KR20220121466A - 지표수 방사능 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지표수 방사능 측정 시스템에 관한 것이다.
이 지표수 방사능 측정 시스템은 지표수가 수용가능한 챔버를 제공하고, 지표수를 챔버의 상방향 또는 하방향으로 배출시키는 캐니스터 장치와, 지표수에 포함된 방사능 물질을 탐지하도록 캐니스터 장치의 상부에 설치되는 검출장치와, 검출장치를 통해 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 탐지될 때, 지표수의 시료가 캐니스터 장치로부터 채취되도록 캐니스터 장치 및 검출장치를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

지표수 방사능 측정 시스템{SYSTEM FOR MEASURING RADIOACTIVITY OR SURFACE WATER}

본 발명은 지표수 방사능 측정 시스템에 대한 발명이다.

일반적으로, 원자력이용시설을 운영하기 위해서는, 주변 환경의 방사능 오염을 사전에 예방하고, 방사성물질 배출에 의한 영향을 판단하기 위해서 방사선환경의 조사주기를 설정하여 감시하고 있다.

예를 들어, 환경부에서 운영하는 물환경측정망에서는, 방사성물질이 하천 등의 공공수역으로 유입되는지를 조사하고 있으며, 그 외 여러 분야에서 방사성물질에 대한 감시 필요성이 증가하고 있다.

환경방사능조사를 위한 환경매체 중 지표수의 경우, 월 또는 반기 등의 주기로 시료를 채취하여 실험실에서 분석하는 방법으로 감시가 이루어진다. 이 방법은 여러 방사성 핵종에 대해 정밀한 분석이 가능하지만, 시료 채취 시점을 제외한 기간에는 공백이 있기 때문에 연속적인 감시를 위해서는 한계가 있다.

이것을 해결하기 위해, 방수처리 된 방사선계측기를 하천에 직접 담그는 방식으로 감시하는 기술을 적용하고 있다. 하지만 토사 유입, 동절기 등 환경적인 요인으로 인해, 방사선계측기의 운영에 어려움이 있고, 하천토양 및 주변 토양의 영향으로 지표수만의 영향을 감시하기 어렵다.

이를 해결하기 위해 지표수만을 유입시켜 감시하는 기술을 적용할 수 있다. 하지만 이러한 방식들로 연속적인 현장감시를 수행한다고 해도 그것은 일차적인 스크리닝 목적이기 때문에 법적으로 수행하여야 하는 주기시료(분기시료, 월시료 등) 분석을 위해서 기존 주기시료채취를 중복으로 수행하여야 한다.

그리고 주기시료채취는 특정 시점에 이루어지기 때문에, 해당주기에 대한 대표성 문제가 제기될 수 있다. 또한, 현장감시의 특성상 감마선 방출 핵종만을 타겟으로 하기 때문에, 만약 핵종을 탐지한 직후 골든타임 내에 증거시료를 확보하지 못하면, 기타 알파선, 베타선 방출 핵종들에 대한 오염여부를 알 수 없게 된다.

특허문헌 : 국내 공개특허 10-2015-0123107호 (2015. 11. 03. 공개)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 지표수로부터 시료를 주기적으로 채취하여 지표수 시료의 대표성을 확보하고, 타겟 핵종이 탐지될 때, 정밀분석을 위해 시료를 긴급 채취할 수 있는 지표수 방사능 측정 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 지표수가 수용가능한 챔버를 제공하고, 상기 지표수를 상기 챔버의 상방향 또는 하방향으로 배출시키는 캐니스터 장치; 상기 지표수에 포함된 방사능 물질을 탐지하도록 상기 캐니스터 장치의 상부에 설치되는 검출장치; 및 상기 검출장치를 통해 상기 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 탐지될 때, 상기 지표수의 시료가 상기 캐니스터 장치로부터 채취되도록 상기 캐니스터 장치 및 검출장치를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 지표수 방사능 측정 시스템이 제공될 수 있다.

