KR20230099538A - Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly - Google Patents

Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly Download PDF

Info

Publication number
KR20230099538A
KR20230099538A KR1020210188999A KR20210188999A KR20230099538A KR 20230099538 A KR20230099538 A KR 20230099538A KR 1020210188999 A KR1020210188999 A KR 1020210188999A KR 20210188999 A KR20210188999 A KR 20210188999A KR 20230099538 A KR20230099538 A KR 20230099538A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
radiation
radiation detection
detection device
collimator
hole
Prior art date
Application number
KR1020210188999A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이채훈
안성규
박세환
윤선광
조용준
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020210188999A priority Critical patent/KR20230099538A/en
Publication of KR20230099538A publication Critical patent/KR20230099538A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/167—Measuring radioactive content of objects, e.g. contamination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00—Measuring neutron radiation
    • G01T3/06—Measuring neutron radiation with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

본 발명은 방사선 검출 장치, 이를 포함하는 방사선 검출 시스템, 방사선 검출 방법 및 핵 연료봉 검사 장치에 관한 것으로, 방사선 검출 장치는 상하 방향에 직교하고 검사 대상물로부터 멀어지는 방향인 제1 방향을 따라 연장되는 홀을 갖는 콜리메이터 및 상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 검사 대상물로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입되는 방사선을 검출하게 마련되는 검출부를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 검사 대상물로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입된 방사선과 반응하여 형광을 방출하게 마련되는 신틸레이터 및 상기 신틸레이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 신틸레이터가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득하게 마련되는 센서부를 포함하고, 상기 홀은, 상하 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 제2 방향을 따라 배열되는 복수 개의 제1 홀 및 상기 제2 방향을 따라 배열되되, 상측에서 바라봤을 때, 상기 복수 개의 제1 홀과 중첩되지 않는 영역을 각각 포함하는 복수 개의 제2 홀을 포함한다. The present invention relates to a radiation detection device, a radiation detection system including the same, a radiation detection method, and a nuclear fuel rod inspection device. A collimator having a collimator and a detection unit coupled to a side of the collimator in the first direction to detect radiation emitted from the object to be inspected and introduced through the hole, wherein the detection unit is provided to the side of the collimator in the first direction. A scintillator coupled to emit fluorescence in response to radiation emitted from the inspection object and introduced through the hole and information on fluorescence emitted from the scintillator coupled to the first direction side of the scintillator are obtained A sensor unit provided to do so, wherein the holes are arranged along a plurality of first holes arranged along a vertical direction and a second direction, which is a direction orthogonal to the first direction, and arranged along the second direction, when viewed from the upper side , a plurality of second holes each including an area not overlapping with the plurality of first holes.

Description

방사선 검출 장치, 이를 포함하는 방사선 검출 시스템, 방사선 검출 방법 및 핵 연료봉 검사 장치{APPARATUS FOR DETECTING RADIATION, SYSTEM FOR DETECTING RADIATION INCLUDING THE SAME, METHOD FOR DETECTING RADIATION AND APPARATUS FOR INSPECTING NUCLEAR FUEL ROD ASSEMBLY}Radiation detection device, radiation detection system including the same, radiation detection method, and nuclear fuel rod inspection device

본 발명은 방사선 검출 장치, 이를 포함하는 방사선 검출 시스템, 방사선 검출 방법 및 핵 연료봉 검사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation detection device, a radiation detection system including the same, a radiation detection method, and a nuclear fuel rod inspection device.

원자력 발전은 원자로 내부에서 핵연료를 이용하여 핵 분열시 생성되는 에너지를 이용하여 1차 냉각수를 가열하고, 가열된 에너지를 이용하여 증기발생기에서 2 차 냉각수로 에너지를 전달하여 발생된 증기를 이용하여 증기 터빈에서 회전에너지를 변환하여 발전기에서 전기를 생산하는 구조로 이루어진다.Nuclear power generation uses nuclear fuel inside a nuclear reactor to heat primary cooling water using energy generated during nuclear fission, and uses the heated energy to transfer energy from a steam generator to secondary cooling water. It consists of a structure that converts rotational energy in a turbine to produce electricity in a generator.

도 1은 핵 연료봉 집합체를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 핵 연료봉 집합체의 핵 연료봉의 배열을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 핵 연료봉 집합체(1)는 핵 연료봉(1')이 17x17로 배열되는 구조로 이루어진다. 1 is a diagram conceptually illustrating a nuclear fuel rod assembly. 2 is a diagram conceptually showing an arrangement of nuclear fuel rods of a nuclear fuel rod assembly. As shown in FIG. 2, the nuclear fuel rod assembly 1 has a structure in which nuclear fuel rods 1' are arranged in a 17x17 array.

각각의 핵 연료봉(1')은 펠렛 단위의 우라늄이 1mm 두께의 얇은 지르코늄 합금 피복관으로 덮여 있는 구조를 갖는다. 이러한 구조를 통해 외부의 손상으로부터 보호되도록 하고 방사능 누출이 되지 않을 수 있다.Each nuclear fuel rod 1' has a structure in which uranium in pellet units is covered with a thin zirconium alloy cladding tube having a thickness of 1 mm. Through this structure, it can be protected from external damage and prevent leakage of radioactivity.

한편, 핵 비확산 관점에서 사용이 완료된 사용 후 핵 연료봉 집합체(1)의 경우, 중간 저장/이송을 위해서는 결손 여부의 검증이 필수적이다. 종래에 국제원자력기구 및 해외에서는 핵 연료봉 집합체(1)가 체렌코프 광(Cherenkov light)을 이용하는 DCVD(Digital Cherenkov Viewing Device)를 활용하여 집합체의 결손 여부를 검증하고 있다.Meanwhile, in the case of the used nuclear fuel rod assembly 1 that has been used from the point of view of nuclear non-proliferation, it is essential to verify whether or not it is defective for interim storage/transfer. Conventionally, in the International Atomic Energy Agency and abroad, whether the nuclear fuel rod assembly 1 is defective is verified using a Digital Cherenkov Viewing Device (DCVD) using Cherenkov light.

한편, 특히 핵 연료봉 집합체 내부에 있는 핵 연료봉에서 방출되는 감마선은 상대적으로 외측에 배치된 핵 연료봉들에 의해 감쇠되어 검출기에 도달할 수 있는 양이 매우 적다. 10x10 이하의 적은 수의 핵 연료봉을 가지는 핵 연료봉 집합체의 경우에는 감마선의 감쇠가 덜 하지만, 국내의 경우와 같이 16x16, 17x17 크기의 집합체의 경우 자가 흡수로 인한 감쇠가 커서 종래의 기술로는 집합체 내부의 핵 연료봉의 결손 여부를 검증하는 것이 어렵다. Meanwhile, gamma rays emitted from nuclear fuel rods inside the nuclear fuel rod assembly are relatively attenuated by the nuclear fuel rods disposed outside, so that a very small amount can reach the detector. In the case of a nuclear fuel rod assembly having a small number of nuclear fuel rods of 10x10 or less, the attenuation of gamma rays is less, but in the case of assemblies of 16x16 and 17x17 sizes, as in the case of Korea, the attenuation due to self-absorption is large. It is difficult to verify whether or not the nuclear fuel rods are missing.

