KR101373041B1 - 중수로 이동형 검출기 구동장치 - Google Patents

중수로 이동형 검출기 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중수로 이동형 검출기(TFD) 구동장치에 관한 것으로, 상세하게는 TFD 검출기를 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA) 26개의 중성자속 측정에 이용할 수 있도록 인입하고 인출할 수 있는 구동장치와 이동형 검출기의 방사화에 의한 작업자 피폭을 줄이기 위한 차폐용기 설계 제작, 검출기가 인출/인입시 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 내부 TFD 웰(well)로 순조롭게 이동할 수 있도록 수직 중성자속 검출기 집합체별 설치위치를 고려하여 설계 제작된 안내관과, 노심 내에 인입된 검출기에서 발생되는 전류신호를 데이터로 획득할 수 하도록 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치에 관한 것이다.

Description

중수로 이동형 검출기 구동장치{Driving equipment for travelling fission detector for CANDU reactor}
본 발명은 중수로 이동형 검출기 구동장치에 관한 것으로, 상세하게는 이동형 검출기(TFD)를 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA) 26개의 중성자속 측정에 이용할 수 있도록 인입하고 인출할 수 있는 구동장치와 이동형 검출기의 방사화에 의한 작업자 피폭을 줄이기 위한 차폐용기를 설계 제작하고, 검출기가 인출 및 인입시 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 내부 TFD 웰(well)로 순조롭게 이동할 수 있도록 수직 중성자속 검출기 집합체별 설치위치를 고려하여 설계 제작된 안내관과, 노심 내에 인입된 검출기에서 발생되는 전류신호를 데이터로 획득할 수 하도록 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치에 관한 것이다.
채널 및 다발출력 불확실도를 평가하여 운전제한조건을 개발하기 위한 일환으로 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA, 26개)에서 중성자속 측정이 필요하다.
지금까지 월성에서 전출력인 상태에서 중성자속을 측정하지 않았다. 월성 중수원자로에서 전출력인 상태에서 중성자속을 측정하여 채널 및 다발출력 불확실도를 평가하고 운전제한조건을 설정하는 것이 필요하다.
이에 따라 정상운전 중 원자로 상부 반응도제어장치(Reactivity Mechanism) 데크(Deck)에서 중성자속 측정을 할 수 있는 구동장치 개발이 필요하다.
종래에는 저출력에서 중성자속 VFDA 1개 위치에서 반복 수행하는데 사용한 장치에는 방사선 차폐수단이 없으며, 검출기 저장휠을 30cm로 제작함에 의하여 검출기 게이블 피로의 예방이 부족하며, 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 반복 측정에 대한 안내관 제작이 고려되지 않은 문제점이 있다.
관련된 또 다른 종래기술은 대한민국 공개실용신안공보 제20-2010-0004573호에 개시된 이동형 노내 중성자속 분포 검출장치에 관한 것과, 대한민국 등록특허공보 제10-0538707호에 개시된 원자로 노심 내부에 핵 계측용 케이블의 삽입 및 인출을 위한 상하부 로울러 동시 구동식 구동장치에 관한 기술적 구성이 개시되어 있으나, 이동형 검출기가 위치하는 납 차폐용기를 설정된 위치에 고정 설치하고, 이를 기준으로 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 위치에 맞도록 안내관을 각각 설계 제작하는 기술적 구성과는 무관하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전출력 운전 중 최초 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 중성자속을 측정하기 위하여 R/M(reactivity mechanism) 데크(deck) 위에서 수행할 때 작업자의 피폭을 줄이기 위하여 방사선 차폐를 고려하여 설계 제작된 중수로 이동형 검출기 구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 방사선을 차폐하기 위하여 30 ㎜ 납 차폐용기 내부에 검출기가 존재하도록 설계 제작되며, 이중으로 차폐하기 위하여 납 차폐용기 내부에 검출기의 인출삽입부의 일측에 80 ㎜ 두께의 납 차폐블록을 설치하여 작업자의 피폭을 최소화하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 이동형 검출기가 위치하는 납 차폐용기를 설정된 위치에 고정 설치하고, 이를 기준으로 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 위치에 맞도록 안내관을 각각 설계 제작하되, 수평 안내관의 길이만 조절하도록 구성하여 신속하게 안내관을 조립 설치할 수 있음으로써 작업시간을 단축하고 작업자의 피폭을 최소화하는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 노심 내의 수직 중성자속을 검출하기 위하여 검출기 케이블의 손상을 방지하면서 수동 또는 자동으로 운전할 수 있도록 구성된 인출삽입부와, 약 50 m 정도의 검출기 케이블을 