The Development of a Multi-Purpose Irradiator and the Characteristic of Dose Distribution

Abstract

The design, construction and performance test of a convenient multi-purpose irradiator is described. A multi-purpose irradiator using Cesium-137 has been developed for studies of low dose radiation effects in biology and for calibration of Thermo Luminescent dosimeter(TLD). During the operation, three rods of radioactive material which are 10cm in length revolve 180 degrees and irradiate biological samples, or TLD, and return to their shielded position, after the programmed time. A programmable Logic Controller(PLC) controls the sequence of operation, interlock, motor rotation and safety system. The rotation speed of biological samples can vary up to 20 RPM. A real time monitoring system was also incorporated to check and control the operation status of the irradiator. The capacity of the irradiation chamber was 4.5 liters. The isodose distribution at arbitrary vertical planes was measured by using film dosimetry. The dose-rate was 0.13 cGy/min in air and 0.11 cGy/min in water equivalent material in the case of Cesium-137. Range 다목적 방사선 조사장치의 설계, 제작 및 성능검사에 대해 기술하였다. 세슘-137을 사용한 다목적 방사선조사장치는 생물학에서 저선량 방사선에 대한 영향연구, 혹은 TLD(Thermo Luminescent dosimeter)의 교정을 위해 사용되어진다. 본 조사장치는 방사선 동위원소를 안전한곳에 저장하고 있다가 방사선조사시에만 조사실로 180도 회전하여 설정된 시간만큼 시료에 방사선 조사가 이루어 진 후, 사용이 끝나면 다시 차폐된 저장위치로 복귀하게된다. 제어시스템은 PLC 기반으로 구축하여 저선량율 조사장치의 시제품을 제작하였으며, 또한 컴퓨터를 통해 방사선 조사장치의 제어 및 세부 동작 상태 등을 실시간 검색, 원격제어 및 관리 할 수 있는 종합 관리 프로그램을 개발하였다. 조사실 내부 구성은 시료의 종류에 따라 최대 20RPM까지 다양하게 회전하면서 균일 조사될 수 있도록 조사실 및 챔버를 설계 제작하였으며, 조사실내 넣을 수 있는 조사체 최대 용량은 4.5리터이다. 조사실내의 방사선량의 분포도는 가프크로믹 필름을 사용하여 측정한 결과 2Ci 범위내에서 세슘-137의 경우 공기중에서 0.13cGy/min이었고 일반 물질과 등가인 물에서는 0.11cGy/min로 나타났으며, 오차는 약 7%의 한도내에서 균일한 분포를 보였다. 또한 실제 누설선량은 조사실 밖 표면에서 최대 0.35mR/hr이였으며 1m 떨어진곳에서는 최대 0.03mR/hr로 허용치 이내였다.