본 논문에서는 중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및 분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다. 제안하는 시스템은 감마선/엑스선 센서부, 중성자 센서부, 주제어 임베디드 시스템부, 전용 디스플레이 장치 및 GUI부, 원격 UI부 등으로 구성된다. 감마선/엑스선 센서부는 NaI(Tl) Scintillation Detector를 사용하여 저준위의 감마선 및 엑스선을 측정한다. 중성자 센서부는 Proportional Counter Detector(저준위 중성자)와 Ion Chamber Type Detector(고준위 중성자)를 사용하여 중성자를 측정한다. 주제어 임베디드 시스템부는 방사선을 검출하여 초단위로 샘플링하고 누적된 펄스 및 전류값에 대한 방사선량으로 변환한다. 전용 디스플레이 장치 및 GUI부는 방사선 측정 결과와 변환된 방사선량 및 방사능량 측정 수치를 출력하고, 사용자에게 제어 조건 설정 및 검출부에 대한 캘리브레이션 기능을 제공한다. 원격 UI부는 측정된 값들을 취합, 저장하여 원격 감시 시스템에 전달한다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과는 중성자 검출부는 ${\pm}8.2%$ 이하의 측정 불확도가 측정되었고, 감마선, 엑스선 검출부는 7.5%이하의 불확도가 측정되어 국제 표준인 ${\pm}15%$ 이하에서 정상동작 됨이 확인되었다.
본 논문에서는 중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및 분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다. 제안하는 시스템은 감마선/엑스선 센서부, 중성자 센서부, 주제어 임베디드 시스템부, 전용 디스플레이 장치 및 GUI부, 원격 UI부 등으로 구성된다. 감마선/엑스선 센서부는 NaI(Tl) Scintillation Detector를 사용하여 저준위의 감마선 및 엑스선을 측정한다. 중성자 센서부는 Proportional Counter Detector(저준위 중성자)와 Ion Chamber Type Detector(고준위 중성자)를 사용하여 중성자를 측정한다. 주제어 임베디드 시스템부는 방사선을 검출하여 초단위로 샘플링하고 누적된 펄스 및 전류값에 대한 방사선량으로 변환한다. 전용 디스플레이 장치 및 GUI부는 방사선 측정 결과와 변환된 방사선량 및 방사능량 측정 수치를 출력하고, 사용자에게 제어 조건 설정 및 검출부에 대한 캘리브레이션 기능을 제공한다. 원격 UI부는 측정된 값들을 취합, 저장하여 원격 감시 시스템에 전달한다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과는 중성자 검출부는 ${\pm}8.2%$ 이하의 측정 불확도가 측정되었고, 감마선, 엑스선 검출부는 7.5%이하의 불확도가 측정되어 국제 표준인 ${\pm}15%$ 이하에서 정상동작 됨이 확인되었다.
In this paper, we propose an integrated control system that measures neutrons, gamma ray, and x-ray. The proposed system is able to monitor and control the data measured and analyzed on the remote or network, and can monitor and control the status of each part of the system remotely without remote c...
In this paper, we propose an integrated control system that measures neutrons, gamma ray, and x-ray. The proposed system is able to monitor and control the data measured and analyzed on the remote or network, and can monitor and control the status of each part of the system remotely without remote control. The proposed system consists of a gamma ray/x-ray sensor part, a neutron sensor part, a main control embedded system part, a dedicated display device and GUI part, and a remote UI part. The gamma ray/x-ray sensor part measures gamma ray and x-ray of low level by using NaI(Tl) scintillation detector. The neutron sensor part measures neutrons using Proportional Counter Detector(low-level neutron) and Ion Chamber Type Detector(high-level neutron). The main control embedded system part detects radiation, samples it in seconds, and converts it into radiation dose for accumulated pulse and current values. The dedicated display device and the GUI part output the radiation measurement result and the converted radiation amount and radiation amount measurement value and provide the user with the control condition setting and the calibration function for the detection part. The remote UI unit collects and stores the measured values and transmits them to the remote monitoring system. In order to evaluate the performance of the proposed system, the measurement uncertainty of the neutron detector was measured to less than ${\pm}8.2%$ and the gamma ray and x-ray detector had the uncertainty of less than 7.5%. It was confirmed that the normal operation was not less than ${\pm}15$ percent of the international standard.
In this paper, we propose an integrated control system that measures neutrons, gamma ray, and x-ray. The proposed system is able to monitor and control the data measured and analyzed on the remote or network, and can monitor and control the status of each part of the system remotely without remote control. The proposed system consists of a gamma ray/x-ray sensor part, a neutron sensor part, a main control embedded system part, a dedicated display device and GUI part, and a remote UI part. The gamma ray/x-ray sensor part measures gamma ray and x-ray of low level by using NaI(Tl) scintillation detector. The neutron sensor part measures neutrons using Proportional Counter Detector(low-level neutron) and Ion Chamber Type Detector(high-level neutron). The main control embedded system part detects radiation, samples it in seconds, and converts it into radiation dose for accumulated pulse and current values. The dedicated display device and the GUI part output the radiation measurement result and the converted radiation amount and radiation amount measurement value and provide the user with the control condition setting and the calibration function for the detection part. The remote UI unit collects and stores the measured values and transmits them to the remote monitoring system. In order to evaluate the performance of the proposed system, the measurement uncertainty of the neutron detector was measured to less than ${\pm}8.2%$ and the gamma ray and x-ray detector had the uncertainty of less than 7.5%. It was confirmed that the normal operation was not less than ${\pm}15$ percent of the international standard.
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문제 정의
본 논문에서는 중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및 분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다.
