로 회복시키는 것이다.
상기 원자력시설 해체 시장의 본격 도래에 대비해 원자력시설 해체에 필수적인 핵심 기반기술의 확보 필요성이 대두 되고 있기 때문에, 우리나라는 국제 경쟁력 있는 기술 확보를 위해 해체기술 분야를 보다 장기적 관점에서 체계적으로 추진하고 있다.
현재 국내에서는 연구로 2호기와 우라늄 변환시설의 해체가 완료되었으며, 우라늄 변환시설은 원자력 시설로 완전히 전환한 상태이다.
여기서, 해체가 완료된 기존 원전 부지를 일반 시설로 전환하기 위해서는 기존 원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정하여 규제해제 기준치 이하임을 입증해야 한다.
하지만, 부지에 있어서는 지각 중에 존재하는 천연방사성 핵종으로 인하여 아주 복잡한 스펙트럼을 보이기 때문에, 기존 원전 부지의 잔류방사능은 정확히 측정되기가 어렵다.
기존원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정하기 위해서는 방사능 측정 시스템이 요구된다.
예컨대, "감마핵종분석기의 방사선 차폐체"란 제목의 국내공개특허 제2001-0039201호에서 볼 수 있다. 이 방사선 차폐체는, 우주선의 중성자가 차폐장치를 통과하여 방사선측정기에 직접 영향을 주거나 또는 우주선의 중성자가 차폐장치의 구성물질과 상호작용하여 생성된 방사선이 방사선측정기에 미치는 영향을 방지하는 방사선 차폐체에 있어서, 폴리에틸렌층과 불포화 폴리에스터를 용제로 하여 형성된 판상의 B 4 C층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 "액체 혼합베타핵종 자동 방사능분석장치"란 제목의 국내등록특허 제10-0665508호에서 볼 수 있다. 이 액체 혼합베타핵종 자동 방사능분석장치는 액체상방사성폐기물로부터 자동으로 시료를 제조하는 계측시료준비부와, 계측 시료병을 방사선 검출부로 주입하여 계측을 수행하는 시료운반대로 구비된 시료주입부와, 두 개의 광전자증배관(PMT; Photo Multiplier Tube)으로 이루어진 방사선 검출부와, 소광효과(Quenching Effect)에 따른 계측효율 보정을 위한 외부감마선원주입부와, 전치증폭회로, 고전압인가회로, 아날로그 디지털 변환(ADC; Analogue Digital Convertor)회로 그리고 디지털 신호처리부(DSP; Digital Signal Processer, 24)로 구성되어 고속동시계수회로(Rapid Coincidence Count) 및 다중채널분석(MCA; Multi-channel Analyzer) 기능을 수행하여 베타스펙트럼을 생성하는 신호검출 및 계측신호처리부와, 원격제어를 통한 시료의 자동 측정 및 핵종분석을 수행하는 주제어용 PC 및 장치운영 프로그램과 GUI(Graphic User Interface) 프로그램과 장치의 원격제어 및 측정자료 원거리 송수신을 위한 Ethernet 통신부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
그리고 "저온검출기를 이용한 방사성 핵종의 알파 절대 방사선량측정 및 핵종 판별 방법과 그 장치"란 제목의 국내공개특허 제2009-0080586호에서 볼 수 있다. 이 저온검출기를 이용한 방사성 핵종의 알파 절대 방사선량 측정 및 핵종 판별장치는 시료가 봉입된 금박포일과, 상기 금박포일의 일면에 부착되는 온도센서와, 상기 온도센서로부터 검출된 신호를 증폭하는 증폭수단과, 상기 증폭수단을 지지하는 샘플홀더와, 상기 샘플홀더의 하부에 장착되어 상기 온도센서를 자화시켜주는 초전도 자석 및 상기 온도센서, 상기 증폭수단, 상기 샘플홀더, 상기 초전도 자석을 수용하여 밀폐된 계를 형성시켜 주는 챔버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 일반적인 방사능 측정 시스템은 두꺼운 차폐체 등을 이용하여 주위의 감마선을 차폐함으로써 백그라운드를 낮출 수 있다. 이러한 경우에는 핵종 분석 시에 방해 대상 피크를 제거하기는 쉽지만, 현장에서 직접 방사능을 측정할 경우에는 무거운 차폐체로 인하여 그 무게 때문에 현장 방사능 측정의 적용성에 문제점이 있다.
즉, 상기 무거운 차폐체로 인하여 실험실 측정 등 고정된 검출 시스템으로만 이용이 가능하기 때문에, 방사능 측정 시스템은 현장에서 직접 방사능을 측정할 경우에는 적용이 불가능하다.
본 발명의 목적은 무거운 차폐체를 사용하지 않아 측정대상인 현장에서 방사능을 측정할 수 있는 저준위 방사능 측정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 해결과제는 이 위에서 언급된 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 저준위 방사능 측정 장치는,
측정대상의 방사능을 검출하는 주 검출기, 상기 주 검출기를 감싸도록 배치되어 상기 주 검출기에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 검출하는 복수의 보조 검출기 및상기 복수의 보조 검출기에서 검출된 감마선을 제거하고, 상기 주 검출기에서 검출된 방사능을 측정하는 회로부를 포함하며,
상기 회로부는 상기 주 검출기에서 검출된 방사능량과 상기 보조 검출기에서 검출된 감마선량이 기 설정된 임계치 이상인 지 여부를 판단하여, 기 설정된 임계치 미만이면 결과값을 출력하지 않고, 기 설정된 임계치 이상이면 결과값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 주 검출기인 잔류방사능검출기의 주위에 보조 검출기로서 가드검출기를 배치함으로써, 상기 잔류방사능검출기에서의 산란 된 감마선을 상기 가드검출기에서 다시 검출한 후에 역동시계수 회로를 이용하여 상기 잔류방사능검출기에서의 산란 감마선의 효과를 제거할 수 있기 때문에, 종래의 무거운 납 차폐체를 사용하지 않고, 방사능 측정 시의 검출 하한값을 상당 부분 낮출 수 있어서 기존 원전 부지 측정과 같은 현장 측정이 요구되는 부지 오염도 측정 시에 유용하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 측정 결과의 신뢰도도 함께 확보할 수 있다.