이때, 상기 캐니스터 장치는 상기 챔버가 내장되는 본체; 상기 챔버에 상기 지표수를 공급하도록 상기 본체를 관통하여 상기 챔버에 연통되는 유입관; 상기 지표수가 상기 챔버의 상방향으로 배출되도록 상기 본체의 상부에 장착되는 배출관; 상기 지표수를 상기 챔버에 입출시키기 위한 압력펌프; 및 상기 검출장치에 의해 탐지된 상기 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 상기 컨트롤러에 의해 판단될 때, 상기 지표수로부터 시료를 긴급 채취하도록 상기 챔버의 하단부에 연결되는 긴급 시료 채취관을 포함하고, 상기 배출관은 상기 유입관의 상측에 위치되고,

상기 검출장치는 상기 유입관의 단부보다 상측에 위치되고, 상기 배출관보다 하측에 위치될 수 있다.

또한, 상기 캐니스터 장치는 상기 배출관을 통해 상기 지표수로부터 시료를 주기적으로 채취하기 위해, 상기 배출관에 연결되는 주기 시료 채취관; 및 상기 배출관을 통해 배출되는 상기 지표수의 배출 유량을 측정하는 유량센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 기 설정된 시료 채취 목표량에 맞추어 상기 지표수의 시간당 배출 유량률을 결정하고, 결정된 상기 시간당 배출 유량률에 따라 상기 주기 시료 채취관으로부터 상기 지표수가 주기적으로 채취되도록 상기 주기 시료 채취관을 조절할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 검출장치를 통해 상기 방사능 물질의 방사능 농도가 기 설정된 기준 방사능 농도를 초과할 때, 상기 긴급 시료 채취관을 통해 챔버 내 상기 지표수의 시료가 채취되도록 상기 긴급 시료 채취관을 조절할 수 있다.

또한, 상기 배출관은 상기 유입관의 높이보다 높은 상기 본체의 상측에 위치되고, 상기 검출장치는 상기 유입관의 높이보다 높고 상기 배출관의 높이보다 낮은 높이에 위치될 수 있다.

또한, 상기 챔버는 구체 형상 또는 원통 형상의 내벽을 제공할 수 있다.

또한, 상기 챔버는 상기 검출장치의 바닥부로부터 30cm 내지 50cm 거리 이격되는 높이를 가질 수 있다.

또한, 상기 챔버의 바닥면은 중앙에 상기 긴급 시료 채취관의 단부에 연결되는 채취홀이 형성되고, 상기 채취홀을 중심으로 하방향으로 경사지게 형성되는 호퍼 형태일 수 있다.

또한, 상기 검출장치는 서로 다른 종류의 방사성 핵종을 탐지하기 위해, 상기 본체의 상측 중심부에 설치되는 복수 개의 검출기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 검출장치는 상기 지표수에 포함된 감마선 방출 핵종을 탐지를 위한 제1 검출기; 및 상기 제1 검출기와 병렬되게 배치되고, 상기 제1 검출기에서 구분할 수 없는 감마선 피크를 분리하기 위한 제2 검출기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기는 상기 유입관에서 지표수가 배출되는 배출방향에 대하여 동일 연장선상에 연속되게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 종래 현장감시에서 수행하지 못했던 낮은 준위의 지표수 방사능 오염에 신속하게 대응할 수 있고, 환경방사능조사를 효율적으로 진행할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 검출장치를 통해 실험실 정밀분석 수준으로 시료의 타겟 방사성 핵종을 판별할 수 있고, 캐니스터 장치의 긴급 시료 채취관을 통해, 지표수로부터 긴급 시료를 자동 채취할 수 있고, 캐니스터 장치의 주기 시료 채취관을 통해, 지표수로부터 주기 시료를 자동으로 채취할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 주기 시료의 경우, 연속 시료채취를 통해 시료 대표성까지 확보할 수 있고, 시스템이 원격으로 통제가 가능하기 때문에 시스템을 다수 배치하여 하천의 여러 지류를 감시하기에 용이하며, 지표수(하천 또는 호소에 있는 물)뿐 만 아니라, 지하수에 대해서도 확장하여 적용할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 배출관은 유입관의 상측에 위치되고, 검출장치는 유입관의 단부보다 상측에 위치되고 배출관보다 하측에 위치됨으로써, 검출장치가 캐니스터 장치 내에서 물의 유동(회전유동)의 중심부에 위치될 수 있고, 결국, 검출장치를 통해 더욱 효과적으로 방사성핵종을 검출할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템의 제어 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템의 캐니스터 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 "A-A"부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출장치가 유입관의 지표수 배출방향에 위치될 때, 물의 유동 시물레이션을 도시한 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출장치가 캐니스터 장치의 장착브라켓에 장착된 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템의 검출장치에서, 타겟 방사성 핵종에 대한 최대 효율이 나타나는 투과 거리를 표시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템의 검출장치를 통해, 핵종을 탐지한 결과를 도시한 그래프이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템에서, 챔버 크기에 따른 방사능 농도 환산 효율 변화를 확인하기 위해 챔버 별 스펙트럼을 도시한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템에서, 챔버 크기에 따른 방사능 농도 환산 효율 변화를 도시한 그래프이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지표수 방사능 측정 시스템(10)은, 캐니스터 장치(100), 검출장치(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 캐니스터 장치(100)는 외부로부터 유입되는 지표수를 임시 수용할 수 있는 챔버(111)를 제공할 수 있다. 캐니스터 장치(100)는 챔버(111) 내 수용된 지표수를 챔버(111)의 상방향 또는 하방향으로 배출시키면서, 시료를 채취할 수 있다.

