KR101039747B1 - 복합 차폐체를 적용한 ４홀 밀봉선원 운반용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업체에서 비파괴검사를 위해 사용되는 방사성동위원소인 Ir-192 특수형 방사성물질을 안전하게 운반하기 위한 운반용기에 관한 것으로서, 특히 운반용기를 제작함에 있어 방사성동위원소로부터 나오는 방사선을 차폐하기 위한 차폐체로 방사성물질인 감손 우라늄(DU: Depleted Uranium)이 아닌 텅스텐과 납의 복합 차폐체를 적용함으로써, 그 제작이 용이하고 방사선 작업구역이 아닌 일반 작업장에서도 제작할 수 있는 4홀 밀봉선원 운반용기에 관한 것이다.

방사성동위원소, Ir-192 특수형 방사성물질, 운반용기, 복합 차폐체, 텅스텐, 납

Description

복합 차폐체를 적용한 ４홀 밀봉선원 운반용기{Four hole sealed source shipping package applied complex shield}

본 발명은 산업체에서 비파괴검사를 위해 사용되는 방사성동위원소인 Ir-192 특수형 방사성물질을 안전하게 운반하기 위한 운반용기에 관한 것으로서, 특히 운반용기를 제작함에 있어 방사성동위원소로부터 나오는 방사선을 차폐하기 위한 차폐체로서 방사성물질인 감손 우라늄(DU: Depleted Uranium)이 아닌 텅스텐과 납의 복합 차폐체를 적용함으로써, 그 제작이 용이하고 방사선 작업구역이 아닌 일반 작업장에서도 제작할 수 있는 4홀 밀봉선원 운반용기에 관한 것이다.

근래 방사성 동위원소의 이용범위와 이용기술은 급속도로 발전하고 있으며, 일반적으로 방사성 동위원소에서 방출되는 방사선에 대해 거부감을 갖는 경향이 있음에도 불구하고 방사성 동위원소는 미량이면서도 강력한 투과력을 갖는 방사선을 방출하여 산업용, 의료용, 연구용으로 유용하게 이용될 수 있다는 고유특성을 갖고 있어서 이용량이 점차 증가하고 있다.

실제로, 방사성 동위원소는 비파괴검사, 방사성 동위원소 게이지, 산업용 방사선 추적자, 체내투여진단 및 치료, 체외이용진단, 방사선멸균, 방사선식품조사, 방사선 유전공학연구 등 여러분야에 다양한 형태로 이용되면서 산업발전과 생산성향상, 공해방지, 산업안전, 의료기술발전과 복지구현, 식량증산과 식품보전, 기초과학발전 등 인간의 삶을 풍요롭고 편리하게 만드는데 매우 큰 기여를 하고 있는 것이 사실이다.

다른 어떤 경우에도 마찬가지겠지만, 산업체에서 방사성 물질을 안전하게 운반하기 위해서는, 방사선으로부터 사용자의 피폭을 방지하기 위하여 적절히 차폐가 이루어진 운반용기를 필요로 하게 되며, 운반용기의 차폐체로는 납 또는 감손 우라늄을 주로 사용하였다. 도 1은 종래에 산업체에서 비파괴검사를 위해 사용되는 방사성동위원소인 Ir-192 특수형 방사성물질을 운반하는 운반용기(1)에 대한 일례를 도시하는 것인데, 기하학적 형상을 가진 차폐체(10)가 사용되었으며, 운반용기(1)의 크기를 작게 하기 위한 목적으로 밀도가 높은 감손 우라늄(DU: Depleted Uranium)을 차폐체로 사용하였다.

그러나, 감손 우라늄은 방사성물질로 분류되기 때문에 일반 작업장에서는 제작을 할 수 없다. 따라서, 반드시 방사선 작업구역에서 제작을 하여야 하기 때문에 많은 제약이 따른다. 또한 감손 우라늄을 주조하기 위한 주형 제작에는 많은 비용이 소요된다는 단점이 있다.

그렇다고 하여, 이러한 문제 때문에 감손 우라늄보다 밀도가 상당히 낮은 납 을 차폐체로 사용하게 될 경우에는, 필연적으로 운반용기의 체적이 커지게 되기 때문에 취급상 불편함이 따르게 된다.

따라서, 본 발명은 산업체에서 비파괴검사를 위해 사용되는 방사성동위원소인 Ir-192 특수형 방사성물질을 안전하게 운반하기 위한 운반용기의 차폐체로서 방사성물질인 감손 우라늄이 아닌 텅스텐과 납의 복합 차폐체를 적용함으로써, 기하학적 형상을 가지는 차폐체를 쉽게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 방사선 작업구역이 아닌 일반 작업장에서도 제작할 수 있는 4홀 밀봉선원 운반용기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기는, 그 내부에 수용공간을 가지는 원통형상체로서, 그 상면이 개방되어 있는 용기몸체;와, 상기 용기몸체 내부의 하부에 배치되는 원통형상체로서, 그 상면에는 방사선원 어셈블리의 일단에 부착된 방사선원을 수용하기 위한 적어도 하나 이상의 홀이 형성된 제1 차폐체;와, 상기 방사선원 어셈블리를 상기 용기몸체의 외부로부터 상기 제1 차폐체의 홀까지 유도하기 위하여, 상기 제1 차폐체의 홀에 그 일단이 결합되고 그 타단은 상기 용기몸체에 연결된 적어도 하나 이상의 튜브;와, 상기 제1 차폐체와 상기 튜브를 감싸도록 상기 용기몸체의 내부에 충진되는 제2 차폐체; 및 상기 용기몸체의 개방된 상면을 막는 덮개;를 포함하여 이루어진다.

특히 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 차폐체는 텅스텐으로 이루어지고, 상기 제2 차폐체는 납으로 이루어진다.

그리고, 상기 제1 차폐체의 상면에 형성된 홀은 상기 상면에 대하여 수직하게 형성되되 상기 제1 차폐체의 중간 부분까지 연장되도록 형성된다.

또한, 상기 튜브의 타단과 상기 용기몸체의 연결부위에는 상기 방사선원 어셈블리를 고정하기 위한 캡이 더 구비되어 있을 수 있다.

여기에서, 상기 제1 차폐체의 홀과 상기 홀에 그 일단이 결합되는 튜브가 각각 4개씩 구비되는 것이 적절하며, 이러한 경우 상기 제1 차폐체의 상면에 형성된 4개의 홀은 동일 원주상에 서로 등각도를 이루도록 배치되고, 상기 4개 튜브의 타단들은 상기 용기몸체의 길이방향 축에 수직한 평면상에서 서로 등각도를 이루는 위치에 연결되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 덮개의 상면에는 운반용 고리가 구비되는 것이 운반의 편의성을 위하여 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 상기 용기몸체의 하면에는 상기 제1 차폐체를 상기 용기몸체의 하면으로부터 이격되도록 지지하는 하부 서포트가 구비되고, 아울러 상 기 제1 차폐체의 상면은 상기 용기몸체의 측면에 고정된 상부 서포트에 의하여 지지된다.

또한, 상기 용기몸체는 상기 방사선원 어셈블리의 일단에 부착된 방사선원의 중심이 위치한 평면으로부터 상기 덮개를 향하여 그 길이방향에 수직한 평면의 단면적이 점차로 감소하도록 테이퍼지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 방사선원 어셈블리는 유연하기 휠 수 있는 피그테일과 상기 피그테일의 일단에 부착된 방사선원으로 이루어진다.

본 발명은 방사성동위원소인 Ir-192 특수형 방사성물질로부터 발생하는 방사선을 차폐하기 위한 차폐체로서, 방사성물질인 감손 우라늄이 아닌 텅스텐과 납으로 구성된 복합 차폐체를 사용하였기 때문에, 방사선 작업구역이 아닌 일반 작업장에서도 밀봉선원 운반용기를 쉽게 제작할 수 있다는 장점을 가진다.

또한, 본 발명은 감손 우라늄을 주조하기 위한 주형 제작에 따른 많은 비용을 절감할 수 있기 때문에, 밀봉선원 운반용기의 제작비용도 절감할 수 있다는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 밀봉선원 운반용기(100)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 크게 용기몸체(110), 제1 차폐체(120), 튜브(130), 제2 차폐체(140) 및 덮개(150)를 포함하여 이루어진다.

용기몸체(110)는 그 내부에 수용공간을 가지는 원통형상체로서 그 상면이 개방되어 있으며, 덮개(150)는 상기 용기몸체(110)의 개방된 상면을 막는 것으로서 그 상면에는 운반용 고리(152)가 구비되는 것이 운반의 편의성을 위하여 바람직하다.

제1 차폐체(120)는 상기 용기몸체(110) 내부에 구비된 수용공간의 하부에 배치되는 원통형상체의 방사선 차폐체로서, 그 상면에는 방사선원 어셈블리(200)의 일단에 부착된 방사선원(220), 특히 방사성동위원소인 Ir-192로 이루어진 방사선원을 수용하기 위한 홀(122)이 적어도 하나 이상 형성되어 있다.

그리고, 튜브(130)는 상기 용기몸체(110)의 외부로부터 상기 제1 차폐체(120)의 상면에 형성된 홀(122)까지 방사선원 어셈블리(200)를 유도하는 통로를 구성하기 위한 것으로서, 상기 튜브(130)의 일단은 제1 차폐체(120)의 홀(122)에 결합되고 타단은 상기 용기몸체(110)에 연결된다. 상기 튜브(130)의 개수는 제1 차폐체(120)의 상면에 구비된 홀(122)의 개수에 대응한다.

참고로 본 발명에 따른 밀봉선원 운반용기(100)에 수납되는 방사선원 어셈블리(200)의 일례가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시되어 있는 방사선원 어셈블리(200)는 기본적으로 유연하기 휠 수 있는 피그테일(210)과 상기 피그테일(210)의 일단에 부착된 방사선원(220)으로 이루어진다.

상기 피그테일(210)은 여러 다발의 탄소강 와이어를 꼬아 만든 와이어 코어(미도시)와 그 위에 일정 피치간격을 유지하면서 감겨 있는 대경 권선(212) 및 상기 대경 권선(212)의 피치 사이에 감겨 있는 소경 권선(214)으로 이루어진 둥근 나사 형태의 탄성봉이다. 피그테일(210)은 자유롭게 휠 수 있기 때문에 굴곡진 좁은 통로를 따라 쉽게 삽입될 수 있다. 이때, 피그테일(210)은 수천회 이상에 걸친 반복 사용에도 마모나 파단 그리고 풀림 현상이 발생되지 않고, 또한 공기 중에서 강한 내식성을 발휘하면서도 높은 탄력성을 유지할 수 있도록 탄소강 와이어를 사용하여 제작되는 것이 바람직하다.

상기 방사선원(220)은 방사성동위원소인 Ir-192와 같이 방사선을 발생하는 물질로서, 일반적으로 외부캡슐(230) 안에 장입되어 외부로 직접 노출되지 않도록 되어 있다.

도 3에 도면부호 "240"으로 표시된 부분은 암 커넥터로서, 방사선원 어셈블리(200)를 취급하기 위한 기구에 연결되는 부분이다.

그리고, 제2 차폐체(140)는 상기 제1 차폐체(120)와 상기 튜브(130)를 감싸 도록 상기 용기몸체(110)의 내부에 충진되는 방사선 차폐체이다.

특히 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 차폐체(120)는 텅스텐으로 이루어지고, 상기 제2 차폐체(140)는 납으로 이루어진다. 즉, 본 발명은 방사선원 어셈블리(200)의 일단에 위치한 방사선원(220)을 직접적으로 수납하는 제1 차폐체(120)를 텅스텐으로 구성하고, 용기본체(110)의 나머지 부분은 제2 차폐체(140)인 납으로 충진하는 방식에 의한 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기(100)인 것이다. 이러한 복합 차폐체를 적용한 구성의 장점은, 방사성물질인 감손 우라늄이 아닌 텅스텐과 납으로 구성된 복합 차폐체를 사용하였기 때문에 방사선 작업구역이 아닌 일반 작업장에서도 밀봉선원 운반용기를 쉽게 제작할 수 있다는 것과, 차폐체로서 납 한가지 만을 사용하는 경우에 비하여 운반용기의 체적이 작아질 수 있다는 것이다.

한편, 상기 제1 차폐체(120)의 상면에 형성된 홀(122)은 상기 상면에 대하여 수직하게 형성되되 상기 제1 차폐체(120)의 중간 부분까지 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1 차폐체(120)의 홀(122) 안에 수납되는 방사선원(220)에서 방사되는 방사선은 모든 방향으로 나오기 때문에, 상기 방사선원(220)이 되도록이면 제1 차폐체(120)의 중간에 위치함으로써 방사선이 모든 방향에 대하여 보다 균일하게 차폐될 수 있도록 하기 위함이다.

또한 방사선원(220)으로부터 방사되는 방사선은 거리의 제곱에 반비례하여 그 강도(또는 방사선량)가 감소하기 때문에, 상기 용기몸체(110)의 형상을 방사선원 어셈블리(200)의 일단에 부착된 방사선원(220)의 중심이 위치한 평면으로부터 상기 덮개(150)를 향하여 그 길이방향에 수직한 평면의 단면적이 점차로 감소하도록 테이퍼지게 만드는 것이 운반용기(100)의 전체 체적을 보다 작게 할 수 있다는 점에서 바람직하다.