감거나 풀어주기 위한 저장휠 어셈블리와, 검출기 케이블의 손상과 케이블이 이탈하지 않도록 가이드하는 아이들 롤러로 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 저장휠 어셈블리에서 나오는 검출기 케이블과 인출삽입부와의 마찰을 줄이기 위하여 저장휠 어셈블리의 휠 반경을 60 ㎝ 정도로 하고, 인출삽입부에는 케이블 검출기가 인출된 후 설정된 지점(원점)에 도달하였을 경우에 자동으로 정지할 수 있도록 근접센서를 검출기의 인출삽입부의 일측에 설치하여 저장휠 어셈블리와 연동하도록 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 방사능을 차폐하기 위하여 30 ㎜ 두께의 납 차폐용기 내부에 검출기가 존재하도록 설계 제작되며, 이중으로 차폐하기 위하여 납 차폐용기 내부 검출기의 인출삽입부의 일측에 80 ㎜ 두께의 납 차폐블록을 설치한 중수로 이동형 검출기 구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 이동형 검출기가 위치하는 납 차폐용기를 설정된 위치에 고정 설치하고, 이를 기준으로 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 위치에 맞도록 안내관을 각각 설계 제작하되, 수평 안내관의 길이만 조절하도록 구성하여 신속하게 안내관을 이동 조립 설치할 수 있도록 구성함으로써 작업시간을 단축하고 작업자의 피폭을 최소화할 수 있는 중수로 이동형 검출기 구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 전출력 운전 중 최초 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 중성자속을 측정하기 위하여 R/M(reactivity mechanism) 데크(deck) 위에서 수행할 때 작업자의 피폭을 줄이기 위하여 방사선 차폐를 고려하여 설계 제작된 중수로 이동형 검출기 구동장치를 제공할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 방사선을 차폐하기 위하여 30 ㎜ 두께의 납 차폐용기 내부에 검출기가 존재하도록 설계 제작되며, 이중으로 차폐하기 위하여 납 차폐용기 내부에 검출기의 인출삽입부의 일측에 80 ㎜ 두께의 납 차폐블록을 설치하여 작업자의 피폭을 최소화하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 이동형 검출기가 위치하는 납 차폐용기를 설정된 위치에 고정 설치하고, 이를 기준으로 26개 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 위치에 맞도록 안내관을 각각 설계 제작하되, 수평 안내관의 길이만 조절하도록 구성하여 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체에 대하여 신속하게 안내관을 조립 설치할 수 있도록 함으로써 작업시간을 단축하고 작업자의 피폭을 최소화하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고출력 중수로 이동형검출기 구동장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 검출기가 인입 및 인출되는 수직 중성자속 검출기 집합체의 위치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 중수로 이동형 검출기 구동장치의 구동부의 측면을 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 정면을 도시한 것이다.
도 5는 근접센서의 위치 및 근접센서를 확대 도시한 것이다.
도 6은 구동장치의 구동부가 위치하는 납 차폐용기와, 이중 차폐를 위하여 설치된 차폐블록을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 안내관, 길이 조절관 및 안내관 아답터를 크기를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 중수로 이동형 검출기 구동장치를 이용하여 검출기로 노심 내 중성자속을 측정하여 전송된 데이터를 수집하는 프로그램을 나타낸 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11; 차폐용기 12; 리듀싱 유니온
13, 15; 곡선 안내관 14; 수평 안내관
16; 수직 안내관 17, 18, 19; 유니온
20; 길이 조절관 21; 안내관 아답터
22; 지지대
31 내지 33; 수직 중성자속 검출기 집합체
41; 안내관 42; 근접센서
43; 아이들 롤러(idle roller) 44; 인출삽입부
45; 저장휠 46; 저장휠 어셈블리
51; 근접센서 52; 차폐블록
61; 차폐용기 62; 차폐블록(도5의 52와 동일)
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
본 발명에 따른 중수로 이동형 검출기 구동장치는 노심 내의 수직 중성자속을 검출하기 위하여 검출기 케이블의 손상을 방지하면서 수동 또는 자동으로 운전할 수 있도록 구성된 인출삽입부와, 약 50 m 정도의 검출기 케이블을 감거나 풀어주기 위한 저장휠 어셈블리와, 검출기 케이블의 손상을 방지하고 이탈없이 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 내부 TFD 웰(well)로 순조롭게 가이드할 수 있도록 수직 중성자속 검출기 집합체 각각의 위치별로 설계 제작된 안내관으로 구성되어 있다.
