보온재파이프 라인의 두께 측정용 감마선 어레이 검출기 제작 한국 자원 연구소 김기동, 홍완, 김영석, 양태건 한국 기계 연구원 조경식, 장지훈.

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1 보온재파이프 라인의 두께 측정용 감마선 어레이 검출기 제작 한국 자원 연구소 김기동, 홍완, 김영석, 양태건 한국 기계 연구원 조경식, 장지훈

2 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials o 설비산업 ( 정유 및 석유 ) 에서 고온 고압 공정에 놓인 배관 의 부식 및 침식 정도를 확인 o 보온재 재사용으로 인한 환경 오염 방지 o 초음파 및 필름 건판분석법의 시간 및 공간의 효율 개선 연구의 필요성 및 효과

3 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 두께 측정 원리 o 물질두께에 따른 방사선 투과 세기를 전압으로 전환하여 측정함

4 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 섬광체의 특성 비교 BGOCsI(Tl)CsI(Na)CsICdWO 4 Density[g/cm3]7.134.51 7.9 Cleavage planenone Hardness52224-4.5 Hygroscopicnoslightlyyesslightlyno 방출파장 [nm] 480550420315470/540 방출파장에서 굴절율 2.151.791.841.952.2-2.3 초기 섬광 붕괴 시간 [ns] 30010.630.01620/5 Afterglow(after3ms)[%]0.0050.5-500.5-5.0 -0.1 Light yield[photons/MeVg]8-10x10 3 52-56x10 3 38-44x10 3 2x10 3 1.2-1.5x10 3 Photoelectron yield[%of NaI] (for g-rays)15-2045854-625-30 방사선 손상 시작점 [rad] 10 2 -10 3 >10 5 10 6

5 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 광다이오드의 특성 비교 S3590-8S3071S5668-1S1337-1010BR Window materialresinborosilicateresin packageceramicTo-8ceramic Active area [mm]10 x 10Dia.5.01.175x2(16)10 x10 대응파장영역 [nm] 320-1100320-1060320-1100 Photo sensitivity[A/w]at480nm0.30.280.290.3 Dark current[nA] : Max6100.010.2 Terminal Capacity[pF]s=1MHz4818300350 NEP(w/Hz 0.5 )3.8x10-14 (70V) 2.1x10-14 (24V) 4.0x10-15 (10mV) 1.5 x 10-14 Absolute max.ratings[RVM]1005015

6 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 감마선 어레이 검출기 구성 2.85 mm 8.5 mm photo diode 1.175 mm x 2.0 mm pitch : 0.4 mm crystal : BGO 5 directions : < 0.15 mm white reflectors 6 directions : polishiing 2.1 mm 8 개 BGO 섬광체 5 면 Al 2 O 3 로 coating S5668-1photodiode MC nylon 을 이용한 housing Resin 을 이용한 고정점 형성 광다이오드 섬광체

7 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 전치 증폭기 및 주증폭기 회로 전치증폭도 : 12,000 배 OP Amp 111A 이용 주 증폭도 : 최대 252 배 OP Amp LM3140 이용

8 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 전치증폭기와 주증폭기 8 개의 전치증폭기 8 개의 주 증폭기 및 전원 공급 장치 8 개어레이 검출기 OPA111 주증폭기전원공급장치

9 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials Data acquisition card 특성 NuDAQ 사의 8112PG card 이용 12 bit input resolution 100 kHz sampling rate Software VB 이용 data taking program 구성 digital out 이용 : 수송 모타 조정

10 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 검출기 시험용 측정 장치도 감마선 선원 : 137 Cs 500 mCi Stainless steel of 5 mm thickness 선원과 검출기까지의 거리 : 4cm step motor 이용 step motor controller : pulse mode

11 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 평판 측정 결과 본 실험에서 제작된 감마선 어레이 검츨기 및 검출시스 템을 이용하여 5 mm 스테인 레스 스틸판에 각종 결함을 만들어 그 결함의 위치를 측정하여 본 결과 각 결함의 위치점 및 결함 두께에 따른 전압 변화를 측정할 수 있었 다.

12 Korea Institutes of Geology, Mining and Materials 결 론결 론 부식으로 인한 파이프라인의 두께 감소를 보온재 제거 없이 측정할 수 있는 시스템 개발의 일환으로 광다이오드를 이용한 소형 감마선 어레이 검출기 제작이 이루어져, 시험적인 측정이 수행되었다. 검출기의 검출 감도는 방사선원 Ir-192 10Ci 를 사용할 때 0.2 mm 정도의 두께 감소를 측정 할 수 있고, 분 당 0.6 m 의 이동 속도로 측정될 수 있을 것으로 생각된다. 현재 파이프라인의 두께 측정을 위한 검출시스템이 제작 중에 있다.