KR20170020624A - 방사능 오염 유무 확인을 위한 총 감마방사능 측정장치 - Google Patents

방사능 오염 유무 확인을 위한 총 감마방사능 측정장치 Download PDF

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KR20170020624A
KR20170020624A KR1020150114323A KR20150114323A KR20170020624A KR 20170020624 A KR20170020624 A KR 20170020624A KR 1020150114323 A KR1020150114323 A KR 1020150114323A KR 20150114323 A KR20150114323 A KR 20150114323A KR 20170020624 A KR20170020624 A KR 20170020624A
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Abstract

본 발명은 방사능 오염 유무 확인을 위하여 폐기물에서 발생된 총 감마방사능의 측정장치에 관한 것으로, 일면에 개폐 가능한 도어(12)가 마련되어 방사능 차폐가 가능한 육면체의 함체 구조를 갖는 측정챔버와, 적어도 도어 및 측정챔버의 바닥면에 각각 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제1검출기모듈로 구성되는 제1검출부와, 도어 및 측정챔버의 바닥면을 제외한 측정챔버의 나머지 각 평면과 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제2검출기모듈과, 측정챔버의 내부에 삽입되며 측정챔버의 도어 및 바닥면을 제외한 측정챔버의 나머지 각 평면과 대면되게 절곡 형성되는 판재로서 제2검출기모듈이 판재의 각 면에 고정 설치되는 내부 프레임으로 구성되는 제2검출부와, 제2검출부를 고정 지지하여 이동 가능한 이송부와, 검사 대상물이 안착되어 제2검출부에 대해 전후 이동 가능하도록 이송부에 마련되는 검측테이블과, 제1검출부 및 제2검출부에서 검출된 신호를 수신하여 검사 대상물의 총 감마방사능을 산출하게 되는 분석부로 구성되어 방사능 물질이 주변 환경으로 반출됨을 사전에 차단할 수 있고 검출부의 인출이 가능하여 검출기의 교체나 고장시 수리를 위하여 납으로 된 차폐체를 제거할 필요가 없는 총 감마방사능 측정장치를 제공하고자 한다.

Description

방사능 오염 유무 확인을 위한 총 감마방사능 측정장치{Measurement device of total gamma activity for clearance}
본 발명은 방사능 오염 유무 확인을 위하여 폐기물에서 발생된 총 감마방사능의 측정장치에 관한 것이다.
원자력발전소 방사선관리구역에서 발생되는 폐기물 중 표면오염도와 감마방사선량률이 제한치 이내인 경우에는 규제기관으로부터 승인을 받아 일반폐기물로 처리할 수 있다. 따라서 제한치 이내임을 입증하기 위해 발생된 모든 폐기물에 대해 알파베타 표면 오염도, 핵종별 방사능 양 및 선량률 등을 측정하고 있다.
그러나 알파베타 표면오염도 측정시 휴대용 검사장비(도 1 참고)를 이용하여 수동검사를 수행하고 있으나, 폐기물 내에 존재하는 매우 작은 고방사성입자(Hot spot) 탐색이 누락될 수 있다.
이러한 단점을 해결하기 고효율 플라스틱섬광검출기를 채용한 박스형태의 측정장치 등이 개발되어 있다. 이러한 측정장치는 감마방사능에 대한 측정효율이 뛰어난 대면적 플라스틱검출기를 이용하여 단시간에 방사능을 측정할 수 있으나, 감마핵종에 따라서 방출하는 에너지가 다르고 그에 따른 검출효율이 다르기 때문에 검출기 특성상 감마핵종 분석이 거의 불가능하여 정확한 효율적용을 할 수가 없다.