또한, 본 발명은 저장휠 어셈블리에서 나오는 검출기 케이블과 인출삽입부와의 마찰을 줄이기 위하여 저장휠 반경을 60 ㎝ 또는 그 이상으로 하고, 인출삽입부에는 케이블 검출기가 인출된 후 설정된 지점(원점)에 도달하였을 경우에 자동으로 정지할 수 있도록 검출기의 위치를 감지하기 위한 근접센서를 검출기의 인출삽입부의 일측에 설치하여 저장휠 어셈블리와 연동하도록 구성되어 있다.
본 발명은 검출기를 수직 중성자속 검출기 집합체 내부의 TFD 웰로부터 인출 시 검출기에 존재하는 방사능의 차폐를 위하여 30 ㎜ 두께의 납 차폐용기 내부에 검출기가 존재하도록 설계 제작되며, 이중 차폐를 위하여 납 차폐용기 내부의 검출기 인출삽입부의 일측에 80 ㎜ 두께의 납 차폐블록이 설치되어 있다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명에 따른 실시 예를 도면에 기초하여 구체적으로 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따른 고출력 중수로 이동형 검출기 구동장치의 개략도를 나타낸 것이다.
본 발명의 명세서에서는 원자로 내부의 중성자속을 측정하기 위한 '이동형 검출기'를 줄여서 '검출기'로 혼용 기재하며, 동일한 용어로 이해해야 한다.
노심 내 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)는 원자로 상부 반응도제어장치(R/M) 데크(deck)에 26 개가 위치되어 있다(도 2참조).
도 2에서, 26 개의 둥근 검은 점들은 노심 내 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA, vertical flux detector assembly)의 위치를 나타낸 것이다.
중성자속 측정은 전출력 운전 중에 각종 반응도제어장치와 원자로 출력제어 또는 정지에 쓰이는 전동기와 구조물이 있는 원자로 상부 반응도제어장치(R/M) 데크(deck)에서 이동형 검출기(TFD)를 각 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA) 내의 TFD 웰(well)에 인입함에 있어 방사선 오염을 방지하기 위하여 원자로 상부 주변의 장치에 접촉이 없이 작업을 수행하여야 한다.
'TFD 웰(well)'은 이동형 검출기(TFD)가 노심 내부에 들어가서 중성자속 측정하기 위한 '우물'이라는 의미에서 사용된 용어이다.
왜냐하면, 이동형 검출기(TFD)가 중성자속을 측정하기 위하여 TFD 웰(well)에 들어갔다 나올 때 최대한 방사선 물질이 외부로 누출되지 않아야 하기 때문이다.
또한, 본 발명은 주변의 오염을 방지하고 짧은 시간 내에 이동형 검출기(TFD)로 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)에 대하여 중성자속을 측정하기 위하여 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체 각각에 대하여 위치별로 안내관을 각각 설치하여 반복 사용하여 측정하도록 구성되어 있다.
구체적인 예로, 하나의 수직 중성자속 검출기 집합체에 대하여 중성자속을 측정할 경우에 검출기가 노심 내부에 들어갔다 나온 이후 이므로 방사선에 오염이 되어있다.
그래서, 오염된 이동형 검출기를 납 차폐용기 내부로 이동시켜 방사선이 최대한 누출되지 아니하도록 한 후, 다음 측정할 수직 중성자속 검출기 집합체에 대한 안내관을 설치하여 작업자의 피폭을 최소화하도록 구성되어 있다.
도 1은 이동형 검출기 구동장치의 개략도이고, 도 2는 앞서 기술한 바와 같이 중수로 상부에서 26개 노심 내 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)가 위치한 모습(검은 색으로 표시된 둥근 점)을 도시한 단면도이다.
도 1의 이동형 검출기 구동장치는 납 차폐용기(도1의 11) 내부에 위치하는 구성요소와 차폐용기 외부에 위치하는 구성요소로 나눌 수 있다.
차폐용기(도1의 11) 내부에 위치하는 구성은 슬립 보상형 이중 압착 롤러를 구동하여 검출기 케이블의 손상 없이 수동 또는 자동운전을 할 수 있도록 설계 제작된 인출삽입부(도3의 44)와, 슬립 보상형 이중 압착 롤러의 구동에 의하여 약 50m정도의 검출기 케이블을 감아서 저장하고, 필요할 경우에 풀어주는 역할을 하는 저장휠 어셈블리(Assembly)(도3의 46)가 설치되어 있다.