이러한 캐니스터 장치(100)는 본체(110), 유입관(120), 배출관(130), 압력펌프(140), 긴급 시료 채취관(150), 주기 시료 채취관(160) 및 유량센서(170)를 포함할 수 있다.

본체(110)는 챔버(111)가 내장되는 하우징 형태로 제공될 수 있다. 본체(110)에는 지표수가 수용 가능한 챔버(111)가 내장될 수 있다. 챔버(111)의 중앙 일측부에는 유입관(120)이 연통되게 연결될 수 있다. 챔버(111)의 하부에는 긴급 시료 채취관(150)이 연통되게 연결될 수 있다. 챔버(111)의 상부에는 배출관(130)이 연통되게 연결될 수 있다.

본 실시예에서는, 지표수의 방사능 오염 측정을 위해 본 발명이 적용되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 지표수 이외에도, 본 발명은 지하수 등 모든 물에 대한 방사능 오염 측정을 위해 사용될 수 있음은 물론이다.

본체(110)의 챔버(111)는 지표수를 수용하기 위한 저장용기 형태로 제공될 수 있다. 챔버(111)는 검출장치(200)의 바닥부로부터 30cm 내지 50cm 거리 이격된 챔버 바닥면(112)을 제공할 수 있다. 챔버 바닥면(112)은 하방향으로 경사지게 형성되는 호퍼 형상일 수 있고, 챔버 바닥면(112)의 중앙에는 긴급 시료 채취관(150)의 단부에 연결되는 채취홀(113)이 형성될 수 있다.

챔버(111)의 최적 기하구조를 찾기 위해, 감마선이 물을 투과할 때 거리에 따른 감쇠정도를 계산한 결과, 투과거리가 30cm 이상일 경우 Cs-137, K-40의 감마선이 90% 이상 감쇠하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 검출장치(200)의 바닥부로부터 30cm 이상의 거리를 가진 기하구조가 타겟 방사성 핵종 Cs-137에 대해서 90% 이상 최대효율을 나타내며, 백그라운드의 주요 원인인 천연방사성 핵종 K-40에 대해서 90% 차폐효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서, 챔버(111)의 기하구조는 구체 형상이 가장 이상적이라는 결론을 얻었다. 하지만 제작상의 편의를 고려할 때 일반적인 검출기의 형태와 같은 원통형 또한 가능하다.

유입관(120)은 본체(110)의 중앙 일측부를 관통하여 챔버(111)에 연통되게 연결될 수 있다. 유입관(120)은 챔버(111)로 유입되는 지표수의 이동경로를 단속하는 개폐밸브를 포함할 수 있다. 개폐밸브는 컨트롤러(300)에 의해 조절될 수 있다. 개폐밸브의 오픈시, 유입관(120)은 압력펌프(140)의 작동에 의해 외부의 지표수를 본체(110) 내 챔버(111)에 유입시킬 수 있다.

배출관(130)은 챔버(111) 내 지표수를 외부로 배출시킬 수 있다. 배출관(130)은 본체(110)의 상부에 장착될 수 있다. 보다 자세하게, 배출관(130)은 유입관(120)의 높이보다 본체(110)의 상측에 위치될 수 있다. 배출관(130)에는 주기 시료 채취관(160)이 연결될 수 있다. 배출관(130)은 챔버(111)에서 외부로 배출되는 지표수의 이동경로를 단속하는 개폐밸브를 포함할 수 있다. 개폐밸브는 컨트롤러(300)에 의해 조절될 수 있다. 개폐밸브의 오픈시, 배출관(130)은 압력펌프(140)의 작동에 의해 챔버(111) 내 지표수를 외부로 배출시킬 수 있다.