등록특허공보 제10-1285824호(공고일자: 2013.07.12)
공개특허공보 제10-2009-0032244호(공개일자: 2009.04.01)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 방사선 관리구역에서 발생되는 폐기물 중 일반폐기물로 처리가 가능한 정도로 낮은 방사성폐기물을 일반 환경으로 반출 전에 최종 방사능오염유무를 확인할 수 있는 장치를 제공하고자 하며 또한 검출기의 교체나 고장시 수리를 위하여 납으로 된 차폐체를 제거할 필요가 없는 총 감마방사능 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 총 감마방사능 측정장치(이하, "측정장치"로도 약칭함)는, 일면에 개폐 가능한 도어가 마련되어 방사능 차폐가 가능한 육면체의 함체 구조를 갖는 측정챔버와, 적어도 상기 도어 및 상기 측정챔버의 바닥면에 각각 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제1검출기모듈로 구성되는 제1검출부와, 상기 도어 및 상기 측정챔버의 바닥면을 제외한 측정챔버의 나머지 각 평면과 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제2검출기모듈과, 상기 측정챔버의 내부에 삽입되며 측정챔버의 도어 및 바닥면을 제외한 측정챔버의 나머지 각 평면과 대면되게 절곡 형성되는 판재로서 제2검출기모듈이 상기 판재의 각 면에 고정 설치되는 내부 프레임으로 구성되는 제2검출부와, 상기 제2검출부를 고정 지지하여 이동 가능한 이송부와, 검사 대상물이 안착되어 상기 제2검출부에 대해 전후 이동 가능하도록 상기 이송부에 마련되는 검측테이블과, 상기 제1검출부 및 상기 제2검출부에서 검출된 신호를 수신하여 검사 대상물의 총 감마방사능을 산출하게 되는 분석부로 이루어진다.
여기서, 상기 제1검출부 및 상기 제2검출부는, 상기 측정챔버 내의 각 평면마다 마련되는 최소한 하나 이상의 NaI섬광검출기와 최소한 두 개 이상의 플라스틱섬광검출기로 이루어질 수 있다.
이때 바람직하게는 상기 NaI섬광검출기는 상기 측정챔버 내부의 각 평면의 중앙에 배치된다.
또한 이 경우 바람직하게는 상기 플라스틱섬광검출기는 상기 측정챔버 내부의 각 평면에 NaI섬광검출기를 중심으로 하여 각 코너에 배치된다.
특히 바람직하게는 상기 측정챔버 내부의 평면에 배치되는 상기 NaI섬광검출기와 상기 플라스틱섬광검출기의 숫자와 위치는 각 평면이 서로 동일하다.
한편, 상기 검측테이블은 검측 테이블 상부에 설치되며 검사대상물의 측면을 지지하는 격자프레임을 더 포함할 수 있다.
이때 바람직하게는 상기 지지프레임은 일면에 개폐가능한 제2도어가 마련된다.
본 발명에 따른 총 감마방사능 측정장치는 휴대용 알파베타 표면오염도 측정기를 이용한 수동측정방법을 대체하고 감마핵종 분석을 동시에 수행하여 그 결과를 총 감마방사능 측정결과에 적용함으로써 폐기물 측정결과에 대한 신뢰성 확보할 수 있으며, 특히 방사선 관리구역 내에서 발생된 폐기물을 일반폐기물로 처리하기 전에 최종 방사능 존재 여부의 신속하고 정확한 평가가 가능하여 방사능 물질이 주변 환경으로 반출됨을 사전에 차단할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 총 감마방사능 측정장치는 검출부의 인출이 가능하여 검출기의 교체나 고장시 수리를 위하여 납으로 된 차폐체를 제거할 필요가 없게 된다.
도 1은 휴대용 표면오염도 측정장치를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 측정챔버의 전개된 상태를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 첫 번째 실시예를 나타내는 사시도,
도 4는 도 3에서 측정챔버의 도어가 닫힌 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 두 번째 실시예를 나타내는 사시도,
도 6은 도 5에서 격자 프레임을 나타내는 사시도,
본 발명은 방사선 관리구역에서 발생되는 폐기물 중에서 일반폐기물로 처리가 가능한 정도로 낮은 방사성폐기물의 최종 방사능오염 유무를 신속하고 정확하게 판정하기 위하여 신속한 측정과 미세한 고방사성입자 탐색을 위한 대면적의 플라스틱섬광검출기(130)와, 정확한 핵종판별과 효율적용을 위하여 NaI섬광검출기(120)를 활용하는 한편, 플라스틱 또는 NaI섬광검출기(130,120)의 수리가 필요할 경우 측정챔버(10)를 분해할 필요 없이 상기 플라스틱 또는 NaI섬광검출기(130,120)를 외부로 인출시킬 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 측정장치는 일면에 개폐 가능한 도어(12)가 마련되어 방사능 차폐가 가능한 육면체의 함체(11) 구조를 갖는 측정챔버(10)와, 적어도 도어(12) 및 측정챔버(10)의 바닥면에 각각 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제1검출기모듈로 구성되는 제1검출부(20)와, 도어(11) 및 측정챔버(10)의 바닥면을 제외한 측정챔버(10)의 나머지 각 평면과 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제2검출기모듈(31)과, 측정챔버(10)의 내부에 삽입되며 측정챔버(10)의 도어(11) 및 바닥면을 제외한 측정챔버(10)의 나머지 각 평면과 대면되게 절곡 형성되는 판재로서 제2검출기모듈(31)이 판재의 각 면에 고정 설치되는 내부 프레임(32)으로 구성되는 제2검출부(30)와, 제2검출부(30)를 고정 지지하여 이동 가능한 이송부(40)와, 검사 대상물이 안착되어 제2검출부(30)에 대해 전후 이동 가능하도록 이송부(40)에 마련되는 검측테이블(50)과, 제1검출부(20) 및 제2검출부(30)에서 검출된 신호를 수신하여 검사 대상물의 총 감마방사능을 산출하게 되는 분석부(미도시)로 구성된다.