따라서, 핵 연료봉의 결손 여부를 충분히 검증하기 위해서는 방사능 검출의 민감도 및 해상도가 개선될 수 있는 검출 장치를 개발하는 것이 필요한 실정이다.Therefore, in order to sufficiently verify whether the nuclear fuel rod is defective, it is necessary to develop a detection device capable of improving the sensitivity and resolution of radiation detection.

또한, 일반적으로 중간 저장, 처분 전에 사용 후 핵 연료봉 집합체는 수조에 보관하며, 안전 문제로 일반적인 보관 중에 집합체를 수조 위로 올릴 수 없다. 물은 감마선과 중성자의 감쇄/산란과 감속을 시킨다. 이로 인해 검출기에 도달하는 감마선과 중성자의 양이 줄어들기 때문에 검출기의 민감도 저하를 야기하는 문제가 발생하였다. Also, in general, used nuclear fuel rod assemblies are stored in a water tank before interim storage and disposal, and for safety reasons, the assemblies cannot be raised above the water tank during general storage. Water attenuates/scatters and slows gamma rays and neutrons. As a result, since the amount of gamma rays and neutrons reaching the detector is reduced, a problem of reducing the sensitivity of the detector has occurred.

본 발명의 과제는 방사능 검출의 민감도 및 해상도가 개선될 수 있는 방사선 검출 장치, 이를 포함하는 방사선 검출 시스템, 방사선 검출 방법 및 핵 연료봉 검사 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a radiation detection device capable of improving the sensitivity and resolution of radiation detection, a radiation detection system including the same, a radiation detection method, and a nuclear fuel rod inspection device.

일 예에서 방사선 검출 장치는, 상하 방향에 직교하고 검사 대상물로부터 멀어지는 방향인 제1 방향을 따라 연장되는 홀을 갖는 콜리메이터 및 상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 검사 대상물로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입되는 방사선을 검출하게 마련되는 검출부를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 검사 대상물로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입된 방사선과 반응하여 형광을 방출하게 마련되는 신틸레이터 및 상기 신틸레이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 신틸레이터가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득하게 마련되는 센서부를 포함하고, 상기 홀은, 상하 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 제2 방향을 따라 배열되는 복수 개의 제1 홀 및 상기 제2 방향을 따라 배열되되, 상측에서 바라봤을 때, 상기 복수 개의 제1 홀과 중첩되지 않는 영역을 각각 포함하는 복수 개의 제2 홀을 포함한다. In one example, the radiation detection device includes a collimator having a hole extending along a first direction orthogonal to a vertical direction and away from an object to be inspected, and coupled to a side of the collimator in the first direction to be emitted from the object to be inspected through the hole And a detection unit provided to detect radiation introduced through, wherein the detection unit is coupled to the side of the collimator in the first direction and emitted from the test object and reacts with radiation introduced through the hole to emit fluorescence a scintillator and a sensor unit coupled to a side of the scintillator in the first direction and provided to obtain information on fluorescence emitted from the scintillator, wherein the hole is orthogonal to a vertical direction and the first direction. A plurality of first holes arranged along the second direction and a plurality of second holes arranged along the second direction, each including an area that does not overlap with the plurality of first holes when viewed from above includes

다른 예에서 상기 홀은, 상기 제1 방향으로 가면서 상하 방향으로 테이퍼지는 형상을 가질 수 있다.In another example, the hole may have a shape tapering in the vertical direction while going in the first direction.

또 다른 예에서 상기 센서부는, 상기 복수 개의 제1 홀 및 제2 홀 중 적어도 어느 하나의 상기 제1 방향 측에 배치되는 센서부재를 포함할 수 있다.In another example, the sensor unit may include a sensor member disposed on a side of at least one of the plurality of first holes and second holes in the first direction.

또 다른 예에서 상기 콜리메이터는, 상면이 상하 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 제2 방향을 따라 갖는 폭이 상기 제1 방향으로 가면서 증가하는 형상을 가질 수 있다. In another example, the collimator may have a shape in which a width of an upper surface along a vertical direction and a second direction, which is a direction perpendicular to the first direction, increases in the first direction.

또 다른 예에서 상기 복수 개의 제1 홀 중 제2 방향을 기준으로 가장 마지막에 배치된 제1 홀은 상기 제1 방향에 가로지르는 방향으로 연장될 수 있다.In another example, a first hole disposed last among the plurality of first holes in the second direction may extend in a direction crossing the first direction.

일 예로 방사선 검출 시스템은 하방으로 개구되고 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에 검사 대상물이 배치되게 마련되는 커버부, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검사하게 마련되는 방사선 검출 장치 및 상기 커버부와 연결되어 상기 내부 공간으로 공기를 주입하게 마련되는 공기 주입부를 포함할 수 있다.For example, the radiation detection system is open downward and has an internal space, a cover portion in which an object to be inspected is disposed in the internal space, and a radiation detection device disposed in the internal space to inspect radiation emitted by the object to be inspected. and an air injection unit connected to the cover unit and configured to inject air into the internal space.

또 다른 예에서 상기 방사선 검출 장치는, 상기 검사 대상물이 방출하는 감마선을 검출하게 마련되는 감마선 검출 장치 및 상기 검사 대상물이 방출하는 중성자를 검출하게 마련되는 중성자 검출 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In another example, the radiation detection device may include at least one of a gamma ray detection device configured to detect gamma rays emitted by the test target and a neutron detector configured to detect neutrons emitted by the test target. .

또 다른 예에서 상기 방사선 검출 시스템은, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 방사선 검출 장치와 결합되어, 상기 방사선 검출 장치를 상기 검사 대상물을 중심으로 회전시키게 마련되는 회전부를 더 포함할 수 있다. In another example, the radiation detection system may further include a rotation unit disposed in the inner space, coupled to the radiation detection device, and configured to rotate the radiation detection device around the object to be examined.

일 예로 방사선 검출 방법은 하방으로 개구되고 내부 공간이 형성되며, 상기 내부 공간에 검사 대상물이 배치되게 마련되는 커버부, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하게 마련되는 방사선 검출 장치 및 상기 커버부와 연결되어 상기 내부 공간으로 공기를 주입하게 마련되는 공기 주입부를 포함하는 방사선 검사 시스템을 준비하는 준비 단계, 상기 검사 대상물이 배치된 수조 안에 상기 검사 대상물이 상기 내부 공간에 배치되도록 상기 커버부를 배치하는 배치 단계, 상기 공기 주입부를 통해 상기 내부 공간으로 공기를 주입하여, 상기 내부 공간 내에 있던 물을 밀어내고, 상기 내부 공간에 공기를 배치시키는 공기 주입 단계 및 상기 공기 주입 단계 이후, 상기 방사선 검출 장치를 작동시켜 상기 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하는 검출 단계를 포함할 수 있다.For example, a radiation detection method includes a cover portion that is opened downward and has an inner space, and a cover portion in which an object to be inspected is disposed in the inner space, and a radiation detection device disposed in the inner space to detect radiation emitted by the object to be inspected. A preparation step of preparing a radiation inspection system including an apparatus and an air injection unit connected to the cover unit and configured to inject air into the internal space, such that the inspection target is disposed in the internal space in a water tank in which the examination target is disposed. After the arrangement step of disposing the cover part, the air injection step of injecting air into the inner space through the air injection part, pushing out the water in the inner space, and disposing air in the inner space, and the air injection step, A detection step of operating the radiation detection device to detect radiation emitted from the object to be examined may be included.