긴급 시료 채취관(150)은 챔버(111)의 하단부에 연결되어, 지표수로부터 시료를 긴급하게 채취할 수 있다. 긴급 시료 채취관(150)은 메인 채취관(151)과, 메인 채취관(151)에 수직되게 연결되는 서브 채취관(152)과, 챔버(111)에서 외부로 배출되는 지표수의 이동경로를 단속하는 유량밸브를 포함할 수 있다.

메인 채취관(151)은 지표수 유입, 배출과정에서 챔버 바닥면(112)에 쌓이는 토사 등의 이물질을 주기적으로 배출하기 위해 사용될 수 있다. 서브 채취관(152)은 긴급시료채취를 위해 사용될 수 있다.

챔버(111) 내 지표수에 포함된 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 컨트롤러(300)에 의해 판단되는 경우, 긴급 시료 채취관(150)은 컨트롤러(300)의 작동 제어에 의해 유량밸브를 개방할 수 있다. 이때, 챔버(111) 내 지표수는 긴급 시료 채취관(150)을 통해 배출되어 시료로서 채취될 수 있다.

주기 시료 채취관(160)은 배출관(130)을 통해 지표수로부터 시료를 주기적으로 채취할 수 있다. 주기 시료 채취관(160)은 배출관(130)을 통해 배출되는 지표수 중 일부를 바이패스하기 위한 분기밸브를 포함할 수 있다. 주기 시료 채취관(160)은 컨트롤러(300)의 제어에 의해, 배출관(130)으로부터 지표수로부터 일정량의 시료를 주기적으로 채취할 수 있다.

유량센서(170)는 배출관(130)에서 배출되는 지표수의 배출 유량을 측정할 수 있다. 유량센서(170)를 통해 측정된 지표수의 배수량에 대한 정보는 컨트롤러(300)에 인가될 수 있다.

검출장치(200)는 캐니스터 장치(100) 내 서로 다른 종류의 검출기로 배치됨으로써, 방사성핵종 검출 효율을 높일 수 있다. 이 검출장치(200)는 챔버(111) 내 수용된 지표수로부터 감마선 방출 핵종을 타겟하여 스펙트럼분석을 통해 핵종의 존재 유무를 판단할 수 있다. 검출장치(200)는 챔버(111)의 기하구조가 고정되어 있을 경우, 핵종에 대한 방사능 농도를 분석할 수 있다. 핵종의 존재 유무 판단에서 중요한 인자는, 백그라운드 및 기하 효율, 검출기 분해능이므로, 본 발명에서는 추가적인 차폐체의 사용 없이 최적 기하구조로 캐니스터 장치(100)를 구성함으로써 백그라운드를 줄일 수 있고 기하 효율을 높일 수 있다.

본 실시예에서, 검출장치(200)는 장치브라켓(114)을 통해 캐니스터 장치(100)의 상부에 설치될 수 있다. 검출장치(200)는 유입관(120)의 높이보다 높고 배출관(130)의 높이보다 낮은 높이에 위치될 수 있다. 검출장치(200)가 캐니스터 장치 내에서 물의 유동(회전유동)의 중심부에 위치되면, 이 검출장치(200)를 통해 더욱 효과적으로 방사성핵종을 검출할 수 있다.

이러한 검출장치(200)는 지표수에 포함된 서로 다른 종류의 방사성 핵종을 탐지하기 위한 복수 개의 검출기를 포함할 수 있다. 이 검출장치(200)는 지표수에 포함된 감마선 방출 핵종을 탐지를 위한 제1 검출기(210)와, 제1 검출기(210)에서 구분할 수 없는 감마선 피크를 분리하기 위한 제2 검출기(220)로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 검출기(210)는 NaI(Tl) 검출기일 수 있고, 제2 검출기(220)는 LaBr3 검출기일 수 있다.