도 2를 참고하면, 측정챔버(10)는 전체적으로 육면체의 함체(11)로 이루어지고 납과 같은 방사능 차폐부재에 의해 외부와 차폐가 이루어져 백그라운드에 의한 영향이 최소화된다.
구체적으로, 측정챔버(10)를 이루는 함체(11)는 50㎜ 두께의 납으로 차폐가 이루어지며, 함체(11)의 크기는 폐기물 부피를 고려하여 1.2m×1.2m×1.2m로 제작된다.
함체(11) 내부의 각 평면에는 NaI섬광검출기(120)와 플라스틱섬광검출기(130)로 구성된 검출모듈이 배치되어 함체(11) 내부의 폐기물에서 발생된 감마선의 측정이 이루어진다.
다만, 구체적으로는 NaI섬광검출기(120)와 플라스틱섬광검출기(130)는 직접적으로 함체(11) 내벽에 설치되지는 않고 후술하게 될 내부 프레임(32)의 표면 또는 내면에 설치된다.
따라서 도 2에서 도시된 것은 함체(11) 내면과의 관계에서 NaI섬광검출기(120)와 플라스틱섬광검출기(130)가 배치되는 배치도를 나타낼 뿐이며 NaI섬광검출기(120)와 플라스틱섬광검출기(130)가 함체(11) 내면에 직접 설치되는 것을 나타내는 것은 아니다.
여기서 바람직하게는, NaI섬광검출기(120)는 함체(11) 내부의 각 평면 중앙에 최소한 1개씩 배치되어 총 6개의 NaI섬광검출기(120)가 함체(11) 내에 구비되며, 각 검출기에서 수집된 감마선을 에너지별로 구분하여 각 주요 감마선에너지에 따른 핵종의 판별이 이루어질 수 있다.
플라스틱섬광검출기(130)는 폐기물에서 발생된 총 감마방사능을 측정하며, 불감지역을 최소화하기 위하여 측정챔버의 각 평면 크기의 70% 이상을 커버할 수 있는 크기를 갖는 것이 바람직하다.
플라스틱섬광검출기(130)는 감마선에 대한 측정효율은 높으나, 핵종을 구별할 수 있는 능력(에너지 분해능)이 나쁘기 때문에 단순하게 검출기에 입사되는 감마선의 갯수를 카운트하게 되며, 일정 폐기물 부피 내에서 방사능 분포를 세분화하기 위하여 함체(11) 내부의 각 평면에 4개씩 위치하여 총 24개의 플라스틱섬광검출기(130)가 구비된다.
분석부(미도시)는 NaI섬광검출기(120) 모듈과 플라스틱섬광검출기(130) 모듈에서 검출된 신호를 수신하여 측정챔버를 이루는 함체(11) 내부의 폐기물의 총 감마방사능 산출이 이루어진다.
구체적으로, 분석부(미도시)는 NaI섬광검출기(120) 모듈로부터 폐기물의 각 핵종분석결과를 산출하고 플라스틱섬광검출기(130) 모듈로부터 총 계수율을 산출하게 되며, 특히 특정 감마핵종에 대한 분율을 계산하여 플라스틱섬광검출기(130) 모듈의 측정효율을 보정하여 폐기물의 총 감마방사능의 산출이 이루어진다.
이와 같이 구성된 총 감마방사능 측정장치는 대상 폐기물을 함체(11) 내에 위치시키면 폐기물에서 발생된 감마선이 동시에 플라스틱섬광검출기(130)와 NaI검출기(120)에 입사되어 계측이 시작된다.