또한, 무윤활 구조의 슬립 보상형 이중 압착 롤러(Roller)를 구동하여 검출기 케이블의 손상 및 이탈없이 가이드(Guide) 하도록 설계 제작된 검출기 아이들 롤러(IDLE Roller)(도3의 43)와, 근접센서 및 차폐블록 등이 차폐용기(도1의 11) 내부에 설치되어 있다.
상기 납 차폐용기(도1의 11)는 이동하지 아니하고 도 2에 도시된 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)와 납 차폐용기의 인출삽입부(도3의 44)를 안내관으로 체결하여 안내관 속으로 이동형 검출기를 TFD 웰 내부로 이동시켜 각각의 수직 중성자속 검출기 집합체에 대하여 중성자속을 측정한다.
납 차폐용기(도1의 11) 외부에 위치하는 구성은 외부로 방사선 누출 없이 이동형 검출기가 중수로 내부의 중성자속을 측정할 수 있도록 안내하는 안내관이다.
본 발명은 설정된 위치에 고정 설치되는 납 차폐용기(도1의 11)를 기준으로 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 위치에 맞추어서 각각의 안내관을 설치할 수 있도록 안내관이 설계 제작되어 있다.
안내관은 수평 안내관과 수직 안내관이 만나는 지점에 사용하는 곡선 안내관(도1의 13, 15)과, 수평부분에 설치되는 수평 안내관(도1의 14) 및 수직한 부분에 위치하는 수직 안내관(도1의 16), 안내관과 안내관을 연결하는 유니온(도1의 17,18,19)과, 길이를 조절할 수 있는 길이조절관(도1의 20)과, 안내관이 수평으로 길게 설치될 경우에 이를 지지하기 위한 지지대(도1의 22) 및 TFD 웰 상부와 안내관을 연결하는 안내관 아답터(도1의 21) 등으로 구성되어 있다.
지지대(도1의 22)는 납 차폐용기(도1의 11)와 거리가 가까운 위치의 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)의 경우에는 설치할 필요가 없다,
본 발명은 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체의 TFD 스캔을 위하여 이동하여 조립 설치가 용이하도록 수평 안내관(도1의 14)을 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA) 위치를 고려하여 각각의 위치에 맞도록 설계 제작하여 조립 설치하는 시간을 단축할 수 있도록 구성하여 안내관을 모두 분해 조립해야 하는 번거로움을 없도록 구성되어 있다.
즉, 본 발명은 수직 안내관(도1의 16)과 곡선 안내관(도1의 13, 15)은 그대로 두고 수평 안내관(도1의 14)의 길이만 신속하게 변경할 수 있도록 설계 제작되어 안내관의 조립 설치시간을 단축하여 작업자들의 피폭을 최소화할 수 있도록 구성되어 있다.
도 3과 도 4에서, 본 발명에 따른 중수로 이동형 검출기 구동장치는 슬립 보상형 이중 압착 롤러를 구동하여 검출기 케이블의 손상 없이 수동 또는 자동운전 할 수 있도록 설계 제작된 인출삽입부(도3의 44)와, 약 50 m 정도의 검출기 케이블을 감아서 저장하고 필요할 경우에 풀어주는 역할을 하는 저장휠(도3의 45)을 가진 저장휠 어셈블리(Assembly)(도3의 46)가 납 차폐용기(도1의 11) 내부에 고정 설치되어 있다.
또한, 무윤활 구조의 슬립 보상형 이중 압착 롤러를 구동하여 검출기 케이블의 손상 및 이탈함이 없이 안내(Guide)되도록 설계 제작된 아이들 롤러(IDLE Roller)(도3의 43)가 납 차폐용기(도1의 11) 내부에 고정 설치되어 있다.
본 발명에 따른 중수로 이동형 검출기 구동장치는 저장휠(도3의 45)에서 나오는 검출기 케이블이 인출삽입부(도3의 44)와의 마찰저항을 줄이고 케이블의 피로를 줄이기 위해 저장휠의 반경을 60cm 정도으로 설계 제작한다. 바람직한 실시 예로는 50㎝ 내지 90㎝사이가 적당하며, 이보다 작게 또는 크게 변경 설계 제작할 수 있다.
납 차폐용기는 차폐용기의 재질을 납으로 만들었다는 의미이며, 이는 방사선을 차폐할 수 있는 재질로 변경할 수 있다.