본 발명의 효과는 이 위에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 검출부의 내부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 검출부의 외부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 동작 순서의 흐름도이다.
도 5는 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 동작 순서의 흐름도이다.
도 7은 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 동작 순서의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치에 대한 성능 평가의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 성능을 설명하는 그래프이다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 HPGe의 검출효율 비교를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 나타낸 도면이다. 그리고 도 2는 도 1의 검출부의 내부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 검출부의 외부를 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 1의 동작 순서의 흐름도이다.
이하에서는 도 1에 도시된 제1 실시에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 전체적인 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 기존 원전 부지의 잔류방사능을 검출하기 위한 검출부 및 상기 검출부의 출력신호를 분석하기 위한 분석모듈인 회로부를 포함하며, 기존 원전 부지와 같은 현장에서 조립한 후에 방사능을 측정할 수 있도록 일체형이 아닌 블록형으로써 조립이 가능한 형태로 제작됨으로써, 기존 원전 부지에서 직접 방사능을 측정할 수 있으며 저준위 부지 방사능 측정 시에 요구되는 낮은 검출 하한값을 동시에 얻을 수 있다.
상기 검출부는 주 검출기인 잔류방사능검출기(10)와 보조 검출기로서 상기 잔류방사능검출기(10)에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 측정하는 가드(guard)검출기(20)를 포함한다. 여기서, 상기 잔류방사능검출기(10)로는 HPGe 검출기를 사용할 수 있다.
상기 HPGe 검출기는 높은 에너지 분해능을 바탕으로 부지 핵종 분석 및 깊이분포 측정을 하며, 상기 플라스틱 검출기는 모양이 자유롭게 가공이 가능하며, 감마선 에너지 측정이 불가하지만 백그라운드를 저감시키는 효과가 있다.
여기서, 컴프턴 산란은 X-선이나 감마선 등의 광자가 원자 내의 전자 또는 물질 중의 자유 전자와 충돌하여 그 에너지의 일부를 전자에 주고 튕겨나가고, 광자 자체는 전자에 준 부분만큼 낮은 에너지 즉, 진동수가 낮은 광자가 되어 처음의 입사 방향과 다른 방향으로 산란되는 현상이다.
자세하게, 상기 검출부는, 컴프턴 산란에 의한 감마선의 백그라운드를 제거하기 위해서, 잔류방사능검출기(10)에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 가드검출기(20)를 이용하여 측정한 후에 상기 회로부를 이용하여 제거한다. 이에, 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 핵종 분석용 잔류방사능검출기(10)에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감시켜 검출 하한값을 낮출 수 있다.
이하에서는 도 2와 도 3에 도시된 가드검출기(20)에 대하여 상세히 설명한다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가드검출기(20)는 2" ~ 3" 직경의 CsI(Tl)섬광검출기, NaI(Tl)섬광검출기, BGO (Bismuth Germanate)검출기, 플라스틱섬광검출기 등을 사용할 수 있다.
상기 가드검출기(20)는 컴프턴 억제 정도에 따라 다양하게 기하학적으로 배치된다. 또한 가드검출기(20)는 기하학적 형상에 따라 백그라운드 저감효과가 달라진다.
바람직하게 상기 가드검출기(20)는, 잔류방사능검출기(10)를 감싸도록, 원통형의 잔류방사능검출기(10)와 엇갈리게 배치된다. 예컨대, 잔류방사능검출기(10) 주위에 플라스틱섬광검출기로서 독립된 직육면체의 플라스틱 섬광체를 배치할 수 있다.
상기 가드검출기(20)가 잔류방사능검출기(10)를 감싸도록 배치되었기 때문에, 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 검출할 수 있다.
이하에서는 도 1에 도시된 회로부에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 회로부는, 표준 시간 처리 방식으로서, 잔류방사능검출기(10)의 검출신호와 고전압(HV: high voltage)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제1 전치증폭기(Preamp.)(41), 상기 제1 전치증폭기(41)의 출력신호를 입력받아증폭하는 제1 파워앰프(Poweramp.)(43), 상기 제1 파워앰프(43)의 출력신호를 입력받아 시간 신호로 변환하는 제1 TSCA(Timing Single Channel Analyzer)(45)를 포함한다. 여기서, 시간 신호는 논리 신호로써 디지털 신호일 수 있다. 그리고 가드검출기(20)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제2 전치증폭기(51), 상기 제2 전치증폭기(51)의 출력신호를 입력받아 증폭하는 제2 파워앰프(53), 상기 제2 파워앰프(53)의 출력신호를 입력받아 시간 신호로 변환하는 제2 TSCA(55), 상기 제1, 제2 TSCA(45,55)의 시간 신호를 입력받아 동시처리하여 선별하는 동시신호 처리기(Coin.)(61), 상기 동시신호 처리기(61)의 출력신호를 LSD(Logic Shape and Delay)(63)를 거쳐 입력받고 제1 파워앰프(43)의 출력신호를 A/D 변환기(ADC: analog to digital converter)(미도시)를 거쳐 입력받아 기존 원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정하는 MCA(Muti-Channel Analyzer)(65)를 포함한다.