측정채널을 2채널로 구성하여 각 핵종분석결과와 총 계수율 결과가 저장된다. 이때 NaI섬광검출기 채널에서 판별된 특정 감마핵종에 대한 플라스틱섬광검출기의 측정효율이 플라스틱섬광검출기 채널결과에 적용되어 총 감마 방사능을 평가하게 된다.
또한 NaI섬광검출기 채널결과 2개 이상의 감마핵종이 판별되는 경우에는 총 계수율에서 각 핵종의 분율을 계산하여 플라스틱섬광검출기 채널의 총 감마방사능 평가결과에 적용되어 핵종별 방사능 양을 평가하게 된다. 따라서 평가된 방사능결과와 제한치를 비교하여 최종 오염 유/무를 용이하게 확인할 수가 있다.
한편 본 발명의 측정장치의 교정 시에서는 대상 폐기물의 주요 감마핵종을 선별하여 선별된 감마선원을 측정챔버 내에 위치시킨 후에 측정을 수행하여 각 핵종에 대한 효율을 저장한다. 이와 같이 저장된 측정효율은 NaI섬광검출기에서 분석된 감마핵종과 1대1일 매칭하여 플라스틱섬광검출기에서 측정된 계수율에 적용하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 총 감마방사능 측정장치는 플라스틱 또는 NaI섬광검출기(130,120)의 수리가 필요할 경우 측정챔버(10)를 분해할 필요 없이 상기 플라스틱 또는 NaI섬광검출기(130,120)를 외부로 인출시킬 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 측정챔버(10)를 이루는 함체(11)의 일면은 개폐 가능한 도어(12)로 구성된다.
이 경우 제1검출부인 제1검출기모듈(20)을 이루는 Nal 섬광검출기(120)와 플라스틱 섬광검출기(130)는 함체(11)의 바닥과 도어(12)의 안쪽 면에 직접 설치되어 있으므로 이송부(40)로 바로 인출되지는 않는다.
그러나 제2검출기모듈(31)을 이루는 Nal 섬광검출기(120)와 플라스틱 섬광검출기(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 인출이 가능한 내부 프레임(32)에 설치된 상태이므로 내부 프레임(32)의 인출로 함께 측정챔버(10)를 이루는 함체(11)의 내부로부터 외부로 인출이 가능 하다.
여기서 내부 프레임(32)은 구체적으로는 함체(11) 내면 중에서 바닥과 도어(12) 외의 모든 면에 대면되는 면들로 이루어지며, 내부 프레임(32)의 각 면에 설치되는 Nal 섬광검출기(120)와 플라스틱 섬광검출기(130)는 제2검출기모듈(31)을 이루는 것이다.
이 경우 함체(11)내부의 바닥과 도어(12)의 배면에 설치되는 제1검출부(20)는 제2검출부(30)가 함체(11) 외부로 인출된 다음에 함체(11) 내부에 형성되는 공간을 이용하여 교체 작업이 이루어질 수 있다.
제2검출기모듈(31)이 설치 된 내부 프레임(32)은 이송부(40)에 의하여 인출된다.
이송부(40)는 지면상에서 이동 가능한 이동체(41)와 이동체(41)에 연결되며 제2검출부(30)를 인출하기 위하여 제2검출부(30)를 인양시키는 거치대(43)로 이루어진다.
도 3에서 도시되지는 않았지만 거치대(43)는 제2검출부(30)를 걸어서 인양시킬 수 있도록 상하로 승강 가능한 구조로 형성될 수 있다. 이 경우 거치대(43)를 자동으로 승강시키는 유압장치나 모터가 설치될 수 있다.
또한 이송부(40)를 이루는 이동체(41)의 상부에는 검사 대상물이 안착되는 검측 테이블(50)이 구비될 수 있다.
이때 검측 테이블(50)은 검사 대상물을 안착시킨 상태로 함체(11)내부로 들어갈 수 있으므로 검측 테이블(50)이 함체(11)내부 바닥에 설치된 제1검출부(20)가 행하는 검사를 방해하지 않도록 방사선 투과성 재질로 이루어질 수 있다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이 이송부(40)가 거치대(43)에 제2검출부(30)를 거치시킨 상태로 검사가 이루어지고 검사가 끝나면 다시 검사 대상물을 즉시 함체(11) 외부로 인출시킬 수 있도록 도어(12)에는 도어(12)가 개폐될 때 거치대(43)가 통과될 수 있는 도어 홈(13)이 형성될 수 있다.