또 다른 예에서 상기 검출 단계는, 상기 검사 대상물을 중심으로 상기 방사선 검출 장치를 회전시켜가며 진행될 수 있다. In another example, the detecting step may be performed by rotating the radiation detection device around the object to be inspected.

일 예로 핵 연료봉 검사 장치는, 상하 방향에 직교하고 핵 연료봉 집합체로부터 멀어지는 방향인 제1 방향을 따라 연장되는 홀을 갖는 콜리메이터 및 상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 핵 연료봉 집합체로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입되는 방사선을 검출하게 마련되는 검출부를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 핵 연료봉 집합체로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입된 방사선과 반응하여 형광을 방출하게 마련되는 신틸레이터 및 상기 신틸레이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 신틸레이터가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득하게 마련되는 센서부를 포함할 수 있다.For example, the nuclear fuel rod inspection device includes a collimator having a hole extending along a first direction perpendicular to the vertical direction and away from the nuclear fuel rod assembly and coupled to a side of the collimator in the first direction to be ejected from the nuclear fuel rod assembly and a detection unit provided to detect radiation introduced through the hole, wherein the detection unit is coupled to the side of the collimator in the first direction and reacts with radiation emitted from the nuclear fuel rod assembly and introduced through the hole to generate fluorescence. It may include a scintillator provided to emit light and a sensor unit coupled to a side of the scintillator in the first direction and provided to obtain information on fluorescence emitted from the scintillator.

본 발명에 의하면, 홀이 상하로 교차 배열되는 2차원 콜리메이터를 사용하므로, 홀과 홀이 형성되지 않은 부분인 셉타의 크기를 유지하면서도, 해상도가 향상될 수 있다.According to the present invention, since the two-dimensional collimator in which the holes are arranged crosswise is used, the resolution can be improved while maintaining the size of the hole and the septa, which is a part where the hole is not formed.

또한, 본 발명에 의하면 하부가 개방된 커버부 내에 핵 연료봉 집합체를 배치시킨 후, 커버부 내로 공기를 주입하여 핵 연료봉 집합체 근처에 공기 환경을 만들어줄 수 있으므로, 민감도가 향상될 수 있다.In addition, according to the present invention, after disposing the nuclear fuel rod assembly in the cover part with the lower part open, air can be injected into the cover part to create an air environment near the nuclear fuel rod assembly, so that sensitivity can be improved.

도 1은 핵 연료봉 집합체를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 핵 연료봉 집합체의 핵 연료봉의 배열을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 상측에서 바라본 모습을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치의 콜리메이터를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 홀이 1열로 배열된 콜리메이터를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 제2 방향 측에서 바라본 모습을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 제1 방향 측에서 바라본 모습을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 8은 한 개의 센서부재가 한 개의 제1 홀 및 한 개의 제2 홀을 커버하는 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 포함하는 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 10은 연결관의 말단이 내부 공간에 배치되는 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 11은 감마선 검출 장치 및 중성자 검출 장치를 포함하는 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 12는 감마선 검출 장치와 중성자 검출 장치가 상하로 나란하게 배치된 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram conceptually illustrating a nuclear fuel rod assembly.
2 is a diagram conceptually showing an arrangement of nuclear fuel rods of a nuclear fuel rod assembly.
3 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention viewed from an upper side.
4 is a perspective view conceptually illustrating a collimator of a radiation detection device according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view conceptually illustrating a collimator in which holes are arranged in one row.
6 is a view conceptually illustrating a view of the radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention viewed from the side in the second direction.
7 is a view conceptually illustrating a view of the radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention when viewed from a side in a first direction.
8 is a view showing a state in which one sensor member covers one first hole and one second hole.
9 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system including a radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system in which an end of a connector is disposed in an internal space.
11 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system including a gamma ray detection device and a neutron detection device.
FIG. 12 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system in which a gamma ray detection device and a neutron detection device are vertically arranged.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해선 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되면 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components are to have the same numerals as much as possible even if they are displayed in different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

<방사선 검출 장치><Radiation detection device>

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 상측에서 바라본 모습을 개념적으로 도시한 도면이다. 3 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention viewed from an upper side.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치(200)는 검사 대상물의 방사선을 검출하기 위한 장치이다. 일 예로, 검사 대상물은 핵 연료봉 집합체(1, 도 1)일 수 있다. 핵 연료봉 집합체(1)는 수조 내에 배치되어 있는 상태일 수 있다. The radiation detection device 200 according to an embodiment of the present invention is a device for detecting radiation of an object to be inspected. As an example, the inspection target may be a nuclear fuel rod assembly 1 (FIG. 1). The nuclear fuel rod assembly 1 may be in a state of being disposed in a water tank.

방사선은 감마선 및 중성자 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치는 다양한 종류의 방사선 검출에 사용될 수 있다.The radiation may be at least one of gamma rays and neutrons, but is not limited thereto, and the radiation detection device according to an embodiment of the present invention may be used to detect various types of radiation.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치는 콜리메이터(10) 및 검출부(20)를 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치의 콜리메이터를 개념적으로 도시한 사시도이다.A radiation detection device according to an embodiment of the present invention may include a collimator 10 and a detection unit 20 . 4 is a perspective view conceptually illustrating a collimator of a radiation detection device according to an embodiment of the present invention.

콜리메이터(10)는 제1 방향(D1)을 따라 연장되는 홀(11)을 가질 수 있다. 제1 방향(D1)은 상하 방향에 직교하고, 검사 대상물로부터 멀어지는 방향일 수 있다.The collimator 10 may have a hole 11 extending along the first direction D1. The first direction D1 may be orthogonal to the vertical direction and may be a direction away from the object to be tested.

검출부(20)는 콜리메이터(10)의 제1 방향(D1) 측에 결합되어 검사 대상물로부터 방출되어 홀(11)을 통해 유입되는 방사선을 검출하게 마련될 수 있다. The detector 20 may be coupled to the side of the collimator 10 in the first direction D1 to detect radiation emitted from the object to be inspected and introduced through the hole 11 .

검출부(20)는 신틸레이터(21) 및 센서부(22)를 포함할 수 있다. 신틸레이터(21)는 콜리메이터(10)의 제1 방향(D1) 측에 결합되어 검사 대상물로부터 방출되어 홀(11)을 통해 유입된 방사선과 반응하여 형광을 방출하게 마련될 수 있다. 센서부(22)는 신틸레이터(21)의 제1 방향(D1) 측에 결합되어 신틸레이터(21)가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득하게 마련될 수 있다.The detection unit 20 may include a scintillator 21 and a sensor unit 22 . The scintillator 21 may be coupled to the side of the collimator 10 in the first direction D1 and react with radiation emitted from the object to be inspected and introduced through the hole 11 to emit fluorescence. The sensor unit 22 may be coupled to the side of the first direction D1 of the scintillator 21 to obtain information on fluorescence emitted from the scintillator 21 .