이하에서는 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 동작에 대하여 설명한다.
상기 가드검출기(20)가 잔류방사능검출기(10)를 감싸도록 배치되었기 때문에, 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 검출할 수 있고, 그 검출한 후에 역동시계수 회로 장치를 이용하여 잔류방사능검출기(10)에서 산란된 감마선을 제거함으로써 잔류방사능검출기에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감화 할 수 있다. 이러한 역동시계수 회로는 잔류방사능검출기와 가드검출기에서 동시에 신호가 검출된 경우에는 컴프턴 산란에 의한 감마선으로 판단하여 잔류방사능검출기에서 계수하지 않고, 잔류방사능검출기(10)에서만 계수된 경우만을 광전 효과에 의하여 에너지가 흡수된 감마선으로 판단하여 검출신호로 인식한다.
자세하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정대상인 기존 원전 부지에 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 설치한다(S100).
여기서, 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 설치에 있어서, 잔류방사능검출기(10)에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감시켜 검출 하한값을 낮출 수 있도록 가드검출기(20)는 컴프턴 억제 정도에 따라 다양하게 기하학적으로 배치된다.
상기 각각의 검출기 배치에 따른 컴프턴 억제 정도는 Co-60과 Cs-137 표준선원을 이용하여 가드검출기(20)의 기하학적인 배치 및 신호처리 방식에 따라 결정된다.
Figure pat00001
(여기서, nN은 일반적인 방사선 측정 시스템에 의한 방사선 측정 시의 컴프턴 연속부에서의 계수치이고, nCS는 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치에 의한 방사선 측정 시의 컴프턴 연속부의 계수치이다.)
상기 컴프턴 연속부는 백그라운드가 가장 많은 영역으로 컴프턴 효과가 가장 좋은 영역이다. 특히, 컴프턴 연속부는 부지 잔류방사능 측정 시, 지각 중에 존재하는 자연 방사성 핵종이나 우주선, 측정시 생서되는 산란 감마선으로 인해 백그라운드 계수가 증가하며 형성되고, 저준위 영역의 측정에 대한 불확도를 증가시킨다.
즉, 상기 수학식 1과 같이, 상기 가드검출기(20)의 다양한 기하학적인 배치를 변화시키면서 컴프턴 연속부의 저감화 정도인 억제비(RF)를 측정하였으며, 신호처리 방식에 따른 컴프턴 연속부의 저감화 정도를 평가하였다. 이러한 결과는 좀 더 다양한 조건에서의 검출기 배치에 따른 스펙트럼 변화 정도를 평가하기 위하여 몬테카를로 모사 기법(MCNP 모사)을 통하여 검증할 수 있다. 측정한 결과를 바탕으로 일반 환경에서의 측정 시에 요구되는 검출 하한값의 변화를 함께 평가할 수 있다.
계속해서, 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 온(ON)시키면, 이와 동시에 잔류방사능검출기(10)에서 방사능 검출이 이루어지며 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 검출한다(S110).
그리고 상기 잔류방사능검출기(10)의 검출신호는 제1 전치증폭기(41)에 입력되고, 제1 전치증폭기(41)는 잔류방사능검출기(10)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시킨다. 제1 파워앰프(43)는 제1 전치증폭기(41)의 출력신호를 입력받아 증폭한다.
또한, 상기 가드검출기(20)의 검출신호는 제2 전치증폭기(51)에 입력되고, 제2 전치증폭기(51)는 가드검출기(20)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시킨다. 제2 파워앰프(53)는 제2 전치증폭기(51)의 출력신호를 입력받아 증폭한다(S120).
계속해서, 상기 제1 파워앰프(43)의 출력신호는 제1 TSCA(45)에 입력되어 시간 신호로 변환된다. 또한, 상기 제2 파워앰프(53)의 출력신호는 제2 TSCA(55)에 입력되어 시간 신호로 변환된다(S130). 여기서 제1 TSCA(45) 및 제2 TSCA(55)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하면서 임계치를 기 설정하여 노이즈를 제거할 수 있다. 상기 임계치는 아날로그 신호 중 노이즈라고 판단되는 수치보다 높을 수 있다. 임계치는 0 내지 10V로 설정할 수 있고, 바람직하게는 0.1V로 설정할 수 있다. 이는 방사선 검출기에서 방사선이 입사되지 않을 때 발생되는 통상적인 수준의 노이즈를 고려하여 설정한다.
상기 제1 TSCA(45) 및 제2 TSCA(55)에 대한 각각의 임계치는 동일하거나 다를 수 있다. 이는 저준위 방사선 측정 장치의 구동 환경에 따라 변동될 수 있다.
그리고 상기 제1, 제2 TSCA(45,55)의 시간 신호는 동시신호 처리기(61)에 입력되어 동시처리하여 선별된다. 이후, 상기 동시신호 처리기(61)의 출력신호는 LSD(63)를 거쳐 MCA(65)에 입력되고, MCA(65)는 동시신호 처리기(61)의 출력신호와 제1 파워앰프(43)의 출력신호를 ADC(미도시)를 거쳐 입력받아 기존 원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정한다(S140).
도 5는 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 동작 순서의 흐름도이다.
이하에서는 도 5에 도시된 제2 실시에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 전체적인 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 기존 원전 부지의 잔류방사능을 검출하기 위한 검출부 및 상기 검출부의 출력신호를 분석하기 위한 분석모듈인 회로부를 포함하며, 기존 원전 부지와 같은 현장에서 조립한 후에 방사능을 측정할 수 있도록 일체형이 아닌 블록형으로써 조립이 가능한 형태로 제작됨으로써, 기존 원전 부지에서 직접 방사능을 측정할 수 있으며 저준위 부지 방사능 측정 시에 요구되는 낮은 검출 하한값을 동시에 얻을 수 있다.