NaI(Tl) 검출기의 경우 Cs-137 (662 keV)에 대하여 약 7%의 분해능을 가진다. 하지만 측정대상에 Cs-137, Cs-134, Co-60, Eu-152, Eu-154 등의 대표적인 감마선 방출 핵종이 동시에 존재한다면, 감마선 피크 들이 겹쳐 핵종 탐지에 한계가 있고, 실제 현장에서는 더 다양한 핵종들에 의해 오염이 발생할 수 있기 때문에, 본 발명에서는, NaI(Tl) 검출기 이외에, LaBr3 검출기를 동시에 사용함으로써, 핵종 탐지의 정확도를 높일 수 있다. LaBr3 검출기는 약 3%의 분해능을 갖기 때문에, NaI(Tl) 검출기에서 구분할 수 없는 감마선 피크들을 분리해냄으로써, 핵종 탐지 능력을 향상시킬 수 있다.

이들 제1 검출기(210) 및 제2 검출기(220)는 상측에서 바라볼 때, 장치브라켓(114)에서 병렬 배치될 수 있다. 다시 말해, NaI(Tl), LaBr3 검출기는 유입관(120)에서 지표수가 배출되는 배출방향에 대하여 동일 연장선상에 연속되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 지표수가 유입관(120)을 통해 캐니스터 장치(100)의 내부로 유입된 후 검출장치(200)의 중심 방향을 향해 이동될 때, 지표수는 제1 검출기(210) 및 제2 검출기(220)를 감싸 흐르면서 탐지 효율을 높일 수 있다. 이는 캐니스터 장치(100)내 유입된 지표수가 챔버(111) 내의 지표수와 희석되기 이전에 검출장치(200)와 최대한 반응할 수 있도록 한 것이다. 특히, 검출장치(200) 후방측에는 와류가 발생되는데, 이 와류는 제2 검출기(220)와의 반응확률을 높힐 수 있다(도 4 및 도 5 참조).

이와 같이, 제1 검출기(210) 및 제2 검출기(220)의 핵종 탐지를 연계하는 알고리즘을 활용하는 경우, 제1 검출기(210)는 NaI(Tl) 검출기와 같이 초기 스크리닝을 위한 검출기로 배치하고, 제2 검출기(220)는 LaBr3 검출기와 같이 효율 및 분해능이 높은 검출기를 배치하면, 핵종탐지를 제1 검출기(210) 및 제2 검출기(220)를 통해 2단계로 수행할 수 있으므로, 보다 정밀한 탐지가 가능하다.

한편, 데이터 수집 모듈을 통해 NaI(Tl), LaBr3 검출기로부터 스펙트럼이 얻어지면, 데이터 수집 모듈은 모바일 기기에 연결하여, NaI(Tl), LaBr3 검출기로부터 얻은 자료를 컨트롤러(300)로 실시간 전송할 수 있다.

판별된 핵종에 대한 방사능 농도를 분석하기 위해서, 측정스펙트럼을 방사능 농도로 환산하기 위한 효율이 결정되어야 한다. 이를 설명하기 위해서 LaBr3 검출기를 사용했을 경우, 몬테칼로 전산모사 결과가 참고될 수 있다. 몬테칼로 전산모사란 시료, 검출기, 저장용기 등의 기하구조에서 방사능 농도환산 효율을 확인할 수 있는 코드이다.

도 9를 참고하면, 저장용기 크기에 따른 효율 변화를 확인하기 위해, 3가지 크기의 저장용기를 설정하였다. 저장용기에 채워진 물 안에 타겟 핵종인 Cs-137이 균질하게 분포하도록 해서 LaBr3 검출기에 대한 감마선 스펙트럼을 획득하였다.

도 10을 참고하면, 저장용기별 스펙트럼을 확인할 수 있으며 Cs-137 감마선을 예로써 해당하는 에너지 영역에서 피크를 확인할 수 있다. 시료량을 고려한 효율은 직경 72 cm, 높이 60 cm의 저장용기에서 최대임을 도 8의 표를 통해 확인할 수가 있다. 이는 감쇠정도로 계산한 결과(30 cm 기하구조에서 최대효율)와 일치하며, 이 조건에서 효율을 적용하여 스펙트럼에서 판별된 핵종에 대한 방사능 농도를 분석할 수 있다.