센서부(22)는 제어부(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(30)는 센서부(22)가 획득한 형광에 대한 정보에 기초하여 검사 대상물이 방출하는 방사선에 대한 정보를 분석하게 마련될 수 있다. 제어부(30)는 프로세서(31)와 메모리(32)를 포함할 수 있다. 프로세서(31)는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), CPU(Central Processing Unit) 등의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(32)는 검사 대상물이 방출하는 방사선에 대한 정보를 분석하기 위한 명령 등을 프로세서(31)에서 생성함에 있어서 기초가 되는 제어명령들(instructions)을 저장할 수 있다. 메모리(32)는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등의 데이터 스토어일 수 있다.The sensor unit 22 may be electrically connected to the control unit 30 . The control unit 30 may be provided to analyze information on radiation emitted from an object to be tested based on information on fluorescence acquired by the sensor unit 22 . The controller 30 may include a processor 31 and a memory 32 . The processor 31 may include a microprocessor such as a Field Programmable Gate Array (FPGA), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or a Central Processing Unit (CPU). The memory 32 may store control instructions (instructions) that are the basis for generating instructions for analyzing radiation emitted from an object to be tested in the processor 31 . The memory 32 may be a data store such as a hard disk drive (HDD), solid state drive (SSD), volatile media, or non-volatile media.

홀(11)은 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b)을 포함할 수 있다. 제1 홀(11a)은 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 여기서 제2 방향(D2)은 상하 방향 및 제1 방향(D1)에 직교하는 방향일 수 있다. 제1 홀(11a)은 복수 개로 형성될 수 있다. The hole 11 may include a first hole 11a and a second hole 11b. The first hole 11a may be arranged along the second direction D2. Here, the second direction D2 may be a vertical direction and a direction orthogonal to the first direction D1. A plurality of first holes 11a may be formed.

제2 홀(11b)은 제2 방향(D2)을 따라 배열되되, 상측에서 바라봤을 때, 복수 개의 제1 홀(11a)과 중첩되지 않는 영역을 각각 포함할 수 있다. 이는 상측에서 제1 홀(11a)과 제2 홀(11b)을 바라봤을 때, 제1 홀(11a)과 제2 홀(11b)이 교번적으로 배치됨을 의미할 수 있다.The second holes 11b are arranged along the second direction D2 and may each include an area that does not overlap with the plurality of first holes 11a when viewed from above. This may mean that the first hole 11a and the second hole 11b are alternately disposed when the first hole 11a and the second hole 11b are viewed from the upper side.

도 5는 홀이 1열로 배열된 콜리메이터를 개념적으로 도시한 사시도이다. 도 5에 도시되어 있듯이 홀이 1열로 배치된 콜리메이터(2)의 경우 홀과 홀 사이의 셉타 부분에서는 방사선을 측정하지 못하므로 해상도가 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 이를 극복하기 위해 셉타의 크기를 줄이는 방법을 고려할 수 있으나, 이는 민감도를 저하시키며 산란 방사선을 증가시키는 문제가 있다. 5 is a perspective view conceptually illustrating a collimator in which holes are arranged in one row. As shown in FIG. 5 , in the case of the collimator 2 in which holes are arranged in one row, since radiation cannot be measured in a septa portion between holes, resolution may be deteriorated. In order to overcome this, a method of reducing the size of the septa may be considered, but this has a problem of lowering sensitivity and increasing scattered radiation.

본 발명에 의하면, 제1 홀(11a)과 제2 홀(11b)이 제2 방향(D2) 및 상하 방향으로 교차되어 배열되는 콜리메이터(10)를 사용하므로, 어느 한 제1 홀(11a)과 다른 제1 홀(11a) 사이의 위치한 셉타의 하측에 위치한 제2 홀(11b)이 셉타 위치로 방출되는 방사선을 검출하여 방사선 검출을 보완할 수 있으므로 셉타의 크기를 유지하면서도 해상도가 향상될 수 있다. According to the present invention, since the collimator 10 is used in which the first hole 11a and the second hole 11b are arranged to intersect in the second direction D2 and the vertical direction, one of the first holes 11a and Since the second hole 11b located below the septa located between the other first holes 11a detects the radiation emitted to the septa position and supplements the radiation detection, the resolution can be improved while maintaining the size of the septa. .

콜리메이터(10)는 상면이 제2 방향(D2)을 따라 갖는 폭이 제1 방향(D1)으로 가면서 증가하는 형상을 가질 수 있다. 이러한 형태의 콜리메이터(10)를 컨버징 콜리메이터(Converging collimator)라고 한다. 일반적으로 컨버징 콜리메이터의 경우 거리가 멀어질수록 다른 형태의 콜리메이터에 비해 민감도가 높은 특징을 갖는다. The collimator 10 may have a shape in which a width of an upper surface along the second direction D2 increases in the first direction D1 . This type of collimator 10 is called a converging collimator. In general, the converging collimator has a higher sensitivity than other types of collimators as the distance increases.

핵 연료는 밀도가 높아서 감마선의 자가 흡수가 크므로 핵 연료봉 집합체(1) 내부에 있는 핵 연료봉에서 방출되는 방사선은 다른 핵 연료봉에 의해 흡수되어 검출기에 도달하는 양이 적다. 이는 추후 분석을 위해 핵 연료봉 집합체의 단층 영상을 재구성할 때 핵 연료봉 집합체 내부에 있는 핵 연료봉의 영상화를 힘들게 한다. 따라서 다른 콜리메이터보다 민감도가 높은 컨버징 콜리메이터가 핵 연료봉 집합체의 단층 영상 재구성에 이점이 있을 수 있다.Since nuclear fuel has a high density and thus self-absorption of gamma rays is high, the amount of radiation emitted from the nuclear fuel rods inside the nuclear fuel rod assembly 1 is absorbed by other nuclear fuel rods and reaches the detector in a small amount. This makes it difficult to image the nuclear fuel rods inside the nuclear fuel rod assembly when reconstructing tomographic images of the nuclear fuel rod assembly for later analysis. Therefore, a converging collimator having higher sensitivity than other collimators may be advantageous in reconstructing a tomographic image of a nuclear fuel rod assembly.

한편, 컨버징 콜리메이터의 경우, 해상도 측면에서 다른 형태의 콜리메이터에 비해 성능이 떨어진다. 이를 극복하기 위해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치의 콜리메이터(10)는 제1 홀(11a)과 제2 홀(11b)을 포함할 수 있다.On the other hand, in the case of a converging collimator, performance is inferior to other types of collimators in terms of resolution. To overcome this, the collimator 10 of the radiation detection device according to an embodiment of the present invention may include a first hole 11a and a second hole 11b.