제안 방법
HDPE(High Density Poly Ethylene)를 통하여 감속된 저준위 중성자가 He-3 Proportional Counter Detector에서 검출되어 출력되는 전하를 처리한다. 그림 5는 Proportional Counter Detector부의 전체구성도를 나타낸다[5].
본 논문에서 제안하는 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템의 전체적인 시스템의 구조는 그림 1과 같이 감마선/엑스선 센서부, 중성자 센서부, 주제어 임베디드 시스템부, 전용 디스플레이 장치 및 GUI부, 원격 UI부 등으로 구성된다.
본 논문에서 제안한 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템의 성능을 평가하기 위하여 중성자 검출부와 감마선, 엑스선 검출부에 대해 공인시험기관의 장비를 사용하여 방사선 값을 측정하였다. 중성자 검출부는 0.
중성자 검출부는 0.1μSv/h ~100mSv/h 범위에 대해 측정 불확도를 측정 하였고, 감마선, 엑스선 검출부는 0.01μSv/h ~ 500μSv/h범위에 대해 측정 불확도를 측정하였다.
현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시/관리할 수 있도록 하여서, 위험 상황이 발생했을 때 원격지에서 즉각 상황을 파악할 수 있도록 한다
성능/효과
그러나 대다수의 측정 장비들이 고가의 수입 장비들이어서 측정 장비 기술의 국산화 필요성이 크게 대두되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서 제안하는 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템은 해외에서 대다수 수입에 의존하고 있는 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 장치의 국산화를 통한 기술 확보를 할 수 있다. 또한, 다양한 방식의 방사선 측정 센서에 대한 측정, 모니터링 솔루션 확보할 수가 있게 된다.
실험 결과 표 1과 같이 중성자 검출부에 대해 ±8.2%의 불확도가 측정되었고, 감마선, 엑스선 검출부에 대해 ±7.5%의 불확도가 측정되었다.
본 논문에서는 중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및 분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다. 제안된 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템은 해외에서 대다수 수입에 의존하고 있는 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정장치의 국산화를 통한기술 확보를 할 수 있으며, 다양한 방식의 방사선측정센서에 대한 측정, 모니터링 솔루션 확보할 수가 있으리라 기대된다.
제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 중성자 검출부는 ±8.2% 이하의 측정 불확도가 측정되었고, 감마선, 엑스선 검출부는 7.5%이하의 불확도가 측정되어 국제 표준인 ±15% 이하에서 정상동작 됨이 확인되었다.
후속연구
제안된 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및 분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다. 제안된 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템은 해외에서 대다수 수입에 의존하고 있는 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정장치의 국산화를 통한기술 확보를 할 수 있으며, 다양한 방식의 방사선측정센서에 대한 측정, 모니터링 솔루션 확보할 수가 있으리라 기대된다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 중성자 검출부는 ±8.
5%이하의 불확도가 측정되어 국제 표준인 ±15% 이하에서 정상동작 됨이 확인되었다. 향후 연구과제로는 센서부 측정 회로의 안정화 및 측정 불확도를 더욱 낮추는 방법에 대한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템의 장점은?
본 논문에서는 중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다. 제안된 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템은 해외에서 대다수 수입에 의존하고 있는 중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정장치의 국산화를 통한기술 확보를 할 수 있으며, 다양한 방식의 방사선측정센서에 대한 측정, 모니터링 솔루션 확보할수가 있으리라 기대된다.
감마선/엑스선 센서부란?
감마선/엑스선 센서부는 NaI(TI) Scintillation Detector를 사용하여 감마선 및 엑스선을 측정할 수 있는 제어회로이다[3]. 감마선/엑스선 센서부는 그림 2와 같이 방사선 측정부와 주제어 임베디드 시스템부로 구성된다.
전용 디스플레이 장치는 어떻게 구성되는가?
전용 디스플레이 장치는 디스플레이 및 화면 조작을 담당하는 디스플레이 보드(Windows-CE with 8인치 LCD)와 통신, 전원제어, 알람제어, 온도제어를 담당하는 통신/제어보드로 구성된다. 외부 전원은220VAC -> DC 57V인 SMPS가 담당하고, 57V는 센서 포트에 연결되는 4채널의 센서 모듈에 PoE 공급전원으로 사용된다.
참고문헌 (6)
Chang-Gyu.Kim, "Measurement dose of dental panoramagraphy using a radiophotolumine scent glass rod detector," Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, vol.12, no.6, pp.2624-2628, 2011. DOI : 10.5762/KAIS.2011.12.6.2624
Campbell et al, "Full-time, eye-safe cloud and aerosol lidar observation at atmospheric radiation measurement program sites: Instruments and data processing," Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, vol.19, no.4, pp.431-442, 2002. DOI:10.1175/1520-0426(2002)019 2.0.CO;2
Hausser et al, "The prompt response of bismuth germanate and NaI (Tl) scintillation detectors to fast neutrons," Nuclear Instrume nts and Methods in Physics Research, vol.213, no.2-3, pp.301-309, 1983.
Kyeong-Uk Jang et al, "A Study On Hardware Design for High Speed High Precision Neutron Measurement," j.inst.Korean.electr.electron.eng, vol.20, no.1, pp. 61-67, 2016. DOI:10.1016/0167-5087(83)90423-4
Howard et al, "The use of an imaging proportional counter in macromolecular crystallography," Journal of applied crystallography, vol.20, no.5, pp.383-387, 1987. DOI:10.1107/S0021889887086436
Lytle et al, "Measurement of soft X-ray absorption spectra with a fluorescent ion chamber detector," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol.226, no.2-3, pp.542-548, 1984 DOI:10.1016/0168-9002(84)90077-9
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