컨트롤러(300)는 캐니스터 장치(100) 및 검출장치(200)를 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(300)는 검출장치(200)에서 보낸 데이터 및 분석 결과를 바탕으로, 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 탐지될 때, 감마선 방출 핵종들에 대한 이상치를 판단할 수 있고, 감마선 방출 핵종들에 대한 이상치를 판단할 경우, 긴급시료를 채취하도록 원격 신호를 캐니스터 장치(100)에 인가할 수 있다. 검출장치(200)에서 전송된 방사선스펙트럼 데이터(NaI(Tl), LaBr3) 및 핵종 분석 결과는, 실시간으로 확인할 수 있고, 타겟 핵종의 관심영역을 설정해서 추세 파악이 가능하다.

특히, 컨트롤러(300)는 검출장치(200)를 통해 방사능 물질의 방사능 농도가 기 설정된 기준 방사능 농도를 초과할 때, 긴급 시료 채취관(150)을 통해 챔버(111) 내 상기 지표수의 시료가 채취되도록 긴급 시료 채취관(150)을 조절할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(300)에서 챔버(111) 내 지표수의 방사능 농도결과를 이상치로 판단할 경우, 긴급 시료 채취는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 긴급 시료 채취관(150)의 유량밸브가 원격 개폐됨으로써, 긴급 시료에 대한 채취가 이루어질 수 있다. 긴급 시료의 채취량을 설정하면, 유량밸브의 밸브개방시간으로 시료량이 조절될 수 있다. .

컨트롤러(300)는 기 설정된 시료 채취 목표량에 맞추어 지표수의 시간당 배출 유량률을 결정할 수 있다. 이 컨트롤러(300)는 결정된 시간당 배출 유량률에 따라 주기 시료 채취관(160)으로부터 지표수가 주기적으로 채취되도록 주기 시료 채취관(160)을 조절할 수 있다. 예컨대, 배출관(130)에서 배출되는 지표수의 일부는, 주기 시료를 채취하기 위해 사용되는데, 일 예로, 주기(주, 월, 분기)별로 목표 시료량을 설정하면, 유량센서(170)를 통해 시간당 유량률이 결정될 수 있고, 이에 따라 주기 전 기간에 해당하는 연속채취가 이루어질 수 있다. 일 예로, 월에 20 L 시료채취를 목표량으로 한다면, 시간당 약 0.03 L를 채취하도록 긴급 시료 채취관(150)을 조절함으로써, 주기적인 주기 시료 채취가 가능하다.

이 컨트롤러(300)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 지표수 방사능 측정 시스템의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

평상시, 지표수는 압력펌프(140)의 작동으로 인해, 유입관(120)을 통해 캐니스터 장치(100)의 내부로 유입되어 챔버(111)에 일시 저장된다. 압력펌프(140)가 계속 작동되면, 챔버(111)의 내부 압력에 의해 지표수는, 배출관(130)을 통해 하천으로 배출된다. 챔버(111)는 지표수가 완전히 채워져 있는 상태가 유지되면서 유입과 배출이 평형을 이루게 되며, 검출장치(200)는 챔버(111) 내 지표수에 포함된 방사능 물질을 탐지한다.

검출장치(200)에 의해 지표수로부터 타겟핵종이 탐지되는 경우, 컨트롤러(300)는 긴급 시료 채취관(150)을 통해 챔버(111) 내 지표수로부터 긴급 시료가 채취되도록 된다.

한편, 지표수를 주기적으로 채취하고자 하는 경우, 주기(주, 월, 분기)별로 목표 시료량을 설정하면, 유량센서(170)를 통해 시간당 유량률이 결정될 수 있고, 주기 전 기간에 해당하는 연속채취가 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 현장감시에서 수행하지 못했던 낮은 준위의 지표수 방사능 오염에 신속하게 대응할 수 있고, 환경방사능조사를 효율적으로 진행할 수 있고, 검출장치를 통해 실험실 정밀분석 수준으로 시료의 타겟 방사성 핵종을 판별할 수 있고, 캐니스터 장치의 긴급 시료 채취관을 통해, 지표수로부터 긴급 시료를 자동 채취할 수 있고, 캐니스터 장치의 주기 시료 채취관을 통해, 지표수로부터 주기 시료를 자동으로 채취할 수 있고, 주기 시료의 경우, 연속 시료채취를 통해 시료 대표성까지 확보할 수 있고, 시스템이 원격으로 통제가 가능하기 때문에 시스템을 다수 배치하여 하천의 여러 지류를 감시하기에 용이하다는 등의 우수한 장점을 갖는다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