한편 도 3에 도시되어 있듯이, 복수 개의 제1 홀(11a) 중 제2 방향(D2)을 기준으로 가장 마지막에 배치된 제1 홀(11a)은 제1 방향(D1)에 가로지르는 방향으로 연장될 수 있다. 이는 복수 개의 제2 홀(11b)에도 마찬가지로 적용될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 3 , the first hole 11a disposed last in the second direction D2 among the plurality of first holes 11a extends in a direction crossing the first direction D1. It can be. This may be applied to the plurality of second holes 11b as well.

한편, 반드시 제2 방향(D2)을 기준으로 가장 마지막에 배치된 제1 홀(11a) 만이 제1 방향(D1)에 가로지르는 방향으로 연장되는 것은 아니고, 다른 제1 홀(11a)들도 제1 방향(D1)에 가로지르는 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시되어 있듯이, 가장 중간에 배치된 제1 홀(11a)을 기준으로 제2 방향(D2) 및 그 반대 방향을 따라 다른 제1 홀(11a)들이 제1 방향(D1)에 가로지르게 배치되되 점차 경사가 커지게 배치되는 형태를 가질 수 있다.Meanwhile, not necessarily only the last first hole 11a disposed in the second direction D2 extends in a direction transverse to the first direction D1, and other first holes 11a are also It may extend in a direction transverse to one direction D1. For example, as shown in FIG. 3 , other first holes 11a along the second direction D2 and the opposite direction based on the first hole 11a disposed in the middle are formed in the first direction D1 ), but may have a shape in which the inclination gradually increases.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 제2 방향 측에서 바라본 모습을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시되어 있듯이, 홀(11)은 제1 방향(D1)으로 가면서 상하 방향으로 테이퍼지는 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b)는 제1 방향(D1)으로 가면서 상하 방향으로 테이퍼지는 형상을 가질 수 있다. 이는 홀(11)의 제1 방향(D1)의 반대 방향 측 말단부의 상하 방향 길이가 홀(11)의 제1 방향(D1) 측 말단부의 상하 방향 길이보다 긴 것을 의미할 수 있다. 이러한 형상을 가짐에 따라, 상하 방향 길이가 일정하게 형성된 경우에 비해 방사선 검출 범위가 상하 방향으로 넓어질 수 있으므로, 민감도가 향상될 수 있다.6 is a view conceptually illustrating a view of the radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention viewed from the side in the second direction. As shown in FIG. 6 , the hole 11 may have a shape tapering in the vertical direction while going in the first direction D1 . That is, the first hole 11a and the second hole 11b may have a shape tapering in the vertical direction while going in the first direction D1 . This may mean that the vertical length of the distal end of the hole 11 in the opposite direction in the first direction D1 is longer than the vertical length of the distal end of the hole 11 in the first direction D1. By having such a shape, the radiation detection range can be widened in the vertical direction compared to the case where the length in the vertical direction is constant, so that sensitivity can be improved.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치(200)를 제1 방향(D1) 측에서 바라본 모습을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 7에 도시되어 있듯이 센서부(22)는 센서부재(22')를 포함할 수 있다. 센서부재(22')는 복수 개의 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b) 중 적어도 어느 하나의 제1 방향(D1) 측에 배치될 수 있다. 일 예로, 도 7에 도시되어 있듯이, 각각의 제1 홀(11a) 및 각각의 제2 홀(11b)에 각각 한 개의 센서부재(22')가 배치되어 각각의 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b)을 커버할 수 있다. FIG. 7 is a diagram conceptually illustrating a view of the radiation detection apparatus 200 according to an embodiment of the present invention viewed from the first direction D1 side. As shown in FIG. 7 , the sensor unit 22 may include a sensor member 22'. The sensor member 22' may be disposed on the first direction D1 side of at least one of the plurality of first holes 11a and second holes 11b. For example, as shown in FIG. 7, one sensor member 22' is disposed in each of the first hole 11a and each of the second hole 11b, and each of the first hole 11a and the second hole 11b. It can cover 2 holes 11b.

도 8은 한 개의 센서부재(22')가 한 개의 제1 홀(11a) 및 한 개의 제2 홀(11b)을 커버하는 모습을 도시한 도면이다. 또 다른 예로 도 8d에 도시되어 있듯이 한 개의 센서부재(22')가 한 개의 제1 홀(11a) 및 한 개의 제2 홀(11b)을 커버할 수 있다. 이외에도 한 개의 센서부재(22')가 복수 개의 제1 홀(11a) 및 복수 개의 제2 홀(11b)을 커버하는 형태도 가능할 수 있다. 8 is a view showing a state in which one sensor member 22' covers one first hole 11a and one second hole 11b. As another example, as shown in FIG. 8D, one sensor member 22' may cover one first hole 11a and one second hole 11b. In addition, a form in which one sensor member 22' covers a plurality of first holes 11a and a plurality of second holes 11b may also be possible.

센서부재(22')는 신틸레이터(21)가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부(30)는 센서부재(22')가 획득한 형광에 대한 정보를 분석하여 방사선이 검출된 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 8과 같이 한 개의 센서부재(22')가 하나의 제1 홀(11a) 및 하나의 제2 홀(11b)을 커버하는 경우, 형광이 검출된 위치가 상측으로 판단되는 경우, 이는 제1 홀(11a)을 통해 유입된 방사선에 의한 형광인 것으로 볼 수 있으므로, 제1 홀(11a)을 통해 방사선이 유입된 것으로 볼 수 있다. The sensor member 22' may acquire information about fluorescence emitted from the scintillator 21. The control unit 30 may obtain information on a position where radiation is detected by analyzing information on fluorescence acquired by the sensor member 22'. For example, as shown in FIG. 8, when one sensor member 22' covers one first hole 11a and one second hole 11b, the position where fluorescence is detected is determined to be the upper side. , which can be regarded as fluorescence by radiation introduced through the first hole 11a, it can be regarded as radiation introduced through the first hole 11a.

<방사선 검출 시스템><Radiation detection system>

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 장치를 포함하는 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 전술한 방사선 검출 장치(200)를 포함하는 방사선 검출 시스템에 관하여 상술한다. 설명의 편의를 위해, 전술한 방사선 검출 장치(200)에 관한 설명과 동일하거나 상당한 내용에 대해서는 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 방사선 검출 장치(200) 및 검사 대상물에 대한 이해를 위해 도 1 내지 8을 참고할 수 있다.9 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system including a radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a radiation detection system including the above-described radiation detection apparatus 200 will be described in detail. For convenience of description, detailed descriptions of the same or equivalent contents as those of the above-described radiation detection apparatus 200 will be omitted. In addition, reference may be made to FIGS. 1 to 8 for understanding the radiation detection device 200 and the object to be inspected.

방사선 검출 시스템은 커버부(100), 방사선 검출 장치(200) 및 공기 주입부(300)를 포함할 수 있다. The radiation detection system may include a cover part 100 , a radiation detection device 200 and an air injection part 300 .

