KR20230123362A - Gas reactor system - Google Patents

Gas reactor system Download PDF

Info

Publication number
KR20230123362A
KR20230123362A KR1020220020419A KR20220020419A KR20230123362A KR 20230123362 A KR20230123362 A KR 20230123362A KR 1020220020419 A KR1020220020419 A KR 1020220020419A KR 20220020419 A KR20220020419 A KR 20220020419A KR 20230123362 A KR20230123362 A KR 20230123362A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
gas reactor
electron beam
coil
electron
Prior art date
Application number
KR1020220020419A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
채문식
이재현
문정호
연영흠
박재연
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 KR1020220020419A priority Critical patent/KR20230123362A/en
Publication of KR20230123362A publication Critical patent/KR20230123362A/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/081—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing particle radiation or gamma-radiation
    • B01J19/085—Electron beams only
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/007—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2405—Stationary reactors without moving elements inside provoking a turbulent flow of the reactants, such as in cyclones, or having a high Reynolds-number
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/812—Electrons

Abstract

본 발명에 따른 기체 반응기 시스템은, 기체가 통과하는 기체반응기; 전방으로 상기 기체반응기의 내부를 향해 전자빔을 조사하는 전자가속기; 상기 전자가속기의 전면에 배치되는 금속 호일; 상기 전자빔을 산란시키도록 상기 기체반응기 내부에 배치되는 코일; 및 상기 코일을 둘러싸는 와류발생기를 포함한다.A gas reactor system according to the present invention includes a gas reactor through which gas passes; an electron accelerator for forwardly irradiating an electron beam toward the inside of the gas reactor; a metal foil disposed in front of the electron accelerator; a coil disposed inside the gas reactor to scatter the electron beam; and a vortex generator surrounding the coil.

Description

기체 반응기 시스템{GAS REACTOR SYSTEM}Gas reactor system {GAS REACTOR SYSTEM}

본 발명은 기체 반응기에 대한 것이다.The present invention relates to a gas reactor.

종래의 전자가속기 기반 전자빔 조사장치는 가속관으로부터 방출되는 전자빔을 넓은 면적에 조사하기 위해 이극전자석으로 이루어진 빔 스플리터(splitter)를 사용한다. 그러나 가스 처리를 위한 전자빔 조사 반응기를 활용하는 공정의 경우에 빔이 시간차를 가지고 다른 위치를 조사할 수 밖에 없으며 균일한 조사를 하는데 한계가 있을 수 밖에 없다.A conventional electron accelerator-based electron beam irradiator uses a beam splitter made of a dipole electromagnet to irradiate an electron beam emitted from an accelerator tube over a wide area. However, in the case of a process using an electron beam irradiation reactor for gas treatment, beams cannot but irradiate different positions with a time difference, and there is inevitably a limit to uniform irradiation.

반응기의 내부에 전기에 의해 자기장을 만들어내는 코일을 배치하여 직진하는 전자빔 분포를 산란시켜 반응기 내부에 골고루 전달되도록 하며, 이와 함께 코일의 외부에 일정 부피를 가지는 덮개를 부착하여 가스 순환의 효과도 동시에 얻도록 하고자 한다. 아래 그림 1은 기존 시스템과 개선 시스템의 차이를 보여준다.A coil that creates a magnetic field by electricity is placed inside the reactor to scatter the straight electron beam distribution so that it is evenly distributed inside the reactor. At the same time, a cover with a certain volume is attached to the outside of the coil to achieve the effect of gas circulation at the same time. want to get Figure 1 below shows the difference between the existing system and the improved system.

본 발명의 실시예에 따른 기체 반응기 시스템은, 기체가 통과하는 기체반응기; 전방으로 상기 기체반응기의 내부를 향해 전자빔을 조사하는 전자가속기; 상기 전자가속기의 전면에 배치되는 금속 호일; 상기 전자빔을 산란시키도록 상기 기체반응기 내부에 배치되는 코일; 및 상기 코일을 둘러싸는 와류발생기를 포함한다.A gas reactor system according to an embodiment of the present invention includes a gas reactor through which gas passes; an electron accelerator for forwardly irradiating an electron beam toward the inside of the gas reactor; a metal foil disposed in front of the electron accelerator; a coil disposed inside the gas reactor to scatter the electron beam; and a vortex generator surrounding the coil.