인출삽입부(도3의 44)에는 검출기가 노심 내 중성자속을 측정하고 인출 후 설정된 지점(원점)에 도착하였을 때 자동 정지할 수 있도록 검출기의 위치를 감지하는 근접센서(도3의 42)가 고정 설치되어 있다.
도 5는 이동형 검출기 구동장치의 인출삽입부(도3의 44)에 설치된 근접센서(도3의 42)와 이중차폐를 위하여 설치된 차폐블록(도5의 52)이 설치되는 위치를 나타낸 것이다.
수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA) 내의 TFD 웰 속으로 들어갔다 나온 방사화된 검출기를 이중으로 차폐할 수 있도록 설정된 지점에서 자동으로 검출기가 정지할 수 있도록 검출기의 위치를 감지하는 근접센서(도3의 42)가 설치되어 있다.
근접센서는 물체의 전자유도 현상을 이용한 고주파 발진형 비접촉식 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 내방사선을 가진 기능을 구비한 근접센서를 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 납 차폐용기(도6의 61)와 검출기 차폐블록(도6의 62)의 위치를 나타낸 것이다.
도 6에서, 납 차폐용기(도6의 61)의 두께는 30mm로 설계 제작되며, 검출기가 차폐용기 내부에 위치할 때 이중으로 차폐를 하기 위해 80mm 납 차폐블록(도6의 62)을 설계 제작하여 작업자의 방사선 피해를 최소화하도록 구성되어 있다.
방사선 차폐를 극대화하기 위하여 검출기가 설정된 지점(원점)에 위치할 경우에는 이중차폐의 효과를 얻기 위하여 설치된 차폐블록(도6의 62) 아래(도면상에서의 위치를 의미함)에 위치하도록 구성되어 있다.
도 7은 검출기를 차폐용기에서 노심 내 TFD 웰까지 안내하기 위하여 설치되는 안내관, 길이 조절관 및 안내관 아답터를 구체적인 크기를 도시한 것이다.
도 7은 검출기가 이동형 검출기 구동장치를 통해서 각 수직 중성자속 검출기 집합체별 노심 내 TFD 웰(well) 튜브로 인입 또는 인출을 안내하기 위해 설계 제작된 안내관으로써 검출기와 케이블이 이동하기 쉽도록 이동형 검출기 구동장치가 상향(위로 향함)으로 연결된 것이 특징이다.
또한, 본 발명은 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체를 이동형 검출기(TFD)로 스캔하기 위하여 교체가 쉬운 직선 안내관(도1의 14)을 납 차폐용기의 위치를 기준으로 각각의 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)별 위치를 고려하여 수평 방향 길이를 미리 설계 제작하여, 안내관을 교체하는 시간을 줄일 수 있도록 구성되어 있다.
수직 안내관과 곡선 안내관은 조립한 채 그대로 이동 사용하고, 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA)별 위치 차이가 발생하는 수평 거리에 대하여 수평 안내관으로 길게 또는 짧게 조립 제작할 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 본 발명은 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체의 각각에 맞는 검출기 직선 안내관을 미리 설계 제작하여 준비함으로써 안내관을 모두 분해 조립해야 하는 번거로움을 없애고, 26개의 수직 중성자속 검출기 집합체를 이동형 검출기(TFD)로 스캔하는데 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있는 작용효과가 있다.
또한, 본 발명은 도 1에서와 같이 조립 설치를 신속하게 하기 위하여 노심 내 TFD 웰(well)의 상부와 안내관과의 연결을 위한 안내관 아답터(도1의 21)가 설치되어 있다.
도 8은 본 발명에 따른 중수로 이동형 검출기 구동장치를 이용하여 검출기에서 수직 중성자속 검출기 집합체(VFDA) 각각에 대하여 중성자속을 측정하여 데이터 수집 시스템으로 전송된 데이터를 수집 저장하고 모니터에 표시된 화면을 나타낸 것이다.
화면 좌측상부에는 운전자가 참고할 수 있도록 각 수직 중성자속 검출기 집합체별 정보를 표시할 수 있도록 구성되고, 좌측 하부에는 실시간 검출기 위치와 전류신호가 표시되도록 구성되어 있다.
그 하단에는 검출기가 인입 또는 인출되는 상태를 표시하며, 전류신호를 주는 일렉트로미터와의 통신 상태를 확인할 수 있도록 구성되어 있다. 우측에는 위치에 따른 전류신호를 그래프로 표시할 수 있도록 구성되어 있다.