상기 검출부는 주 검출기인 잔류방사능검출기(10)와 보조 검출기로서 상기 잔류방사능검출기(10)에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 측정하는 가드검출기(20)를 포함한다. 여기서, 상기 잔류방사능검출기(10)로는 HPGe 검출기를 사용하고, 상기 가드검출기(20)로는 예를들어 플라스틱 검출기를 사용할 수 있다.
자세하게, 상기 검출부는, 컴프턴 산란에 의한 감마선의 백그라운드를 제거하기 위해서, 잔류방사능검출기(10)에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 가드검출기(20)를 이용하여 측정한 후에 상기 회로부를 이용하여 제거한다. 이에, 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 핵종 분석용 잔류방사능검출기(10)에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감시켜 검출 하한값을 낮출 수 있다.
이하에서는 도 5에 도시된 회로부에 대하여 상세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회로부는, 빠른 시간 처리 방식으로서, 잔류방사능검출기(10)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제3 전치증폭기(71), 상기 제3 전치증폭기(71)의 출력신호를 입력받아 기 설정된 증폭값으로 증폭하는 제1 TFA(Timing Filter Amplifier)(73), 상기 제3 전치증폭기(71)의 출력신호를 입력받아 증폭하는 제3 파워앰프(77), 상기 제1 TFA(73)의 출력신호를 입력받아 잔류방사능검출기(10)의 검출신호의 성분을 분리/식별하는 제1 CFD(Constant Fraction Discriminator)(75) 그리고 가드검출기(20)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 기 설정된 증폭값으로 증폭하는 제2 TFA(83), 상기 제2 TFA(83)의 출력신호를 입력받아 가드검출기(20)의 검출신호의 성분을 분리/식별하는 제2 CFD(85), 상기 제1, 제2 CFD(75,85)의 출력신호를 입력받아 동시처리하여 선별하는 동시신호 처리기(61), 상기 동시신호 처리기(61)의 출력신호를 LSD(63)를 거쳐 입력받고 제3 파워앰프(77)의 출력신호를 ADC(미도시)를 거쳐 입력받아 기존 원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정하는 MCA(65)를 포함한다.
이하에서는 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 동작에 대하여 설명한다.
상기 가드검출기(20)가 잔류방사능검출기(10)를 감싸도록 배치되었기 때문에, 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 검출할 수 있고, 그 검출한 후에 역동시계수 회로 장치를 이용하여 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 제거함으로써 잔류방사능검출기에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감화 할 수 있다. 이러한 역동시계수 회로는 잔류방사능검출기와 가드검출기에서 동시에 신호가 검출된 경우에는 컴프턴 산란에 의한 감마선으로 판단하여 잔류방사능검출기에서 계수하지 않고, 잔류방사능검출기(10)에서만 계수된 경우만을 광전 효과에 의하여 에너지가 흡수된 감마선으로 판단하여 검출신호로 인식한다.
자세하게, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정대상인 기존 원전 부지에 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 설치한다(S200).
여기서, 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 설치에 있어서, 잔류방사능검출기(10)에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감시켜 검출 하한값을 낮출 수 있도록 가드검출기(20)는 컴프턴 억제 정도에 따라 다양하게 기하학적으로 배치된다.
상기 각각의 검출기 배치에 따른 컴프턴 억제 정도는 Co-60과 Cs-137 표준선원을 이용하여 가드검출기(20)의 기하학적인 배치 및 신호처리 방식에 따라 결정된다.
계속해서, 제2 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 온(ON)시키면, 이와 동시에 잔류방사능검출기(10)에서 방사능 검출이 이루어지며 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 검출한다(S210).
그리고 상기 잔류방사능검출기(10)의 검출신호는 제3 전치증폭기(71)에 입력되고, 제3 전치증폭기(71)는 잔류방사능검출기(10)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시킨다. 제1 TFA(73)는 제3 전치증폭기(71)의 출력신호를 입력받아 기 설정된 증폭값으로 증폭하고, 제3 파워앰프(77)는 제3 전치증폭기(71)의 출력신호를 입력받아 증폭한다.
또한, 상기 가드검출기(20)의 검출신호는 제2 TFA(83)에 입력되고, 제2 TFA(83)는 가드검출기(20)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 기 설정된 증폭값으로 증폭한다(S220).
계속해서, 상기 제1 TFA(73)의 출력신호는 제1 CFD(75)에 입력되고, 제1 CFD(75)는 제1 TFA(73)의 출력신호인 잔류방사능검출기(10)의 검출신호의 성분을 분리/식별한다. 또한, 상기 제2 TFA(83)의 출력신호는 제2 CFD(85)에 입력되고, 제2 CFD(85)는 제2 TFA(83)의 출력신호인 가드검출기(20)의 검출신호의 성분을 분리/식별한다(S230).
그리고 상기 제1, 제2 CFD(75, 85)의 출력 신호는 동시신호 처리기(61)에 입력되어 동시처리하여 선별된다. 이후, 상기 동시신호 처리기(61)의 출력신호는 LSD(63)를 거쳐 MCA(65)에 입력되고, MCA(65)는 동시신호 처리기(61)의 출력신호와 제3 파워앰프(77)의 출력신호를 ADC(미도시)를 거쳐 입력받아 기존 원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정한다(S240).
