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Lead Glass (연유리 / 납유리)
Radiation Shielding Window1.jpg


- 방사선 차폐창의 기본설계
차폐창(Shielding Window)은 기본적으로 핫셀(Hot Cell) 벽 두께에 상응하는 방사선 차폐능력을 제공하면서 상의 일그러짐 없이 선명한 투시도를 제공해야 합니다.

- 차폐창의 구성

1. 차폐창의 광학적 부분
하나 또는 여러 개의 특수 유리 블록으로 이루어지는 차폐창은 다음과 같은 요소(성분)로 이루어져 있습니다.
- 감마선 차폐를 위한 납
- 내방사선 기능 강화를 위한 산화세륨(Cerium Oxide CeO2)
- 중성자 차폐를 위한 경(輕) 원소

2. 상(像)맺힘(Reflection)
연유리는 비중이 높아 유리 표면에 작업자의 상이 맺히는 거울현상(mirror effect)이 발생하며, 이것은 작업에 지장을 주는요소입니다. 연유리 블록을 접착제 또는 광물성기름을 이용하여 접착하거나, 연유리 블록 표면에 특수 처리를 하여 표면에 상이 맺히는 현상을 최소화 합니다.  이러한 노력으로 상 맺힘 현상을 완전히 없앨 수는 없으나, 연유리의 품질을 결정하는 요소 중의 하나이기도 합니다.

3. 하우징(Housing)
하우징은 선철(Cast Iron, ISO R 185 또는 동급), 강철(Steel, SR 235 JR 또는 동급) 또는 스테인리스스틸(Stainless Steel, STS304 또는 동급) 재질로 제작하며, 연유리 블록을 결속하고 설치작업이 안전하게 이루어지도록 합니다.  건조 통로 및 기타 부속품이 포함됩니다.
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4. 월라이너(Wall Liner)
월라이너는 핫셀 벽을 콘크리트로 제작할 때 차폐창 장착을 위한 공간 확보를 위하여 콘크리트 타설 작업 전에 삽입하는 장치입니다. 
선철, 강철, 스테인리스 스틸 등의 재질로 제작하며 다음과 같은 부수 장치가 포함됩니다.
- 콘크리트 타설 및 양생 과정에서의 하중을 견디기 위한 보강장치
- 타설 과정에서 콘크리트를 골고루 분포하도록 하는 공기배출 환기구멍
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알파글라스.jpg

  5. 알파글라스(Alpha Glass)

알파글라스는 원격조정기(Manipulator) 오작동에 의해 연유리가 훼손되는 것을  방지하고, 셀의 공기 차단을 위해 장치 됩니다. 흑화현상*(Browning)을 방지할 수 있는 붕규산유리(borosilicate glass)와 스테인리스 스틸 프레임을 이용하여 제작  합니다. 
흑화현상*(browning) : 방사선 전리작용에 의해 연유리가 검게 변하는 현상
내 방사선 재질로 제작한 가스킷 (Gaskets)을 장착하면 공기 차단능력을 강화할 수 있으며, 알파글라스 전면에 방충망 또는 향후 필요할 경우 교체 가능 한 폴리카보네이트(Polycarbonate) 판을 배치하여 충격 방지 기능을 보강할 수 있습니다.


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  6. 건조(Desiccant)

  차폐 창을 최적의 상태로 유지하기 위해서는 연유리 표면을 습기로부터 보호하는 것이 필요합니다.  
  적절한 습기 방지가 이루어지지 않으면 연유리에 안개현상이 발생하기도 합니다.
  이를 위해 건조실(desiccant chamber), 질소제거 시설 등이 차폐 창에 추가될 수 있습니다.