도 5와 도 6에는 이송부(40)와 검측 테이블(50)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다.
도 5의 실시예에서는 제2검출부(30) 전체가 검측 테이블(50)에 안착된 상태로 검측 테이블(50)과 제2검출부(30)가 이송부(40)에 의하여 이송될 수 있도록 도시되어 있다.
이 경우 검사 대상물이 여러 가지 물체로 이루어지는 경우나 형체를 유지하기 힘든 물체인 경우를 위하여 검사 대상물의 측면을 지지하는 격자 프레임(51)이 검측 테이블(50)에 더 구비될 수 있다.
격자 프레임(51)은 도 6에 도시된 바와 같이 몸체(511)의 일면에 개폐 가능한 제2도어(512)가 설치되어 검사 대상물이 격자 프레임(51) 내부로 들어갈 수 있게 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10 : 측정챔버 11 : 함체
12 : 도어 13 : 도어 홈
20 : 제1검출부 30 : 제2검출부
31 : 제2검출기모듈 32 : 내부 프레임
40 : 이송부 41 : 이동체
43 : 거치대 50 : 검측테이블
51 : 격자프레임 120 : NaI섬광검출기
130 : 플라스틱섬광검출기 511 : 격자프레임 몸체
512 : 제2도어

Claims (7)

  1. 일면에 개폐 가능한 도어가 마련되어 방사능 차폐가 가능한 육면체의 함체 구조를 갖는 측정챔버와;
    적어도 상기 도어 및 상기 측정챔버의 바닥면에 각각 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제1검출기모듈로 구성되는 제1검출부와;
    상기 도어 및 상기 측정챔버의 바닥면을 제외한 측정챔버의 나머지 각 평면과 대응되어 최소한 하나 이상 마련되어 방사능을 검출하게 되는 제2검출기모듈과, 상기 측정챔버의 내부에 삽입되며 측정챔버의 도어 및 바닥면을 제외한 측정챔버의 나머지 각 평면과 대면되게 절곡 형성되는 판재로서 제2검출기모듈이 상기 판재의 각 면에 고정 설치되는 내부 프레임으로 구성되는 제2검출부와;
    상기 제2검출부를 고정 지지하여 이동 가능한 이송부와;
    검사 대상물이 안착되어 상기 제2검출부에 대해 전후 이동 가능하도록 상기 이송부에 마련되는 검측테이블과;
    상기 제1검출부 및 상기 제2검출부에서 검출된 신호를 수신하여 검사 대상물의 총 감마방사능을 산출하게 되는 분석부;를 포함하는 방사능 오염 유무 확인을 위한 총 감마방사능 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1검출기모듈 및 상기 제2검출기모듈은,
    상기 측정챔버 내의 각 평면마다 마련되는 최소한 하나 이상의 NaI섬광검출기와 최소한 두 개 이상의 플라스틱섬광검출기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사능 오염 유무 확인을 위한 총 감마방사능 측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 NaI섬광검출기는 상기 측정챔버 내부의 각 평면의 중앙에 배치됨을 특징으로 하는 방사능 오염 유무 확인을 위한 총 감마방사능 측정장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 플라스틱섬광검출기는 상기 측정챔버 내부의 각 평면에 NaI섬광검출기를 중심으로 하여 각 코너에 배치됨을 특징으로 하는 총 감마방사능 측정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 측정챔버 내부의 평면에 배치되는 상기 NaI섬광검출기와 상기 플라스틱섬광검출기의 숫자와 위치는 각 평면이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 총 감마방사능 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검측테이블은 검측 테이블 상부에 설치되며 검사대상물의 측면을 지지하는 격자프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 총 감마방사능 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 격자프레임은 일면에 개폐가능한 제2도어가 마련되는 것을 특징으로 하는 총 감마방사능 측정장치.
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KR20090032244A (ko) 2007-09-27 2009-04-01 한국원자력연구원 커플라나 어노드를 포함한 이온 챔버 및 이를 이용한방사선 측정 및 방사선 동위원소 핵종 판별 방법
KR101285824B1 (ko) 2013-04-04 2013-07-12 (주)성우이앤티 원전 대형 폐 금속기기의 방사능 측정 유효성 확인방법.

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