전술한 바와 같이, 해체 및 오염된 부지를 복원한 후에 최종 개방하기 위해서는 부지의 오염 정도를 정확히 평가해야 한다. 특히, 일반 부지의 경우는 환경 중에 존재하는 자연방사선의 영향으로 인하여 저준위 방사능 측정이 어렵다.
이러한 부지의 최종잔류방사능 측정 시에 요구되는 저준위 방사능 측정 시스템을 개발하기 위하여 컴프턴 억제형 검출 시스템을 구성하여 성능을 평가하였다.
도 7은 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 동작 순서의 흐름도이다.
이하에서는 도7에 도시된 제3 실시에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 전체적인 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 기존 원전 부지의 잔류방사능을 검출하기 위한 검출부 및 상기 검출부의 출력신호를 분석하기 위한 분석모듈인 회로부를 포함하며, 기존 원전 부지와 같은 현장에서 조립한 후에 방사능을 측정할 수 있도록 조립이 가능한 블록형으로 제작된다.
제3 실시 예는 제1 실시 예의 부품들을 하나의 모듈(Lynx)로 통합함으로써 무게가 줄어들고, 부피가 줄어서 기존 원전 부지에서 직접 방사능을 보다 용이하게 측정할 수 있다. 특히, 저준위 부지 방사능 측정 시에 요구되는 낮은 검출 하한값을 동시에 얻을 수 있다. 또한 제3 실시 예는 부품들이 하나의 모듈로 통합됨에 따라 비용절감 및 유지보수가 용이해지며, 제1, 2 실시 예에 비하여 제3 실시 예는 여러 부품이 통합됨에 따라 휴대성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
상기 검출부는 주 검출기인 잔류방사능검출기(10)와 보조 검출기로서 상기 잔류방사능검출기(10)에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 측정하는 가드검출기(20)를 포함한다. 여기서, 상기 잔류방사능검출기(10)로는 HPGe 검출기를 사용하고, 상기 가드검출기(20)로는 예를 들어 플라스틱 검출기를 사용할 수 있다.
자세하게, 상기 검출부는, 컴프턴 산란에 의한 감마선의 백그라운드를 제거하기 위해서, 잔류방사능검출기(10)에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 가드검출기(20)를 이용하여 측정한 후에 상기 회로부를 이용하여 제거한다. 이에, 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치는 핵종 분석용 잔류방사능검출기(10)에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감시켜 검출 하한값을 낮출 수 있다.
상기 회로부는, 표준 시간 처리 방식으로서, 잔류방사능검출기(10)의 검출신호와 고전압을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제1 전치증폭기(91), 상기 제1 전치증폭기(91)의 출력신호를 입력받아 증폭하는 제1 파워앰프(92), 상기 제1 파워앰프(92)의 출력신호를 입력받아 논리 신호로 변환하는ICR(Incoming Count Rate)(93) 그리고 가드검출기(20)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제2 전치증폭기(95), 상기 제2 전치증폭기(95)의 출력신호를 입력받아 증폭하는 제2 파워앰프(96), 상기 제2 파워앰프(96)의 출력신호를 입력받아 논리 신호로 변환하는 TSCA(97), 상기 ICR(93) 및 TSCA(97)의 논리 신호를 입력받아 동시처리하여 선별하는 동시신호 처리기(98), 상기 동시신호 처리기(98)의 출력신호를 게이트(gate)(94)를 거쳐 측정신호를 입력받는 컴퓨터(99)를 포함한다.
여기서, 논리신호 변환용 장치인 ICR(93)은 50ns 폭의 논리신호를 발생시키며, TSCA(97)은 500ns 폭의 논리신호를 발생시킨다. 즉, 동일한 500ns 폭의 논리신호보다 50ns 폭의 논리신호를 이용할 경우 보다 정밀한 측정이 가능하다.
특히, 잔류방사능검출기(10)의 신호가 (즉, 제1 파워앰프를 거쳐 ICR로 입력된 신호) ICR에 기 설정된 임계치를 통과한 신호가 동시신호 처리기로 입력되면서, 가드검출기(20)의 신호가 (즉, 제2 파워앰프를 거쳐 TSCA로 입력된 신호) TSCA에 기 설정된 임계치를 통과한지 못하여 동시신호 처리기로 입력되지 않을 경우에만, 동시신호 처리기(98)의 출력 신호가 게이트(94)로 입력되어 MCA로 처리한 후에 에너지 스펙트럼을 측정한다.
즉, 동시신호 처리기(98)는 잔류방사능검출기(10) 및 가드검출기(20)로부터 신호가 입력되면, 이를 출력하지 않고, 잔류방사능검출기(10)의 신호만 입력되면 이를 출력함으로써, 본 실시예의 측정 장치가 저준위 부지 방사능 측정시 요구되는 낮은 검출 하한값을 얻을 수 있게 한다.
또한 상기 제1 파워앰프(92), ICR(93) 및 게이트(94)는 하나의 모듈인 LYNX(digital signal analyzer)에 포함된다. 상기 LYNX는 증폭 기능, 논리 신호 변환 기능 등을 수행한다.
이하에서는 도 8에 도시된 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 동작에 대하여 설명한다.
상기 가드검출기(20)가 잔류방사능검출기(10)를 감싸도록 배치되었기 때문에, 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란된 감마선을 검출할 수 있고, 그 검출한 후에 역동시계수 회로 장치를 이용하여 잔류방사능검출기(10)에서 산란된 감마선을 제거함으로써 잔류방사능검출기에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감화 할 수 있다.
자세하게, 도 8에 도시된 바와 같이, 측정대상인 기존 원전 부지에 제1 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 설치한다(S300).