커버부(100)는 하방으로 개구되고 내부 공간(110)을 가질 수 있다. 커버부(100)는 내부 공간(110)에 검사 대상물이 배치되게 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시되어 있듯이 내부 공간(110)에 핵 연료봉 집합체(1)가 배치될 수 있다. 커버부(100)는 컵을 뒤집어 놓은 형상과 유사한 형상으로 이해될 수 있다. 커버부(100)는 내부 공간(110)에 검사 대상물을 배치시키기 위해 수조 안으로 이동될 수 있다.The cover part 100 may open downward and have an internal space 110 . The cover part 100 may be provided so that the test object is disposed in the inner space 110 . For example, as shown in FIG. 9 , the nuclear fuel rod assembly 1 may be disposed in the inner space 110 . The cover part 100 may be understood as a shape similar to a shape of an upside down cup. The cover part 100 may be moved into the water tank in order to arrange the test object in the inner space 110 .

방사선 검출 장치(200)는 내부 공간(110)에 배치되어 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하게 마련될 수 있다.The radiation detection device 200 may be disposed in the inner space 110 to detect radiation emitted from an object to be examined.

공기 주입부(300)는 커버부(100)와 연결되어 내부 공간(110)으로 공기를 주입하게 마련될 수 있다. 일 예로 공기 주입부(300)는 연결관(310) 및 연결관(310)을 통해 공기를 주입하는 에어 펌프(320)를 포함할 수 있다. 이때 연결관(310)은 내부 공간(110)과 연통되게 커버부(100)와 연결될 수 있다.The air injection unit 300 may be connected to the cover unit 100 to inject air into the internal space 110 . For example, the air injection unit 300 may include a connection pipe 310 and an air pump 320 for injecting air through the connection pipe 310 . At this time, the connection pipe 310 may be connected to the cover part 100 to communicate with the inner space 110 .

또 다른 예로 공기 주입부(300)는 도 10에 도시되어 있듯이 연결관(310)의 말단이 내부 공간에 배치되는 형상을 가질 수도 있다. 도 10은 연결관(310)의 말단이 내부 공간에 배치되는 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다. 다만, 이러한 형상들에 한정되는 것은 아니고 커버부(100)의 내부 공간(110)으로 공기를 주입할 수 있는 구성이라면 한정되지 않는다. As another example, the air injection unit 300 may have a shape in which an end of the connection pipe 310 is disposed in an internal space, as shown in FIG. 10 . 10 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system in which an end of a connector 310 is disposed in an internal space. However, it is not limited to these shapes and is not limited as long as it is configured to inject air into the inner space 110 of the cover part 100 .

일반적으로 핵 연료봉 집합체(1)는 수조에 보관하며 안전 문제로 일반적인 보관 중에 핵 연료봉 집합체(1)를 수조 위로 올릴 수는 없다. 물은 감마선 및 중성자의 감쇄/산란과 감속을 시키고, 이로 인해 방사선 검출 장치에 도달할 수 있는 감마선과 중성자의 양이 줄어들기 때문에 방사선 검출 장치의 민감도 저하를 야기할 수 있다. In general, the nuclear fuel rod assembly 1 is stored in a water tank, and for safety reasons, the nuclear fuel rod assembly 1 cannot be raised above the water tank during general storage. Water causes attenuation/scattering and deceleration of gamma rays and neutrons, which reduces the amount of gamma rays and neutrons that can reach the radiation detection device, thereby reducing the sensitivity of the radiation detection device.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 시스템은 공기 주입부(300)를 통해 커버부(100)의 내부 공간(110)을 공기 환경으로 만들 수 있으므로, 내부 공간(110)에 핵 연료봉 집합체(1)를 위치시켜 물에 의한 방사선의 감쇄를 최소화하여 민감도를 향상시킬 수 있다. Since the radiation detection system according to an embodiment of the present invention can make the inner space 110 of the cover part 100 an air environment through the air injection part 300, the nuclear fuel rod assembly 1 in the inner space 110 ) to minimize the attenuation of radiation by water, thereby improving sensitivity.

도 11은 감마선 검출 장치(200a) 및 중성자 검출 장치(200b)를 포함하는 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 11에 도시되어 있듯이 방사선 검출 장치(200)는, 감마선 검출 장치(200a) 및 중성자 검출 장치(200b) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 감마선 검출 장치(200a)는 검사 대상물이 방출하는 감마선을 검출하게 마련될 수 있다. 감마선 검출 장치(200a)는 감마선과 반응하여 형광을 내는 감마선 검출용 신틸레이터(21a)를 포함할 수 있다. 중성자 검출 장치(200b)는 검사 대상물이 방출하는 중성자를 검출하게 마련될 수 있다. 중성자 검출 장치(200b)는 중성자와 반응하여 형광을 내는 중성자 검출용 신틸레이터(21b)를 포함할 수 있다. 11 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system including a gamma ray detection device 200a and a neutron detection device 200b. As shown in FIG. 11 , the radiation detection device 200 may include at least one of a gamma ray detection device 200a and a neutron detection device 200b. The gamma ray detection device 200a may be provided to detect gamma rays emitted from an object to be tested. The gamma-ray detection device 200a may include a scintillator 21a for detecting gamma-rays that emits fluorescence in response to gamma-rays. The neutron detection device 200b may be provided to detect neutrons emitted by an object to be tested. The neutron detection device 200b may include a neutron detection scintillator 21b that emits fluorescence in response to neutrons.

일 예로, 감마선 검출 장치(200a)와 중성자 검출 장치(200b)는 핵 연료봉 집합체(1)를 기준으로 하는 가상의 원을 따라 번갈아 가며 내부 공간에 배치될 수 있다. 도 11은 한 개의 감마선 검출 장치(200a)와 한 개의 중성자 검출 장치(200b)가 배치된 모습을 도시한 것이나, 복수 개의 감마선 검출 장치(200a)와 복수 개의 중성자 검출 장치(200b)가 원주 방향을 따라 번갈아 가며 배치되는 것도 가능할 수 있다.For example, the gamma ray detection device 200a and the neutron detection device 200b may be alternately disposed in the inner space along an imaginary circle based on the nuclear fuel rod assembly 1 . 11 shows a state in which one gamma ray detection device 200a and one neutron detection device 200b are disposed, but a plurality of gamma ray detection devices 200a and a plurality of neutron detection devices 200b are arranged in a circumferential direction. It may also be possible to arrange alternately according to.

또 다른 예로, 감마선 검출 장치(200a)와 중성자 검출 장치(200b)는 상하로 나란하게 배치될 수도 있다. 도 12는 감마선 검출 장치(200a)와 중성자 검출 장치(200b)가 상하로 나란하게 배치된 방사선 검출 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.As another example, the gamma ray detection device 200a and the neutron detection device 200b may be arranged side by side. FIG. 12 is a diagram conceptually illustrating a radiation detection system in which a gamma ray detection device 200a and a neutron detection device 200b are vertically arranged side by side.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 시스템은 회전부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 회전부(미도시)는 내부 공간(110)에 배치되고, 방사선 검출 장치(200)와 결합되어, 방사선 검출 장치(200)를 검사 대상물을 중심으로 회전시키게 마련될 수 있다. Meanwhile, the radiation detection system according to an embodiment of the present invention may further include a rotation unit (not shown). A rotation unit (not shown) may be disposed in the inner space 110 and coupled to the radiation detection device 200 to rotate the radiation detection device 200 around the object to be inspected.