존 빔 스플리터 방식에 비해 더욱 고르고 시간적 갭이 없이 연속적으로 전자빔 조사를 할 수 있으므로 더욱 높은 기체 반응 효율을 기대할 수 있다.Compared to the zone beam splitter method, higher gas reaction efficiency can be expected because electron beam irradiation can be performed more evenly and continuously without a time gap.

악취 처리 등 기체 반응을 일으키는 산업적 공정에 활용 가능하다.It can be used in industrial processes that cause gaseous reactions, such as odor treatment.

도 1은 예시적인 기체 반응기 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 반응기 시스템을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an exemplary gas reactor system.
2 is a conceptual diagram illustrating a gas reactor system according to an embodiment of the present invention.

도 1은 예시적인 기체 반응기 시스템을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an exemplary gas reactor system.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 반응기 시스템을 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a gas reactor system according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 기체 반응기 시스템은, 기체가 통과하는 기체반응기; 전방으로 상기 기체반응기의 내부를 향해 전자빔을 조사하는 전자가속기; 상기 전자가속기의 전면에 배치되는 금속 호일; 상기 전자빔을 산란시키도록 상기 기체반응기 내부에 배치되는 코일; 및 상기 코일을 둘러싸는 와류발생기를 포함한다.A gas reactor system according to the present invention includes a gas reactor through which gas passes; an electron accelerator for forwardly irradiating an electron beam toward the inside of the gas reactor; a metal foil disposed in front of the electron accelerator; a coil disposed inside the gas reactor to scatter the electron beam; and a vortex generator surrounding the coil.

장치는 선형전자가속기와 진공상태를 유지시켜 주는 금속 호일(foil), 전자빔을 입사시켜 기체 반응을 일으키는 기체반응기, 전자빔을 산란시키는 코일, 코일부에 부착되어 기체 순환을 활성화하는 와류발생기로 구성된다. 아래 그림 2는 장치의 구성을 보여준다.The device consists of a linear electron accelerator, a metal foil that maintains a vacuum state, a gas reactor that causes a gas reaction by incident electron beams, a coil that scatters electron beams, and a vortex generator attached to the coil part to activate gas circulation. . Figure 2 below shows the configuration of the device.

선형전자가속기는 고주파 파워를 공급받아 전자를 광속에 가깝게 가속시키는 역할을 하며, 기체 반응을 목적으로 하므로 일반적으로 전자빔의 에너지는 수 백 keV가 된다. 또한 가속된 전자빔은 전자집단을 형성하여 특정 분포를 가지고 가속기의 밖으로 빠져나온다.The linear electron accelerator serves to accelerate electrons close to the speed of light by receiving high-frequency power, and since it is aimed at gas reaction, the energy of the electron beam is generally several hundred keV. In addition, the accelerated electron beam forms an electron group and exits the accelerator with a specific distribution.

전자가속기의 전자빔 출구에는 전자가속기 내부의 초고진공 상태를 유지할 수 있도록 금속 호일이 부착된다. 금속 호일은 전자빔의 에너지가 손실되지 않은 채로 통과할 수 있도록 얇으면서도 내외부의 높은 기압차를 유지할 수 있도록 튼튼해야 하며, 주로 티타늄이 많이 쓰인다. 또한 반응기 쪽에도 전자를 입사시키면서 내부 기체를 가두기 위해 호일이 부착될 수 있다. A metal foil is attached to the electron beam outlet of the electron accelerator to maintain an ultra-high vacuum state inside the electron accelerator. The metal foil must be thin so that the energy of the electron beam can pass through without loss, yet strong enough to maintain a high pressure difference between the inside and outside, and titanium is mainly used. In addition, a foil may be attached to the reactor side to confine the internal gas while injecting electrons.

기체반응기는 전자빔과 반응시킬 기체를 공급하기 위한 기체 흡기구와 기체를 내보내기 위한 배기구를 가지며 앞서 언급하였듯이 전자빔이 입사되는 쪽에는 호일이 장착될 수 있다. 반응기는 기체 처리 용량과 전자빔의 출력에 따라 크기와 형태가 결정된다.The gas reactor has a gas inlet for supplying gas to react with the electron beam and an outlet for expelling the gas, and as mentioned above, a foil may be mounted on the side where the electron beam is incident. Reactors are sized and shaped according to their gas handling capacity and the power of the electron beam.

