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내방사선 원전센서 공통 신호처리 모듈 설계
A design of radiation hardened common signal processing module for sensors in NPP 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.19 no.6, 2015년, pp.1405 - 1410  

이남호 (Korea Atomic Energy Research Institute) ,  황영관 (Korea Atomic Energy Research Institute) ,  김종열 (Korea Atomic Energy Research Institute) ,  이승민 (Department of Electric, Electronic & Communication Engineering Education College, Chungnam National University)

초록
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본 연구에서는 정상 운전이나 사고 시 발생되는 고방사선 환경에서 다양한 센서에 공통적으로 사용할 수 있는 내방사선 센서 신호처리 모듈을 설계하였다. 개발한 초기 모듈은 센서의 저항(R)과 정전용량(C) 값의 변화를 입력으로 받아 PWM 신호 변조방식으로 처리하도록 설계되었다. 이 모듈은 총 약 12 kGy 방사선 평가시험에서 Full-Scale 대비 ±10 % 오차범위를 가지고 있었다. 오차 발생의 주요 원인은 방사선 피폭량의 증가에 따른 공통회로 내 스위칭 소자의 열화와 이로 인한 펄스폭 변조회로의 듀티 비 증가로 분석되었다. 이 분석결과를 반영한 방사선 내성강화를 위해 방사선에 의한 특성변화를 상쇄하는 회로를 추가하여 재설계하였고, 20.7 kGy 범위의 TID 시험에서 Full-scale 대비 5% 이하 오차로 개선결과를 얻었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study we designed the radiation-hardened sensor signal processing modules that can be commonly used for a variety of sensors during normal operation and even in high-radiation environments caused by an accident. First development module was designed to receive the change of the R and C value...

주제어

#내방사선 센서회로   #방사선 실험   #공통회로   #총이온화선량  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 방사선 피폭에 의한 트랜스미터 회로의 내방사선 성능저하 문제를 해결하는 새로운 방법으로 트랜지스터의 방사선 조사에 따른 전기적 특성 변화를 최소화하는 방안을 연구하였다. 이 방법은 방사선 영향으로 인한 출력전류의 변화를 저감시키는 보상회로(Stub 회로)를 추가함으로서 기존 전자소자의 대체없이 내방사선 준위를 향상시키는 기법으로COTS(Commercial off the shelf)를 이용하는 전자장비내방사화에 큰 장점을 지니고 있다.
  • 본 연구에서는 원전 고준위 방사선 환경용 센서 및 전자회로의 내방사선화를 위해 먼저 원전 현장의 센서 설치 및 운용상황 분석을 통해서 다양한 센서에 공통으로 적용할 수 있는 공통 신호처리회로를 설계하고, 다음 단계로 공통회로를 내방사화함으로서 원전 센서회로의 내방사화 목표를 달성하고자 시도하였다.
  • 본 연구에서는 원전 원자로 구역 고준위 방사선 환경에서 공정 계측에 사용되는 다양한 센서에 적용할 수 있는 내방사선 원전센서 공통 신호처리 모듈을 설계하였다. 방사선 내성을 가진 트랜지스터로 구성된 소형의 모듈은 원전 센서의 공통적인 특징인 R과 C의 변화를 입력으로 받아 PWM 변조방식으로 정밀한 신호처리가 가능하여 다양한 공정 계측센서에 적용이 용이한 것이 특징이다.
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참고문헌 (9)

  1. Holmes-Siedles, Radiation-induced ionization effects in solids a review of research problem, Proceeding of the IEEE, 62, 1196-1207, 1974) 

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  2. S.M, Sze, Physics of Semiconductor Devices, Wiley, New York, 1981. 

  3. Messenger, A., The effects of radiation on electronic systems, New York, Van Norstrand Reinhold Company, 1986. 

  4. Ricketts, Fundamentals of Nuclear Hardening of Electronic Equipment, Florida.: Robert E. Krieger Publishing Company, 1986. 

  5. Dressendorfer, M., Ionizing radiation effects in mos devices and circuits, New York, John Wiley & Sons, 1989. 

  6. George C. Messenger, Milton S. Ash, The Effects of Radiation on Electronics System, 1992. 

  7. Department of Defense, Test method standard microcircuit(MIL-STD-883G), 2006. 

  8. Andrew, L., Handbook of radiation effects, New York.: Oxford University Press, 1993. 

  9. Raymond, J.P., "Generalized Model Analysis of Ionizing Radiation Effects in Semiconductor Devices," IEEE Transactions on Nuclear Science, NS-12, pp. 55., 1965. 

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