<방사선 검출 방법><Radiation detection method>

이하에서는, 전술한 내용들을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 시스템을 사용하여 검사 대상물의 방사선을 검출하는 방사선 검출 방법에 관하여 상술한다. 본 발명의 일 실시예에 다른 방사선 검출 방법은 수조 내에 배치된 검사 대상물의 주변을 공기 환경으로 변화시킨 후 방사선을 검출하는 방법일 수 있다.Hereinafter, a radiation detection method for detecting radiation of an object to be examined using the radiation detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the foregoing description. Another radiation detection method according to an embodiment of the present invention may be a method of detecting radiation after changing the surroundings of the test object disposed in the water tank into an air environment.

방사선 검출 방법은 준비 단계, 배치 단계, 공기 주입 단계 및 검출 단계를 포함할 수 있다. 준비 단계는 전술한 방사선 검사 시스템을 준비하는 단계일 수 있다. The radiation detection method may include a preparation step, a disposing step, an air injection step, and a detection step. The preparation step may be a step of preparing the aforementioned radiation inspection system.

배치 단계는 검사 대상물이 내부 공간(110)에 배치되도록 커버부(100)를 검사 대상물이 배치된 수조 안에 배치하는 단계일 수 있다.The arranging step may be a step of arranging the cover part 100 in the water tank in which the test object is disposed so that the test object is disposed in the inner space 110 .

공기 주입 단계는 공기 주입부(300)를 통해 내부 공간(110)으로 공기를 주입하여, 내부 공간(110) 내에 있던 물을 밀어내고, 내부 공간(110)에 공기를 배치시킬 수 있다. 이 과정에서 검사 대상물 주변에 있던 물이 공기에 의해 밀려나며, 검사 대상물 주변이 공기 환경이 될 수 있다.In the air injection step, air may be injected into the inner space 110 through the air injection unit 300 to push out water present in the inner space 110, and air may be disposed in the inner space 110. In this process, water around the object to be tested is pushed out by the air, and the surroundings of the object to be tested may become an air environment.

검출 단계는 공기 주입 단계 이후, 방사선 검출 장치(200)를 작동시켜 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하는 검출 단계일 수 있다. 검출 단계는 검사 대상물을 중심으로 방사선 검출 장치(200)를 회전시켜가며 진행될 수 있다.The detection step may be a detection step of operating the radiation detection device 200 after the air injection step to detect radiation emitted from the object to be examined. The detection step may be performed by rotating the radiation detection device 200 around the object to be inspected.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 핵 연료봉 집합체
1': 핵 연료봉
2: 홀이 1열로 배치된 콜리메이터
10: 콜리메이터
11: 홀
11a: 제1 홀
11b: 제2 홀
20: 검출부
21: 신틸레이터
21a: 감마선 검출용 신틸레이터
21b: 중성자 검출용 신틸레이터
22: 센서부
22': 센서부재
30: 제어부
31: 프로세서
32: 메모리
100: 커버부
110: 내부 공간
200: 방사선 검출 장치
200a: 감마선 검출 장치
200b: 중성자 검출 장치
300: 공기 주입부
310: 연결관
320: 에어 펌프
D1: 제1 방향
D2: 제2 방향1: nuclear fuel rod assembly
1': nuclear fuel rod
2: Collimator with holes arranged in one row
10: collimator
11: hall
11a: first hall
11b: second hole
20: detection unit
21: scintillator
21a: scintillator for detecting gamma rays
21b: scintillator for neutron detection
22: sensor unit
22 ': sensor member
30: control unit
31: processor
32: memory
100: cover part
110: inner space
200: radiation detection device
200a: gamma ray detection device
200b: neutron detection device
300: air inlet
310: connector
320: air pump
D1: first direction
D2: second direction

Claims (11)

