Development of Neutron, Gamma ray, X-ray Radiation Measurement and Integrated Control System

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.

중성자, 감마선, 엑스선 방사선 측정 및 통합 제어 시스템 개발

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.