100 :캐니스터 장치 110 :본체
120 :유입관 130 :배출관
140 :압력펌프 150 :긴급 시료 채취관
160 :주기 시료 채취관 170 :유량센서
200 :검출장치 210 :제1 검출기
220: 제2 검출기 300: 컨트롤러

Claims (11)

1. 지표수가 수용가능한 챔버를 제공하고, 상기 지표수를 상기 챔버의 상방향 또는 하방향으로 배출시키는 캐니스터 장치;
   상기 지표수에 포함된 방사능 물질을 탐지하도록 상기 캐니스터 장치의 상부에 설치되는 검출장치; 및
   상기 검출장치를 통해 상기 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 탐지될 때, 상기 지표수의 시료가 상기 캐니스터 장치로부터 채취되도록 상기 캐니스터 장치 및 검출장치를 제어하는 컨트롤러를 포함하는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐니스터 장치는
   상기 챔버가 내장되는 본체;
   상기 챔버에 상기 지표수를 공급하도록 상기 본체를 관통하여 상기 챔버에 연통되는 유입관;
   상기 지표수가 상기 챔버의 상방향으로 배출되도록 상기 본체의 상부에 장착되는 배출관;
   상기 지표수를 상기 챔버에 입출시키기 위한 압력펌프; 및
   상기 검출장치에 의해 탐지된 상기 방사능 물질이 기 설정된 타겟 핵종으로 상기 컨트롤러에 의해 판단될 때, 상기 지표수로부터 시료를 긴급 채취하도록 상기 챔버의 하단부에 연결되는 긴급 시료 채취관을 포함하고,
   상기 배출관은 상기 유입관의 상측에 위치되고,
   상기 검출장치는 상기 유입관의 단부보다 상측에 위치되고, 상기 배출관보다 하측에 위치되는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 캐니스터 장치는
   상기 배출관을 통해 상기 지표수로부터 시료를 주기적으로 채취하기 위해, 상기 배출관에 연결되는 주기 시료 채취관; 및
   상기 배출관을 통해 배출되는 상기 지표수의 배출 유량을 측정하는 유량센서를 더 포함하고,
   상기 컨트롤러는
   기 설정된 시료 채취 목표량에 맞추어 상기 지표수의 시간당 배출 유량률을 결정하고, 결정된 상기 시간당 배출 유량률에 따라 상기 주기 시료 채취관으로부터 상기 지표수가 주기적으로 채취되도록 상기 주기 시료 채취관을 조절하는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는
   상기 검출장치를 통해 상기 방사능 물질의 방사능 농도가 기 설정된 기준 방사능 농도를 초과할 때, 상기 긴급 시료 채취관을 통해 챔버 내 상기 지표수의 시료가 채취되도록 상기 긴급 시료 채취관을 조절하는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 배출관은
   상기 유입관의 높이보다 높은 상기 본체의 상측에 위치되고,
   상기 검출장치는
   상기 유입관의 높이보다 높고 상기 배출관의 높이보다 낮은 높이에 위치되는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 챔버는
   구체 형상 또는 원통 형상의 내벽을 제공하는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 챔버는
   상기 검출장치의 바닥부로부터 30cm 내지 50cm 거리 이격되는 높이를 가지는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 챔버의 바닥면은
   중앙에 상기 긴급 시료 채취관의 단부에 연결되는 채취홀이 형성되고, 상기 채취홀을 중심으로 하방향으로 경사지게 형성되는 호퍼 형태인,
   지표수 방사능 측정 시스템.
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 검출장치는
   서로 다른 종류의 방사성 핵종을 탐지하기 위해, 상기 본체의 상측 중심부에 설치되는 복수 개의 검출기를 포함하는,
   지표수 방사능 측정 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출장치는
    상기 지표수에 포함된 감마선 방출 핵종을 탐지를 위한 제1 검출기; 및
    상기 제1 검출기와 병렬되게 배치되고, 상기 제1 검출기에서 구분할 수 없는 감마선 피크를 분리하기 위한 제2 검출기를 포함하는,
    지표수 방사능 측정 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기는
    상기 유입관에서 지표수가 배출되는 배출방향에 대하여 동일 연장선상에 연속되게 배치되는,
    지표수 방사능 측정 시스템.

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