상하 방향에 직교하고 검사 대상물로부터 멀어지는 방향인 제1 방향을 따라 연장되는 홀을 갖는 콜리메이터; 및
상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 검사 대상물로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입되는 방사선을 검출하게 마련되는 검출부를 포함하고,
상기 검출부는,
상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 검사 대상물로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입된 방사선과 반응하여 형광을 방출하게 마련되는 신틸레이터; 및
상기 신틸레이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 신틸레이터가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득하게 마련되는 센서부를 포함하고,
상기 홀은,
상하 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 제2 방향을 따라 배열되는 복수 개의 제1 홀; 및
상기 제2 방향을 따라 배열되되, 상측에서 바라봤을 때, 상기 복수 개의 제1 홀과 중첩되지 않는 영역을 각각 포함하는 복수 개의 제2 홀을 포함하는, 방사선 검출 장치.a collimator having a hole extending along a first direction perpendicular to the vertical direction and away from the test object; and
A detector coupled to the first direction side of the collimator and provided to detect radiation emitted from the object to be inspected and introduced through the hole;
The detecting unit,
a scintillator coupled to a side of the collimator in the first direction and emitting fluorescence in response to radiation emitted from the object to be inspected and introduced through the hole; and
A sensor unit coupled to a side of the scintillator in the first direction to obtain information on fluorescence emitted from the scintillator;
the hall,
a plurality of first holes arranged along a vertical direction and a second direction perpendicular to the first direction; and
and a plurality of second holes arranged along the second direction, each including a region that does not overlap with the plurality of first holes when viewed from an upper side. 청구항 1에 있어서,
상기 홀은,
상기 제1 방향으로 가면서 상하 방향으로 테이퍼지는 형상을 갖는, 방사선 검출 장치.The method of claim 1,
the hall,
A radiation detection device having a shape tapering in the vertical direction while going in the first direction. 청구항 2에 있어서,
상기 센서부는,
상기 복수 개의 제1 홀 및 제2 홀 중 적어도 어느 하나의 상기 제1 방향 측에 배치되는 센서부재를 포함하는, 방사선 검출 장치. The method of claim 2,
The sensor unit,
and a sensor member disposed on a side of at least one of the plurality of first holes and second holes in the first direction. 청구항 1에 있어서,
상기 콜리메이터는,
상면이 상하 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 제2 방향을 따라 갖는 폭이 상기 제1 방향으로 가면서 증가하는 형상을 갖는, 방사선 검출 장치. The method of claim 1,
The collimator,
A radiation detection device, wherein a width of an upper surface along a vertical direction and a second direction, which is a direction perpendicular to the first direction, increases in the first direction. 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 제1 홀 중 제2 방향을 기준으로 가장 마지막에 배치된 제1 홀은 상기 제1 방향에 가로지르는 방향으로 연장되는, 방사선 검출 장치.The method of claim 1,
A first hole disposed last among the plurality of first holes in the second direction extends in a direction crossing the first direction. 하방으로 개구되고 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에 검사 대상물이 배치되게 마련되는 커버부;
상기 내부 공간에 배치되어 상기 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검사하게 마련되는 방사선 검출 장치; 및
상기 커버부와 연결되어 상기 내부 공간으로 공기를 주입하게 마련되는 공기 주입부를 포함하는, 방사선 검출 시스템.a cover portion that is open downward and has an inner space, and is provided so that an object to be inspected is disposed in the inner space;
a radiation detection device disposed in the inner space and provided to inspect radiation emitted from the inspection target; and
and an air injection unit connected to the cover unit to inject air into the inner space. 청구항 6에 있어서,
상기 방사선 검출 장치는,
상기 검사 대상물이 방출하는 감마선을 검출하게 마련되는 감마선 검출 장치; 및
상기 검사 대상물이 방출하는 중성자를 검출하게 마련되는 중성자 검출 장치 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 방사선 검출 시스템.The method of claim 6,
The radiation detection device,
a gamma ray detection device provided to detect gamma rays emitted from the test object; and
A radiation detection system comprising at least one of neutron detection devices provided to detect neutrons emitted by the test object. 청구항 6에 있어서,
상기 내부 공간에 배치되고, 상기 방사선 검출 장치와 결합되어, 상기 방사선 검출 장치를 상기 검사 대상물을 중심으로 회전시키게 마련되는 회전부를 더 포함하는, 방사선 검출 시스템.The method of claim 6,
The radiation detection system further includes a rotating unit disposed in the inner space, coupled to the radiation detection device, and provided to rotate the radiation detection device around the object. 방사선 검출 시스템을 통해, 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하는 방법에 있어서,
하방으로 개구되고 내부 공간이 형성되며, 상기 내부 공간에 상기 검사 대상물이 배치되게 마련되는 커버부, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하게 마련되는 방사선 검출 장치 및 상기 커버부와 연결되어 상기 내부 공간으로 공기를 주입하게 마련되는 공기 주입부를 포함하는 방사선 검사 시스템을 준비하는 준비 단계;
상기 검사 대상물이 배치된 수조 안에 상기 검사 대상물이 상기 내부 공간에 배치되도록 상기 커버부를 배치하는 배치 단계;
상기 공기 주입부를 통해 상기 내부 공간으로 공기를 주입하여, 상기 내부 공간 내에 있던 물을 밀어내고, 상기 내부 공간에 공기를 배치시키는 공기 주입 단계; 및
상기 공기 주입 단계 이후, 상기 방사선 검출 장치를 작동시켜 상기 검사 대상물이 방출하는 방사선을 검출하는 검출 단계를 포함하는, 방사선 검출 방법.A method for detecting radiation emitted by an object to be inspected through a radiation detection system, the method comprising:
A cover part that is opened downward and has an internal space, the radiation detection device disposed in the internal space and provided to detect radiation emitted from the target object, and the cover part disposed in the internal space A preparation step of preparing a radiation inspection system including an air injection unit connected to and configured to inject air into the internal space;
a disposition step of arranging the cover part so that the test object is disposed in the inner space in the water tank in which the test object is disposed;
an air injection step of injecting air into the inner space through the air injection unit, pushing out water in the inner space, and disposing air into the inner space; and
and a detection step of detecting radiation emitted from the object by operating the radiation detection device after the air injection step. 청구항 9에 있어서,
상기 검출 단계는,
상기 검사 대상물을 중심으로 상기 방사선 검출 장치를 회전시켜가며 진행되는, 방사선 검출 방법.The method of claim 9,
In the detection step,
A radiation detection method in which the radiation detection device is rotated around the object to be inspected. 상하 방향에 직교하고 핵 연료봉 집합체로부터 멀어지는 방향인 제1 방향을 따라 연장되는 홀을 갖는 콜리메이터; 및
상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 핵 연료봉 집합체로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입되는 방사선을 검출하게 마련되는 검출부를 포함하고,
상기 검출부는,
상기 콜리메이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 핵 연료봉 집합체로부터 방출되어 상기 홀을 통해 유입된 방사선과 반응하여 형광을 방출하게 마련되는 신틸레이터; 및
상기 신틸레이터의 상기 제1 방향 측에 결합되어 상기 신틸레이터가 방출하는 형광에 대한 정보를 획득하게 마련되는 센서부를 포함하는, 핵 연료봉 검사 장치.a collimator having a hole extending along a first direction perpendicular to the vertical direction and away from the nuclear fuel rod assembly; and
A detection unit coupled to the collimator in the first direction and provided to detect radiation emitted from the nuclear fuel rod assembly and introduced through the hole;
The detecting unit,
a scintillator coupled to a side of the collimator in the first direction to emit fluorescence by reacting with radiation emitted from the nuclear fuel rod assembly and introduced through the hole; and
and a sensor unit coupled to a side of the scintillator in the first direction to acquire information on fluorescence emitted from the scintillator.
KR1020210188999A 2021-12-27 2021-12-27 Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly KR20230099538A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188999A KR20230099538A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188999A KR20230099538A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230099538A true KR20230099538A (en) 2023-07-04

Family

ID=87156630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210188999A KR20230099538A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230099538A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5603784B2 (en) System for inspecting nuclear fuel
US10614922B2 (en) Non-invasive in-situ imaging of interior of nuclear reactors
US8848871B2 (en) X-ray backscatter imaging of nuclear materials
Diaz et al. X-ray and gamma-ray tomographic imaging of fuel relocation inside sodium fast reactor test assemblies during severe accidents
Choi et al. Optimization of single-photon emission computed tomography system for fast verification of spent fuel assembly: a Monte Carlo study
Jenssen et al. Neutron radiography and tomography applied to fuel degradation during ramp tests and loss of coolant accident tests in a research reactor
KR20230099538A (en) Apparatus for detecting radiation, system for detecting radiation including the same, method for detecting radiation and apparatus for inspecting nuclear fuel rod assembly
JPS5950956B2 (en) Method and device for positioning a leaking fuel rod in a nuclear fuel assembly
JP3940961B2 (en) Monitor that measures both gamma-ray spectra and neutrons emitted by objects such as spent nuclear fuel
JP2526392B2 (en) Nondestructive inspection system for fuel rods for nuclear reactors
Kilby et al. Multi-modal tomographic imaging system for poolside characterization of nuclear test fuels: Design considerations and studies
JP4913279B2 (en) Method and apparatus for distinguishing nuclear fuel
CA2150273A1 (en) Method for detecting failure of nuclear reactor fuel
JP5957174B2 (en) Radiation measurement equipment for spent fuel
US20200144023A1 (en) System of mobile charged particle detectors and methods of spent nuclear fuel imaging
KR102559287B1 (en) High-quality emission tomographic image acquisition equipment for the fuel assembly densely arranged by fuel rods
Hausladen et al. Demonstration of emitted-neutron computed tomography to count fuel pins
Singh et al. Non destructive evaluation of irradiated nuclear fuel pins at cirus research reactor by neutron radiography
Hausladen et al. A design study of the parallel-slit ring collimator for fast neutron emission tomography of spent fuel
JPH11242094A (en) Device for inspecting vibration-packed fuel
EP2442313B1 (en) Apparatus for the radiometric inspection of fuel elements
Lévai et al. Low resolution combined emission-transmission imaging techniques for matrix characterization and assay of waste
Dendooven et al. Passive methods for spent fuel characterisation at the Finnish geological repository
Lekeaka-Takunju et al. X-ray tomographic inspection of nuclear fuel rods using a limited number of projections
JP7178250B2 (en) Nuclear material amount measuring device and nuclear material amount measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal