KR20060060372A

KR20060060372A - 액체 방사성 추적자 투입장치

Info

Publication number: KR20060060372A
Application number: KR1020040099427A
Authority: KR
Inventors: 정성희; 김종범; 전종규; 김진섭; 진준하
Original assignee: 한국원자력연구소
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-05
Also published as: KR100680583B1

Abstract

본 발명은 액체 방사성 추적자 투입장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체크밸브(9)에 의해 개폐되는 고압 봄베(3), 추적자로 사용되는 액체 방사선원이 저장된 방사선원 용기(5), 및 상기 고압 봄베(3)로부터 공급되는 고압의 공기압을 이용해 상기 방사선원 용기(5)로부터 공급된 추적자를 진단 대상물(10)에 투입하는 추적자 투입기(7)를 구성한 것으로, 방사성 추적자 운반용기로부터 액체 추적자를 흡입하여 방사선 진단 대상물로 임펄스 투입하는 일련의 과정을 원거리에서 제어할 수 있도록 한 것으로, 원거리에서 진단 대상물에 고압의 추적자를 임펄스 투입할 수 있게 되어 작업자의 방사선 피폭을 염려할 필요 없이 높은 정확도로 진단 대상물을 진단할 수 있도록 공기압을 이용한 원거리 액체 방사성 추적자 투입장치에 관한 것이다.

공기압, 원거리, 액체 방사성 추적자, 투입기, 임펄스

Description

액체 방사성 추적자 투입장치{Radiotracer Solution Injection System}

도 1은 본 발명에 따른 액체 방사성 추적자 투입장치를 나타낸 개략적인 예시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액체 방사성 추적자 투입기의 종단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 액체 방사성 추적자 투입기의 일방향 흡입 및 토출팁을 나타낸 분해 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 방사성 추적자 투입기를 도시한 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 방사성 추적자 투입기를 도시한 종단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명*

1, 201, 301 : 액체 방사성 추적자 투입장치

3 : 고압봄베 5 : 방사선원 용기

7 : 방사성 추적자 투입기 9 : 체크밸브

10 : 진단 대상물 11-1, 11-2 : 실린더

13 : 피스톤 15 : 일방향 흡입팁

17 : 일방향 토출팁 19 : 내부챔버

21 : 가압공 23 : 반동 스프링

본 발명은 액체 방사성 추적자 투입장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사성 추적자 운반용기로부터 액체 추적자를 흡입하여 방사선 진단 대상물로 임펄스 투입하는 일련의 과정을 원거리에서 제어할 수 있도록 한 공기압을 이용한 원거리 액체 방사성 추적자 투입장치에 관한 것이다.

방사성 동위원소를 추적자로 이용하는 실험은 산업공정 등에서 체제 시간분포측정, CFD 모델검증, 유속측정, 단입자 방출 컴퓨터 토모그래피(Single Particle Emission Computerized Tomography) 등 매우 다양한 분야에 활용될 수 있다. 이러한 방사성 추적자 실험을 하기 위해서는 방사성 추적자를 투입해주는 투입기가 필요한데, 통상 이러한 투입기는 방사성 추적자가 담기 바이얼(vial)을 차폐된 주사기로 뽑아 게이지용 밸브 등을 통해 주입하도록 되어 있다.

그런데 이와 같이 추적자를 투입하는 경우 차폐가 약하면 추적자 투입 시 방사선에 피폭될 우려가 있다. 이에 방사선 피폭을 방지하기 위해 투입기의 차폐물을 두껍게 제작하면 투입기의 조작이 어렵게 되는 문제점이 있었다. 또한 종래의 투입기는 구조적으로 추적자 운반용기에서 주사기로 추적자를 이동하는 동안 상당 수준의 방사선 피폭이 발생할 수밖에 없으며, 역 분출로 인한 사고 발생 시 투입자가 방사선에 피폭될 수 있는 위험성이 상존하는 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 방사성 추적자 투입장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 운반용기로부터 액체 방사성 동위원소를 흡입하여 진단 대상물에 투입하는 추적자 투입장치의 일련의 작업을 원격으로 제어함으로써 작업자가 방사선 피폭이나 방사선 오염의 위험에서 벗어날 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 체크밸브에 의해 개폐되는 고압 봄베, 추적자로 사용되는 액체 방사선원이 저장된 방사선원 용기, 및 고압 봄베로부터 공급되는 고압의 공기압을 이용해 방사선원 용기로부터 공급된 추적자를 진단 대상물에 투입하는 추적자 투입기를 포함하여 구성된 액체 방사성 추적자 투입장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 공기압을 이용한 원거리 액체 방사성 추적자 투입장치를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 액체 방사성 추적자 투입장치는 도 1에 도면부호 1로 도시된 바와 같이 크게 고압봄베(3), 방사선원 용기(5), 그리고 방사성 추적자 투입기(7)를 포함하여 구성되어 있다.

여기에서, 고압봄베(3)는 체크밸브(9)에 의해 개폐되면서 공기 호스(4)를 통해 방사성 추적자 투입기(7)로 고압의 공기압을 전달하도록 되어 있으며, 체크밸브(9)의 입구측에는 고압봄베(3)로부터의 공기압을 조절하는 레귤레이터가 설치되어 있다. 또한 고압봄베(3)와 함께 방사성 추적자 투입기(7) 일측에 연결되어 있는 방사선원 용기(5)는 추적자로 사용되는 액체 방사선원을 저장하도록 되어 있다. 그리고 방사성 추적자 투입기(7)는 고압봄베(3)로부터 전달되는 고압의 공기압을 이용해 방사선원 용기(5)로부터 공급된 액체 방사성 추적자를 진단 대상물(10)에 투입하도록 진단 대상물(10) 일측에 연결된다.

이와 같이 방사선원 용기(5)로부터 공급된 추적자를 고압봄베(3)로부터 전달된 고압의 공기압을 이용해 진단 대상물(10)에 임펄스 주입하도록 되어 있는 방사성 추적자 투입기(7)는 다시 도 2에 도시된 바와 같이 몸체를 이루는 실린더(11), 상기 실린더(11)의 내부챔버(19)에서 전후 왕복 운동하는 피스톤(13), 그리고 실린더(11)의 선단 부분에 결합되는 일방향 흡입팁(15)과 일방향 토출팁(17)을 포함하여 구성되어 있다.

여기에서, 실린더(11)는 나사 결합되는 전후 한 쌍의 전방 실린더 블록(11-1)과 후방 실린더 블록(11-2)으로 구성되어 내부에 챔버(19)를 형성하며, 후방 실린더 블록(11-2)의 후면에 가압공(21)이 형성되어 고압봄베(3)로부터 고압의 공기 압이 챔버(19) 안으로 전달되도록 한다. 또한 실린더(11)의 결합면에 대해 전방 실린더 블록(11-1)의 내주면에는 피스톤(13)이 밀착되며, 후방 실린더 블록(11-2)의 내주면에는 피스톤(13) 헤드(14)가 밀봉링(16)에 의해 밀봉 상태를 유지하면서 안내된다. 또한 전방 실린더 블록(11-1)의 내경이 후방 실린더 블록(11-2)의 내경보다 작아 자연스럽게 반동 스프링(23)을 지지하는 걸림턱(24)을 형성하도록 되어 있으며, 이 걸림턱(24)에 지지된 반동 스프링(23)은 피스톤 헤드(14)에 의해 가압되어 압축되도록 되어 있는데, 걸림턱(24)과 피스톤 헤드(14) 사이의 후방 실린더 블록(11-2) 벽면에는 가압공(21)을 통해 내부챔버(19)에 작용하는 압력을 완충하도록 해주는 통기공(25)이 관통되어 있다.

실린더(11) 내부챔버(19)에 왕복 운동하도록 삽입된 피스톤(13)은 가압공(21)을 통해 챔버(19)에 가해진 높은 공기압에 의해 가압되어 전방 실린더 블록(11-1) 내주면을 따라 전진하도록 원통 모양으로 형성되어 있으며, 후단에 후방 실린더 블록(11-2) 내주면을 따라 안내되는 헤드(14)가 형성되어 있다. 이 헤드(14) 둘레에는 후방 실린더 블록(11-2) 내주면에 밀착되는 밀봉링(16)이 끼워져 있고, 피스톤(13) 외주면 선단에도 전방 실린더 블록(11-1) 내주면에 밀착되는 밀봉링(18)이 끼워져 있다.

또한 전방 실린더 블록(11-1)의 선단에 결합되는 한 쌍의 일방향 흡입팁(15) 및 토출팁(17)이 구비되어 있다. 이때 흡입팁(15)은 방사선원 용기(5)로부터 공급되는 액체 방사성 추적자가 실린더 내부챔버(19)로 흡입되는 일방향 통로 역할을 하며, 토출팁(17)은 실린더 내부챔버(19)에 흡입된 액체 방사성 추적자를 고압봄베 (3)로부터 전달되는 공기의 공기압에 의한 가압으로 진단 대상물(10)로 고압 토출되도록 하는 일방향 통로 역할을 한다. 이때 흡입팁(15) 및 토출팁(17)에 있어서, 액체 방사성 추적자가 흡입되는 각도와 토출되는 각도는 임의의 각도로 정할 수 있으나 서로 직각을 이루거나 또는 일직선으로 나란한 방향으로 형성되도록 함이 바람직하다. 이에 따라 흡입팁(15)과 토출팁(17)은 전체적으로 토출팁(17)과 실린더 내부챔버(19)를 연결하는 토출로(43) 도중에 흡입팁(15)의 흡입로(41)가 연결되는 액체 추적자 유동로를 형성하며, 각각 중공 몸체(31), 체크볼(33), 및 안내블록(35)을 포함하여 구성된다.

여기에서 중공 몸체(31)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 전체적으로 헤드(37)가 달린 볼트 형태로 외주면에 나사(38)가 가공되어 있으며, 중심선을 따라 헤드(37) 부분에 결합탭공(39)이, 이어서 안내블록(35)이 삽입되는 결합공(40)이 가공되며, 결합탭공(39)과 결합공(40)은 관통공(47)을 통해 연결되어 있다. 이와 같이 중공 몸체(31)의 결합공(40)에 삽입된 안내블록(35)은 중심선을 따라 액체 방사성 추적자가 유동하는 유동로(49)가 형성되어 관통공(47)과 이어져 있으며, 유동로(49)의 중간에는 체크볼(33)을 흡입로(41) 또는 토출로(43) 쪽으로 가압하도록 반동 스프링(45)을 지지하는 걸림턱(51)이 돌출되어 있고, 전후방 끝면에는 밀봉링(57, 59)이 각각 안착되는 밀봉링 시트(53, 55)가 형성되어 있다. 그리고 안내블록(35)의 유동로(49) 일단에 반동 스프링(45)에 의해 가압 지지된 체크볼(33)은 흡입팁(15) 또는 토출팁(17)으로 이어진 전방 실린더 블록(11-1)의 액체 방사성 추적자 흡입로(41) 또는 토출로(43)에 밀봉링(59)을 사이에 두고 밀착되어 피스톤(13)에 의해 발생되는 실린더 내부챔버(19)의 압력 변화에 따라 흡입로(41) 또는 토출로(43)를 일방향으로만 개폐하도록 되어 있다.

그런데 본 발명은 다른 실시예에 따른 방사성 추적자 투입기(201)는 도 4에 도시된 것처럼 흡입팁(215) 및 토출팁(217)이 동일선상에 일직선으로 대향 배열될 수 있으며, 이 때 흡입팁(215) 및 토출팁(217)은 자체의 구성은 도 3에 도시된 흡입팁(15) 및 토출팁(17)과 동일하나 실린더 내부챔버(19)와 연결되는 유로가 T자형 유로(245)로 되어 있는 차이를 가진다.

또한 도 5에 도시된 또 다른 실시예에 따른 방사성 추적자 투입기(301)는 흡입팁(315) 및 토출팁(317)의 볼트형 중공 몸체(331)가 헤드(337) 부분에 도 3에 도시된 중공 몸체(31)와 같이 결합탭공(39)이 가공되는 대신 결합탭봉(339)이 돌출되어 있는 차이점을 제외하면 도 2에 도시된 방사성 추적자 투입기(1)와 동일한 구성을 가진다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기압을 이용한 원거리 액체 방사성 추적자 투입장치(1)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1에서 체크밸브(9)가 폐쇄되면 고압봄베(3)로부터 방사성 추적자 투입기(7)로 전달되는 고압의 공기압이 차단되면서 도 2에 도시된 실린더 내부챔버(19)의 피스톤(13)이 스프링(23) 반발력에 의해 후사점까지 밀려 나간다.

이때 전방 실린더 블록(11-1) 쪽의 챔버(19)에 부압이 발생되면서 일방향 흡입팁(15)의 체크볼(33)이 반동 스프링(45)을 가압하면서 유동로(49)를 개방하게 되 고, 이에 따라 방사선원 용기(5)로부터 공급된 액체 방사성 추적자가 내부챔버(19) 안으로 흡입된다.

그리고 체크밸브(9)가 개방되면 고압봄베(3)로부터 고압의 공기압이 방사성 추적자 투입기(7)로 전달되어 가압공(21)을 통해 내부챔버(19)의 피스톤(13)의 후면에 작용한다. 이에 따라 피스톤(13)은 스프링(23)을 누르며 도 2에 도시된 전사점까지 급격히 이동하면서 내부챔버(19)에 충진되어 있던 액체 방사성 추적자를 가압하게 되고 이 때 발생된 압력으로 인해 토출팁(17)의 체크볼(33)이 스프링(45)을 누르며 개방되어 가압된 추적자를 임펄스 형태로 진단 대상물(10)에 투입하게 된다.

이렇게 해서 일련의 액체 방사성 추적자 투입과정이 종료되며, 체크밸브(9)가 개폐를 반복함에 따라 방사성 추적자 투입기(7)에 의한 추적자의 임펄스 투입이 계속된다.

이상에서와 같은 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하며, 본 발명의 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

상기와 같이 구비된 본 발명의 공기압을 이용한 원거리 액체 방사성 추적자 투입장치에 의하면, 원거리에서 고압봄베의 체크밸브를 개폐하는 것만으로 투입기를 통해 진단 대상물에 추적자를 투입할 수 있으므로 작업자의 방사선 피폭 위험성 및 작업시간을 대폭 경감시킬 수 있게 되며 더욱이, 추적자를 임펄스 주입할 수 있게 되므로 추적자에 의한 진단 정확도를 높일 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 투입장치는 특히 폐수 처리시설의 슬러지 처리장치(digester) 진단 시 효과적으로 이용되는 등, 환경 및 공업시설의 진단기술에 널리 상용화될 수 있다.

Claims

체크밸브(9)에 의해 개폐되는 고압 봄베(3), 추적자로 사용되는 액체 방사선원이 저장된 방사선원 용기(5), 및 상기 고압 봄베(3)로부터 공급되는 고압의 공기압을 이용해 상기 방사선원 용기(5)로부터 공급된 추적자를 진단 대상물(10)에 투입하는 방사성 추적자 투입기(7)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.
제 1항에 있어서,

상기 방사성 추적자 투입기(7)는 몸체를 이루며 내부챔버(19) 후단에 가압공(21)이 형성된 실린더(11-1,11-2), 상기 실린더(11-1,11-2) 내부챔버(19)에 반동 스프링(23)으로 지지되어 상기 방사선원 용기(5)로부터 액체 방사성 추적자를 흡입하여 상기 진단 대상물(10)로 고압 토출하는 피스톤(13)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.
제 2항에 있어서,

상기 방사성 추적자 투입기(7)는 상기 방사선원 용기(5)로부터 공급되는 액체 방사성 추적자가 상기 피스톤(13) 후퇴 시 발생된 부압에 의해 상기 내부챔버 (19)로 흡입되는 일방향 흡입팁, 및 상기 내부챔버(19)의 액체 방사성 추적자가 상기 피스톤(13) 전진 시 발생된 고압에 의해 상기 진단 대상물(10)로 토출되는 일방향 토출팁을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.
제 3항에 있어서,

상기 흡입팁 및 토출팁은 직각으로 배열되어 상기 토출팁과 상기 내부챔버(19)를 연결하는 토출로(43) 도중에 상기 흡입팁의 흡입로(41)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.
제 3항에 있어서,

상기 흡입팁 및 토출팁은 일직선으로 대향 배열되어 T자형 유로(245)에 의해 상기 내부챔버(19)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.
제 3항에 있어서,

상기 흡입팁 및 토출팁은 헤드(337)에 결합탭봉(339)이 돌출된 볼트 형태의 중공 몸체(331)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 일방향 흡입팁 및 토출팁은 헤드(37)에 결합탭공(39)이 가공된 볼트 형태의 중공 몸체(31), 상기 흡입팁 또는 토출팁으로 이어진 상기 실린더(11-1)의 액체 방사성 추적자 흡입로(41) 또는 토출로(43)를 각각 개폐하도록 상기 중공 몸체(31) 내에 설치된 체크볼(33), 및 상기 체크볼(33)을 안내하면서 반동 스프링(45)에 의해 상기 흡입로(41) 또는 토출로(43) 쪽으로 가압하도록 상기 중공 몸체(31) 내에 삽입된 안내블록(35)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 방사성 추적자 투입장치.