7. 내진(Seismic Restraints)
지진이 발생했을 때, 연유리가 하우징에서 이탈하거나, 하우징이 라이너에서 이탈하지 않도록 차폐 창 구조를 보강하는 장치가 필요합니다.  내진의 기준은 현지의 내진설계 지침에 따릅니다.
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8. 창틀 (Cover Frame)
차폐 창 설치 후, 최종적으로 커버 프레임이 설치됩니다. 
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차폐 창의 기능

1. 차폐 (Shielding)

차폐 창은 차폐 벽과 같거나 그 이상의 차폐성능을 제공할 수 있도록 설계되며,   감마와 중성자에 대한 차폐 능력과 함께 적절한 사용 연한을 보장합니다.  일반적으로 차폐 유리(연 유리)의 비중(밀도)은 차폐 벽으로 사용되는 콘크리트 보다는 크고, 납 보다는 작습니다.  따라서 차폐 벽의 재질이 콘크리트일 경우에 차폐 창의 두께는 차폐 벽보다 얇아 지게 되므로 시야 확보를 위해 핫사이드(Hot Side) 콘크리트 벽면에 일정한 경사면을 만듭니다.  이 때, 경사면으로 인해 감소된 콘크리트 차폐 벽의 차폐를 보상하기 위하여 라이너 내부에 철판 또는 납판으로 만든 보강재를 삽입합니다. 반면 차폐 벽의 재질이 납 이나 그 밖의 금속 재질일 경우에는 차폐창 두께가 차폐 벽보다 두꺼워지며 외부로 돌출하게 됩니다.  이때에는 차폐의 지속성을 위해 돌출 된 연유리 부분을 납이나 선철 등으로 감싸서 보완합니다.

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2. 내방사선 (Radiation Resistance)

방사선 노출은 유리에 영향을 미쳐서 유리의 색이 검게 변하거나, 정전기 전하를 띄게 만듭니다.  
따라서 차폐 창은 핫사이드와 콜드 사이드에 적절한 종류의 유리를 순차적으로 배치합니다.  
핫사이드 방면에는 내방사선 능력이 뛰어난 산화세륨글라스를 전면에 배치하게 됩니다.
유리의 조합 및 배치가 적절히 이루어질 경우, 차폐 창의 사용 연한은 40년 이상입니다.


3. 유전체방전(Dielectric Discharge)

유전체방사에 의해 클랙이 발생한 연유리
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4. 광투과 (Light Transmission)

차폐 창은 다음과 같은 이유에서 광 투과가 최적화되어야 합니다.
- 표면반사(Reflection Surface)는 작업자의 활동에 안 좋은 영향을 주므로 최소화 합니다.
- 광투과율이 좋으면 조명에 의한 열 발생을 줄일 수 있고, 환기량을 줄일 수 있으며, HEPA 필터의 크기를 줄일 수  있습니다.

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  5. 시야각 (Viewing Angle)

  차폐 창은 기본적으로 셀 내부를 관망하기 위한 설비이므로, 작업자의 시야 범위를 규정하는 시야각도가 매우 중요합니다.  시야각도는 다음과 같이 두 가지로 구분합니다.
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- 기본시야(Primary Angles) 
운영자 눈높이가 통상의 관측위치(통상 차폐장의 중심축)에 있을 때의 시야각도 눈이 창에 가까울수록 시야각도는 넓어집니다.
원격조정기를 이용할 경우, 운전자의 눈과 창 사이   에 최소한의 이격이 필요합니다.
대형 원격조정기의 경우 350~400mm, 소형 (집게형) 원격조정기의 경우   150mm가 필요합니다. 

- 확장시야(Secondary Angles) 또는 최대시야
눈의 위치를 창의 중심 축에서 주변부로 이동하면 더 넓은 범위를 관측할 수 있습니다. 그러나 확장시야는 15도 미만이 될 수 없습니다.  그 미만의 각도에서는 상이 일그러지고 표면반사가 매우 커지기 때문입니다.
필요 이상의 시야각을 갖는 것은 연유리의 사이즈(가로 및 세로)가 필요이상 크다는 것을 의미하며, 고객에게 불필요한 부담을 주게 됩니다.  
연 유리는 매우 고가이므로 고객은 이에 대해 매우 민감합니다.





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