여기서, 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 설치에 있어서, 잔류방사능검출기(10)에서의 컴프턴 산란에 의한 백그라운드를 저감시켜 검출 하한값을 낮출 수 있도록 가드검출기(20)는 컴프턴 억제 정도에 따라 다양하게 기하학적으로 배치된다.
상기 각각의 검출기 배치에 따른 컴프턴 억제 정도는 Co-60과 Cs-137 표준선원을 이용하여 가드검출기(20)의 기하학적인 배치 및 신호처리 방식에 따라 결정된다.
즉, 상기 수학식 1과 같이, 상기 가드검출기(20)의 다양한 기하학적인 배치를 변화시키면서 컴프턴 연속부의 저감화 정도인 억제비(RF)를 측정하였으며, 신호처리 방식에 따른 컴프턴 연속부의 저감화 정도를 평가하였다. 이러한 결과는 좀 더 다양한 조건에서의 검출기 배치에 따른 스펙트럼 변화 정도를 평가하기 위하여 MCNP 모사를 통하여 검증할 수 있다. 측정한 결과를 바탕으로 일반 환경에서의 측정 시에 요구되는 검출 하한값의 변화를 함께 평가할 수 있다.
계속해서, 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치를 온(ON)시키면, 이와 동시에 잔류방사능검출기(10)에서 방사능 검출이 이루어지며 가드검출기(20)는 잔류방사능검출기(10)에서 산란 된 감마선을 검출한다(S310).
그리고 상기 잔류방사능검출기(10)의 검출신호는 제1 전치증폭기(91)에 입력되고, 제1 전치증폭기(91)는 잔류방사능검출기(10)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시킨다. 제1 파워앰프(92)는 제1 전치증폭기(91)의 출력신호를 입력받아 증폭한다.
또한, 상기 가드검출기(20)의 검출신호는 제2 전치증폭기(95)에 입력되고, 제2 전치증폭기(95)는 가드검출기(20)의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시킨다. 제2 파워앰프(96)는 제2 전치증폭기(95)의 출력신호를 입력받아 증폭한다(S320).
계속해서, 상기 제1 파워앰프(92)의 출력신호는 ICR(93)에 입력되어 논리 신호로 변환된다. 또한, 상기 제2 파워앰프(96)의 출력신호는 TSCA(97)에 입력되어 논리 신호로 변환된다(S330). 여기서 ICR(93) 및 TSCA(97)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하면서 임계치를 기 설정하여 노이즈를 제거할 수 있다. 상기 임계치는 아날로그 신호 중 노이즈라고 판단되는 수치보다 높을 수 있다. 임계치는 0 내지 10V로 설정할 수 있고, 바람직하게는 0.5V로 설정할 수 있다.
상기 ICR(93) 및 TSCA(97)에 대한 각각의 임계치는 동일하거나 다를 수 있다. 이는 저준위 방사선 측정 장치의 구동 환경에 따라 변동될 수 있다.
그리고 ICR(93) 및 TSCA(97)의 논리 신호는 동시신호 처리기(98)에 입력되어 동시처리하여 선별된다. 이후, 상기 동시신호 처리기(98)의 출력신호는 게이트(94)를 거쳐 MCA로 처리되어 기존 원전 부지의 정확한 잔류방사능을 측정한다(S340). 상기 측정된 잔류방사능은 컴퓨터(99)에 의해 출력될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 9(a)는 저준위 방사선 측정 장치를 사시도로 도시한 도면이고, 도 9(b)는 저준위 방사선 측정 장치를 수직 단면도 및 수평 단면도를 도시한 도면이며, 도 9(c)는 저준위 방사선 측정 장치를 설계를 설명하기 위한 도면이다.
저준위 방사선 측정 장치는 도 9(a)와 같이 잔류방사능검출기(10)와 상기 잔류방사능검출기(10)를 감싸도록 배치된 가드검출기(20)로 설계된다. 가드검출기(20)는 복수의 개수로 구성되어 잔류방사능검출기(10)의 사방에 설치될 수 있다. 상기 사방에 설치된 가드검출기(20)와 중심에 설치된 잔류방사능검출기(10)는 도 9(b)와 같이 수직단면도(XZ축)와 수평단면도(XY축)를 도시할 수 있다.
상기 수직단면도는 잔류방사능검출기(10)와 가드검출기(20)의 높이를 보여준다. 이를 통해 잔류방사능검출기(10)이 가드검출기(20)보다 높이가 높다는 것을 확인할 수 있다.
상기 수평단면도는 잔류방사능검출기(10)와 가드검출기(20)의 감싸고 있는 형상을 보여준다. 가드검출기(20)는 수평단면이 긴 막대 2개와 짧은 막대 2개로 이루어져서 잔류방사능검출기(10)을 감싸도록 배치된다.
또한 저준위 방사선 측정 장치는 몬테카를로 모사(Monte-Carlo Simulation)를 통하여 최적의 검출기로 설계될 수 있다. 몬테카를로 모사는 결과를 정확하게 예측할 수 없는 확률모형(stochastic model)을 수치적(numerical)으로 일련의 난수를 반복적으로 발생하여 시뮬레이션을 수행하여 해답을 찾는 시뮬레이션이다.
저준위 방사선 측정 장치는 몬테카를로 모사를 기초로 가드검출기(20)의 가로인 x축과 세로인 y축을 각각 1cm, 1cm씩 증가하면서 가장 잔류방사능의 검출 결과가 정확한 형상을 찾아내어 설계할 수 있다. 이 때, x축은 1cm 내지 25cm 범위에서 증가가 가능하고, y축은 1cm 내지 5cm 범위에서 증가가 가능하다.
