자연 발생 방사성 물질(NORM) 및 기타 약한 방사체에 대한 확장 가능한 광섬유 프로브 측량기

Sep 01, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11918(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

우리는 자연 발생 방사성 물질(NORM)과 관련된 산업에서 사용하고 다른 약한 방사선 방출체를 감지해야 하는 산업을 지원하기 위해 방사선 발광 기반 측량기를 개발했습니다. 시스템의 기능은 현재 사용되고 있는 휴대용 측량 측정기의 특정 단점에 직면합니다. 이 장치는 폴리머 광섬유 도파관을 통해 LYSO:Ce 신틸레이터와 광검출기를 결합하여 배관, 분리기, 밸브 및 기타 구성 요소 내에서 "본질적으로 안전한" 검사를 허용합니다. 작은 직경의 광섬유 프로브는 전기적으로 수동적이며 전자기 간섭에 영향을 받지 않으며 화학적으로 불활성입니다. 판독 회로는 SiPM(실리콘 광전자 증배관) 감지 회로와 LCD 디스플레이에 연결된 마이크로프로세서 회로를 수용하는 휴대용 케이스 내에 완전히 통합되어 있습니다. 15m 길이의 유연한 PMMA 광섬유 도파관은 LYSO:Ce 신틸레이터를 유지하는 ABS 플라스틱 프로브에 맞대기 결합됩니다. 초기 테스트에는 실험실 기반 혼합 감마선 소스의 사용이 포함되었으며 측정은 기존 GM 측량계와 함께 수행되었습니다. 오염 제거 시설에서 NORM 선원을 통한 특성화는 선량률 범위 0.10~28 µSv h−1(R-제곱 0.966)을 포괄하고 Cs- 사용에서 입증된 것처럼 80 µSv/h까지 확장되는 유용한 감도를 보여주었습니다. 137 소스. 이 시스템은 접근하기 어려운 위치, 특히 배경에 가까운 값까지 낮은 방사선 수준에서 방출되는 방사선원의 방사능을 탐지하기 위한 효과적인 도구를 제공하는 것으로 나타났습니다.

배경 이상의 방사선 수준 결정에 대한 필요성은 특히 추출 및 관련 하류 산업과 관련하여 잘 문서화되어 있으며, 자연 발생 방사성 물질(소위 NORM 영향 매체)을 건강과 환경을 적절히 고려하여 취급할 것을 요구합니다. 안전, 폐기물 발생 최소화, 폐기된 NORM 영향 매체의 재사용. 이러한 문제는 석유 및 가스(O&G) 산업, 광물 선광 산업, 고철 처리 및 수출용 자재 등에서 직면하고 있습니다. 더욱이, 보안의 맥락에서 다양한 이유로 약한 수준에서만 방출될 수 있는 의인화된 광원을 탐지하는 데 있어 보다 다양한 기능이 필요합니다. 두 분야 모두에서, 특히 정리 목적을 위해 접근하기 어려운 위치 내에서 결정을 내려야 할 수도 있으며, 이는 현재 작업이 직면하고자 하는 주제입니다. 업스트림 O&G 사업의 방사성 폐기물은 슬러지와 스케일로 나타납니다. 다양한 구성품의 내부 부분에서 발견되는 NORM의 검출은 관련된 품목의 모양과 크기(종종 내경이 제한된 파이프의 굴곡 포함), 접근하기 어려운 위치, 부품의 크기로 인해 복잡해질 수 있습니다. 길이는 약 15m 이상입니다. 시스템과 원자재에 대한 안전하고 정기적인 모니터링이 필수적입니다.

본 연구에서 집중적으로 다루게 될 문제인 자연 발생 방사성 물질(NORM)에 대한 파이프 검사를 수행할 때 방사능의 존재 여부를 판단하는 것은 상당히 필요한 문제입니다. 이는 법적 요구 사항과 필요한 정확도 수준에 따라 배경에 가까운 방출 수준에 대해 수행되어야 할 수도 있습니다. 긴 길이의 배관, 분리기, 시추공, 흐름 제한 구성 요소, 균열 및 기타 좁은 공간 위치를 확인해야 할 수도 있습니다. 검사 시스템은 견고해야 하며, 수성 및 기타 유사한 환경은 물론 폭발성 가스가 있는 환경에서도 감지 시스템이 작동할 수 있어야 합니다. 업스트림 석유 및 가스 산업과 기타 추출 및 선광 산업에서도 일반적으로 접근하기 어려운 곳에서 NORM이 발견되는 경우가 많습니다. 대량의 영향을 받는 물질이 관련된 상황에서 이러한 물질을 사용하여 작업하면 작업자에게 잠재적인 위험이 발생할 수 있습니다. 또한, 영향을 받은 매체를 폐기하는 것이 어려워질 수 있으며, 검출 가능한 방사능이 없는 것으로 검증된 고철을 재활용해야 합니다. 따라서 낮은 수준의 방사선 측정은 특히 시설 해체, 검사 대상 물질의 재사용 또는 용도 변경 등 영향을 받는 산업에 중요해졌습니다. 현재 대부분의 상업용 방사선 측정 장치는 본질적으로 안전하지 않고, 원격 측정이 불가능하고, 수성 환경에서의 작업이 허용되지 않으며, 약한 X선 또는 감마선 방출만 초래하는 방사능 측정에 덜 효과적입니다. 더 강력한 베타 성분(예: 지원되지 않는 Pb-210)의 가능성이 있다고 하더라도 이러한 상황에서 배관이나 기타 차폐에 대해 외부에서 측정한 결과 단거리 베타 방출(공기 중 수십 cm에 해당)을 감지하지 못할 수도 있습니다. ).