코일부는 본 발명의 핵심으로서 반응기의 내부에 설치되어 덩어리(bunch) 형태로 입사되는 전자빔을 산란시키는 역할을 한다. 산란 효과를 극대화하기 위해 코일은 전자빔 입사 축상에 놓여야 하며, 산란 효과를 추가로 극대화하기 위해 그리드(grid), 원호 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 그러나 반응기 내부 기체의 흐름을 방해해서는 안 되며, 이는 후술할 와류발생기의 경우에도 마찬가지이다.The coil part, as the core of the present invention, is installed inside the reactor and serves to scatter an electron beam incident in the form of a bunch. In order to maximize the scattering effect, the coil should be placed on the electron beam incidence axis, and may have various shapes such as a grid or an arc to further maximize the scattering effect. However, the flow of the gas inside the reactor should not be disturbed, and this is the same in the case of the vortex generator to be described later.

와류발생기는 코일부를 둘러싸는 형태로 부착되어 반응기 내부의 기체 흐름을 활성화하는 역할을 한다. 이를 위해 와류발생기는 유체역학을 고려하여 기체 흐름을 방해하지 않으면서도 최대한의 와류를 형성하는 것을 목표로 한다. 또한 코일에 의해 발생되는 자기장에 영향을 주지 않아야 하므로 부도체로 구성되어야 한다.The vortex generator is attached in a form surrounding the coil unit and serves to activate gas flow inside the reactor. To this end, the vortex generator aims to form the maximum vortex without disturbing the gas flow in consideration of fluid dynamics. In addition, since it should not affect the magnetic field generated by the coil, it must be composed of non-conductors.

1 : 기체 반응기 시스템1: gas reactor system

Claims (1)

기체가 통과하는 기체반응기;
전방으로 상기 기체반응기의 내부를 향해 전자빔을 조사하는 전자가속기;
상기 전자가속기의 전면에 배치되는 금속 호일;
상기 전자빔을 산란시키도록 상기 기체반응기 내부에 배치되는 코일; 및
상기 코일을 둘러싸는 와류발생기를 포함하는, 기체 반응기 시스템.a gas reactor through which gas passes;
an electron accelerator for forwardly irradiating an electron beam toward the inside of the gas reactor;
a metal foil disposed in front of the electron accelerator;
a coil disposed inside the gas reactor to scatter the electron beam; and
A gas reactor system comprising a vortex generator surrounding said coil.
KR1020220020419A 2022-02-16 2022-02-16 Gas reactor system KR20230123362A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220020419A KR20230123362A (en) 2022-02-16 2022-02-16 Gas reactor system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220020419A KR20230123362A (en) 2022-02-16 2022-02-16 Gas reactor system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230123362A true KR20230123362A (en) 2023-08-23

Family

ID=87849101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220020419A KR20230123362A (en) 2022-02-16 2022-02-16 Gas reactor system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230123362A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6838676B1 (en) Particle beam processing system
JP2009279045A (en) Particle beam therapy system
US7140771B2 (en) X-ray producing device with reduced shielding
JP3308941B2 (en) Industrial X-ray source and electron beam source using electron beam accelerator
JPH1157043A (en) Neutron-irradiation apparatus for treatment and method therefor
CN111135477A (en) Boron neutron capture treatment system based on electron accelerator
CN109712858A (en) Laser-microwave ion source
KR20230123362A (en) Gas reactor system
JP2011185784A (en) Target device, and neutron capture therapy device including the same
Möhl Production of low-energy antiprotons
TWI569299B (en) Negative ion source device
CN105120590A (en) Medical radio isotope production system
TWI802972B (en) Charged Particle Beam Injection Device and Injection Method
JP2020106279A (en) Electronic beam irradiation device
CN210075676U (en) Laser ion accelerator
KR102178632B1 (en) Neutron Capture and Therapy Device with Multiple Compact Cyclotron and control method for that
JP6266399B2 (en) Neutron capture therapy device
Aksenov et al. An apparatus based on a plasma emitter for electron-beam transportation to air
Connelly et al. Application of a radial radio-frequency electron gun to waste treatment
Zimek et al. Windowless output for high power-low energy electron accelerators
JP2018004455A (en) Heavy ion beam generation device and method
CN216877618U (en) BNCT-related low-energy charged particle beam transport system
JP6752449B2 (en) Ion beam neutralization method and equipment
Hosoya et al. Simulation of laser-plasma focusing using taper solenoid
Delmore Improved negative ion source