도 10은 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치에 대한 성능 평가의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 저준위 방사선 측정 장치는 잔류방사능검출기(10)의 주변을 가드검출기(20)로 감싸도록 배치한다. 잔류방사능검출기(10)는 세로가 5cm이고, 가드검출기(20)도 세로가 5cm 또는 6cm일 때, 가드검출기(20)의 세로를 1cm씩 증가시킴으로써, 점선원과 면선원에 대한 총 측정된 카운트수(total)의 억제비를 확인할 수 있다. 또한 상기 억제비는 수학식 1에 의해 산출된다.
상기 총 측정된 카운트수는 총 에너지의 카운트 수에서 억제된 카운트수로 나눈 것을 의미한다.
표 1 및 표 2는 가드검출기(20)의 높이를 1cm씩 증가하면서 총 측정된 카운트수의 억제비를 산출한 것이다. 표 1은 가드검출기(20)의x축, z축이10×5cm이고, 표 2는 가드검출기(20)의 x축, z축이10×6cm 인 경우를 나타낸 것이다. 즉, 표 1의 경우 z축의 길이를 1cm 증가하면 실질적으로 z축의 길이는 6cm가 되고, 표 2의 경우 z축의 길이를 1cm 증가하면 실질적으로 z축의 길이는 7cm가 된다.
가드검출기 증가량 점선원 면선원
(cm) 억제비(RF) 억제비(RF)
0 1.30 1.28
1 1.33 1.39
2 1.38 1.45
3 1.44 1.52
4 1.49 1.54
5 1.52 1.62
6 1.56 1.69
7 1.61 1.74
8 1.70 1.79
9 1.73 1.79
10 1.76 1.78
가드검출기 증가량 점선원 면선원
(cm) 억제비(RF) 억제비(RF)
0 1.36 1.35
1 1.39 1.44
2 1.46 1.50
3 1.51 1.56
4 1.55 1.59
5 1.58 1.67
6 1.61 1.73
7 1.68 1.80
8 1.76 1.85
9 1.81 1.85
10 1.83 1.82
표 1 및 표 2를 통하여 세로 길이가 길면 길수록 억제비가 높아지는 것을 알 수 있다. 이는 가드검출기(20)가 토양에 가까워지므로 보다 컴프턴 산란을 억제할 수 있는 것을 보여준다.
특히, 억제비의 적정성과 가드검출기(20)의 크기를 고려하여 가드검출기(20)의 z축 크기는 총 10cm 내지 11cm가 되도록 하는 것이 바람직하다.
도 11은 제3 실시 예에 따른 저준위 방사선 측정 장치의 성능을 설명하는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 저준위 방사선 측정 장치는 몬테카를로 모사 기법으로 억제비가 모사되며, 이를 통해 가장 최적화된 형상을 찾을 수 있다. 도 11은 저준위 방사선 측정 장치의 가드검출기(20)의 형상을 변화시키면서 그 성능을 평가한 것이다. 도 11은 가드검출기(20)의 가로(x축)의 길이를 변경하면서 컴프턴 연속부의 억제비를 비교한 그래프이다. 상기 그래프의 가로축은 가드검출기(20)의 가로를 의미하고, 세로축은 컴프턴 연속부의 억제비를 의미한다.
가드검출기(20)의 가로 길이를 1cm 내지 25cm의 범위에서 변화시켰고, 세로 길이를 1cm 내지 5cm의 범위에서 변화시켜서 모사하였다. 이에 따라 도 11은 가드검출기(20)의 가로 길이 및 세로 길이를 상기 범위 내에서 증가시키면서 저준위 방사선 측정 장치의 성능을 평가한 것을 보여준다.
저준위 방사선 측정 장치는 가드검출기(20)의 가로 길이가 10cm까지는 큰 폭으로 컴프턴 연속부의 억제비가 상승하지만 10cm 이상이 되면 상승률이 현저하게 줄어드는 것을 보여준다. 또한 저준위 방사선 측정 장치는 가드검출기(20)의 세로 길이가 길면 길수록 컴프턴 연속부의 억제비가 상승하는 것을 보여준다.
따라서, 저준위 방사선 측정 장치는 가드검출기(20)의 가로 길이가 10cm이상이고, 세로 길이가 잔류방사능검출기(10)의 끝단을 기준으로 5cm, 즉 총 10cm인 것이 바람직하다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 HPGe의 검출효율 비교를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12를 참조하면, 저준위 방사선 측정 장치는 에너지와 감마선에 의해 생기는 카운트에 대한 잔류방사능검출기(10)의 검출효율을 확인할 수 있다. 특히, 도 12는 상기 검출효율을 모사값의 검출효율과 비교한 그래프이다. 여기서, x축은 에너지이고, y축은 감사선에 의해 생긴 입자수의 카운트이다. 또한 표 3은 도 12에 대한 수치를 산출하여 나타낸 표이다.