한편, 상기 튜브(130)의 타단과 상기 용기몸체(110)의 연결부위에는 상기 방사선원 어셈블리(200)를 고정하기 위한 캡(160)이 더 구비되어 있을 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 밀봉선원 운반용기(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 차폐체(120)의 홀(122)이 4개로 구비되는 것이 운반용기(100)의 적절한 수송용량을 고려할 때 바람직하다. 물론 이러한 경우에는 상기 제1 차폐체(120)의 홀(122)에 그 일단이 고정되는 튜브(130) 역시 4개로 구비된다. 이때, 상기 제1 차폐체(120)의 상면에 형성된 4개의 홀(122)은 동일 원주상에 서로 등각도를 이루도록 배치되고, 상기 4개 튜브(130)의 타단들은 상기 용기몸체(110)의 길이방향 축에 수직한 평면상에서 서로 등각도를 이루는 위치에 연결되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 실시예에서, 상기 용기몸체(110)의 하면에는 상기 제1 차폐체(120)를 상기 용기몸체(110)의 하면으로부터 이격되도록 지지하는 하부 서포트(112)가 구비되고, 아울러 상기 제1 차폐체(120)의 상면은 상기 용기몸체(110)의 측면에 고정된 상부 서포트(114)에 의하여 지지되도록 할 수 있다. 이는 제1 차폐체(120)의 위치를 정확히 유지시킴과 동시에, 제1 차폐체(120)가 용기몸체(110)의 하면으로부터 이격됨으로써 그 사이 공간에 제2 차폐체(140)인 납이 충진되도록 하는 것이 방사선 차폐에 유리하기 때문이다.

이상 본 발명을 특정의 실시형태와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의하여 나타난 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 Ir-192 특수형 방사성물질을 운반하는 운반용기에 대한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기에 대한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 밀봉선원 운반용기에 수납되는 방사선원 어셈블리의 일례를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 밀봉선원 운반용기에 적용되는 텅스텐 재질의 제1 차폐체를 도시한 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100: 밀봉선원 운반용기

110: 용기몸체 112: 하부 서포트

114: 상부 서포트 120: 제1 차폐체

122: 홀 130: 튜브

140: 제2 차폐체 150: 덮개

152: 운반용 고리 160: 캡

200: 방사선원 어셈블리

210: 피그테일 212: 대경 권선

214: 소경 권선 220: 방사선원

230: 외부캡슐 240: 암 커넥터

Claims (11)

1. 그 내부에 수용공간을 가지는 원통형상체로서, 그 상면이 개방되어 있는 용기몸체; 상기 용기몸체 내부의 하부에 배치되는 원통형상체로서, 그 상면에는 방사선원 어셈블리의 일단에 부착된 방사선원을 수용하기 위한 적어도 하나 이상의 홀이 형성된 제1 차폐체; 상기 방사선원 어셈블리를 상기 용기몸체의 외부로부터 상기 제1 차폐체의 홀까지 유도하기 위하여, 상기 제1 차폐체의 홀에 그 일단이 결합되고 그 타단은 상기 용기몸체에 연결된 적어도 하나 이상의 튜브; 상기 제1 차폐체와 상기 튜브를 감싸도록 상기 용기몸체의 내부에 충진되는 제2 차폐체; 및 상기 용기몸체의 개방된 상면을 막는 덮개;를 포함하며,

   상기 제1 차폐체는 텅스텐으로 이루어지고, 상기 제2 차폐체는 납으로 이루어지며,

   상기 제1 차폐체의 홀과 상기 홀에 그 일단이 결합되는 튜브가 각각 4개씩 구비되고,

   상기 제1 차폐체의 상면에 형성된 4개의 홀은 동일 원주상에 서로 등각도를 이루도록 배치되고, 상기 4개 튜브의 타단들은 상기 용기몸체의 길이방향 축에 수직한 평면상에서 서로 등각도를 이루는 위치에 연결되며,

   상기 용기몸체 내부에 수납되는 방사선원 어셈블리를 더 포함하고, 상기 방사선원 어셈블리는 유연하기 휠 수 있는 피그테일과 상기 피그테일의 일단에 부착된 방사선원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 차폐체의 상면에 형성된 홀은 상기 상면에 대하여 수직하게 형성되되 상기 제1 차폐체의 중간 부분까지 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 튜브의 타단과 상기 용기몸체의 연결부위에는, 상기 방사선원 어셈블리를 고정하기 위한 캡이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 덮개의 상면에는 운반용 고리가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 용기몸체의 하면에는 상기 제1 차폐체를 상기 용기몸체의 하면으로부터 이격되도록 지지하는 하부 서포트가 구비되는 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 제1 차폐체의 상면은 상기 용기몸체의 측면에 고정된 상부 서포트에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
10. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

    상기 용기몸체는 상기 방사선원 어셈블리의 일단에 부착된 방사선원의 중심이 위치한 평면으로부터 상기 덮개를 향하여 그 길이방향에 수직한 평면의 단면적이 점차로 감소하도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 복합 차폐체를 적용한 밀봉선원 운반용기.
11. 삭제

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