에너지량 실제측정 모사값 오차(%)
6.07E-02 0.01517 1.62E-02 6.84
8.87E-02 0.03212 3.52E-02 9.58
1.23E-01 0.04226 4.05E-02 4.22
1.37E-01 0.04263 3.99E-02 6.40
1.67E-01 0.04043 3.75E-02 7.24
3.93E-01 0.02072 1.95E-02 5.73
5.15E-01 0.01701 1.54E-02 9.42
6.62E-01 0.01393 1.26E-02 9.33
8.99E-01 0.00964 1.01E-02 4.83
1.17E+00 0.00771 8.32E-03 7.92
1.33E+00 0.00677 7.65E-03 13.01
1.84E+00 0.00524 6.05E-03 15.44
도 12 및 표 3에서와 같이, 잔류방사능검출기(10)는 모사값과 큰 오차가 발생되지 않으며, 1.23E-01 내지 1.37E-01에서 높은 검출효율뿐만 아니라 오차도 작다. 따라서, 잔류방사능검출기(10)는 에너지가 1.23E-01 내지 1.37E-01에서 검출을 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저준위 방사능 측정 장치는 주 검출기인 잔류방사능검출기의 주위에 보조 검출기로서 가드검출기를 배치함으로써, 상기 잔류방사능검출기에서의 산란 된 감마선을 상기 가드검출기에서 다시 검출한 후에 역동시계수 회로를 이용하여 상기 잔류방사능검출기에서의 산란 감마선의 효과를 제거할 수 있기 때문에, 종래의 무거운 납 차폐체를 사용하지 않고, 방사능 측정 시의 검출 하한값을 상당 부분 낮출 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 저준위 방사능 측정 장치는, 종래의 방사능 측정 장치에 사용된 무거운 납 차폐체를 사용하지 않고서도 백그라운드를 저감시킬 수 있기 때문에, 기존 원전 부지 측정과 같은 현장 측정이 요구되는 부지 오염도 측정 시에 유용하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 측정 결과의 신뢰도도 함께 확보할 수 있다. 또한, 핵분열 생성물의 확인 등 많은 분야에서 이용될 수 있다.
또한, 종래의 방사능 측정 장치가 백그라운드를 제거하기 위한 일체형 검출기인 반면, 본 발명에 따른 저준위 방사능 측정 장치는, 일체형이 아닌 블록형으로 조립이 가능한 형태로 제작하여 현장에서 조립한 후에 시설 및 부지 방사능을 측정할 수 있기 때문에, 현장에서 직접 방사능을 측정할 수 있으며 저준위 부지 방사능 측정 시에 요구되는 낮은 검출 하한값을 동시에 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 저준위 방사능 측정 장치는, 가드검출기를 2단 또는 3단으로 적재하여 검출기를 감싸서 잔류방사능검출기에서 산란된 감마선을 높은 효율을 검출함으로써, 백그라운드 제거 성능을 높일 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 잔류방사능검출기 20: 가드검출기
41, 71, 91: 제1 전치증폭기 43, 92: 제1 파워앰프
45: 제1 TSCA 51, 95: 제2 전치증폭기
53, 96: 제2 파워앰프 55: 제2 TSCA
61, 98: 동시신호 처리기 63: LSD
65: MCA 73: 제1 TFA
75: 제1 CFD 83: 제2 TFA
85: 제2 CFD 93: ICR
94: Gate 97: TSCA
99: 컴퓨터

Claims (8)

  1. 측정대상의 방사능을 검출하는 주 검출기;
    상기 주 검출기를 감싸도록 배치되어 상기 주 검출기에서 발생한 컴프턴 산란에 의한 감마선을 검출하는 복수의 보조 검출기; 및
    상기 복수의 보조 검출기에서 검출된 감마선을 제거하고, 상기 주 검출기에서 검출된 방사능을 측정하는 회로부를 포함하며,
    상기 회로부는 상기 주 검출기에서 검출된 방사능량과 상기 보조 검출기에서 검출된 감마선량이 기 설정된 임계치 이상인 지 여부를 판단하여, 기 설정된 임계치 미만이면 결과값을 출력하지 않고, 기 설정된 임계치 이상이면 결과값을 출력하는 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주 검출기는 HPGe(High Purity Ge) 검출기이며,
    상기 보조 검출기는 2" ~ 3" 직경의 CsI(Tl)섬광검출기, NaI(Tl)섬광검출기, BGO (Bismuth Germanate)검출기, 플라스틱섬광검출기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는,
    상기 주 검출기의 검출신호와 고전압(HV: high voltage)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제1 전치증폭기(Preamp.);
    상기 제1 전치증폭기의 출력신호를 입력받아 증폭하는 제1 파워앰프(Poweramp.);
    상기 제1 파워앰프의 출력신호를 입력받아 논리 신호로 변환하는 ICR(Incoming Count Rate);
    상기 보조 검출기의 검출신호와 고전압(HV)을 입력받아 잡음과 간섭의 영향을 줄여 상기 검출신호 강도를 향상시키는 제2 전치증폭기;
    상기 제2 전치증폭기의 출력신호를 입력받아 증폭하는 제2 파워앰프;
    상기 제2 파워앰프의 출력신호를 입력받아 논리 신호로 변환하는 TSCA;
    상기 ICR 및 TSCA의 논리 신호를 입력받아 동시처리하여 선별하는 동시신호 처리기; 및
    상기 동시신호 처리기의 출력신호를 입력 받는 게이트를 포함하며,
    상기 동시 신호 처리기는 상기 주 검출기에서 검출된 신호가 기 설정된 임계치 이상으로 판단되어 출력된 값만 상기 동시 신호 처리기에 입력되는 경우, 상기 게이트로 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 파워앰프와, 상기 ICR과, 상기 게이트는 하나의 모듈로 통합되어 제조된 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 검출기는 4개의 직육면체 형상을 갖는 플라스틱 검출기이며, 상기 플라스틱 검출기는 상기 주 검출기 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조 검출기의 Z축 방향 길이는 상기 주 검출기의 Z축 방향 길이 보다 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보조 검출기의 Z축 방향 길이는 상기 주 검출기의 Z축 방향 길이 보다 5 내지 6cm 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 임계치는 0.1V인 것을 특징으로 하는 저준위 방사능 측정 장치.
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KR101876686B1 (ko) * 2017-11-14 2018-07-09 현대건설주식회사 방사성 오염 토양 복합분리 방법 및 처리장치
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