다음은 본 발명에 따른 구성요소들에 대하여 보다 구체적인 내용과 작용효과에 대하여 기재한다.
앞서 언급한 근접센서는 검출기가 TFD 웰(well)에서 인출된 후 안내관을 통과하여 납 차폐용기 내부로 안착되어 자동정지할 수 있도록 설계 제작하여 작업자가 구동장치 내부로 들어가는 것을 방지하고, 추가로 근접센서에서 측정한 신호를 바탕으로 검출기가 위치하는 설정된 지점(원점)에서 정지가 가능하도록 구성되어 있다.
본 발명은 검출기의 인입/인출 부분을 수직으로 구성하여 장거리 이동(약 20m)에 대한 저항을 최소화하고, 검출기 케이블을 감아서 저장하는 저장휠(wheel)의 직경을 60cm 로 설계 제작하여 검출기 케이블의 반복 사용에 의한 피로를 최소화하며, 검출기 케이블의 구부러짐을 완화하고 내구성을 높일 수 있도록 구성되어 있다.
검출기가 원자로로 인입된 이후에는 방사선에 노출되어 방사화가 되므로 검출기 인출 시에는 안내관을 교체하는 작업자 또는 아동형 검출기 구동장치 운전원의 피폭을 줄이기 위하여 납 차폐용기를 설계 제작하고, 또한 납 차폐용기 내부에 2중 차폐를 하기 위하여 차폐블록을 설치하여 작업자 피폭을 저감시킬 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명에서는 중수로 이동형 검출기 구동장치 내부에 있는 검출기를 노심 내의 TFD 웰(Well) 안으로 인입/인출하기 위해서 지름 3/8 인치의 스테인레스스틸 재질로 각각 수직 중성자속 검출기 집합체별 위치에 따라 길이별 안내관을 설계 제작한다.
또한, 검출기를 안내하는 직선 안내관 양 끝에는 R300mm 인 곡선 안내관을 연결 설치하여 검출기의 이동을 순조롭게 할 수 있도록 구성되어 있다.
각각의 수직 중성자속 검출기 집합체별 위치에 맞는 길이로 직선 안내관을 설계 제작하여 납 차폐용기 내에 설치된 구동장치를 이동하지 않고 안내관을 신속하게 조립 설치하여 모든 수직 중성자속 검출기 집합체별로 TFD 스캔을 하여 중성자속을 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 수평 안내관 일측에는 길이 조절관(도1의 20)을 설치하여 안내관의 길이를 세밀하게 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명에 따라 설계 제작된 안내관을 TFD 웰(Well) 상부에 손쉽게 연결하기 위하여 안내관 아답터(11)가 설치되어 있다. 안내관 아답터를 설치함으로써 작업자의 안내관 교체시간을 단축할 수 있는 작용효과가 있다.
본 발명에 따른 중성자속 검출을 위한 데이터 수집시스템은 대용량 데이터를 수집 처리할 수 있어야 하며, 데이터 수집을 위한 시간을 최소화하기 위해 신속히 처리되어야 한다.
데이터 수집시스템은 노트북 또는 컴퓨터(PC)를 사용할 수 있고, 이에 준하는 메모리, CPU 및 모니터를 구비한 시스템을 사용할 수 있다.
이러한 조건을 만족하기 위한 데이터 수집 시스템은 검출기의 출력 전류 신호를 수집하여 노트북의 메모리에 신속하게 저장하고, 검출기로부터 얻은 데이터를 실시간으로 모니터에 디스플레이할 수 있도록 구성되어 있다.
보다 구체적으로, 데이터 수집 시스템은 검출기에서 검출된 낮은 전류신호를 검출할 때 사용하는 일렉트로미터와, 일렉트로미터를 통해서 입력되는 신호(데이터)를 저장하고 실시간으로 데이터를 모니터 상에 표시할 수 있는 노트북으로 구성되어 있다.
데이터를 처리하는 데이터 수집 시스템에는 본 발명에 따라 설계된 장치 제어 및 자료 처리를 위한 제어 및 자료 처리 프로그램이 탑재되어 있다.
도 8에서 보이는 데이터 수집 시스템에 탑재된 제어 및 자료 처리 프로그램은 아래와 같은 구성을 구비하고 있다.
- 전류신호 데이터 획득과 사용자 선택에 따른 수직 중성자속 검출기 집합체(Assembly)별 중성자속 데이터 획득
- 주요 환경에서 서로 통신할 수 있는 컴퓨터 간 통신 모듈과 데이터 저장 모듈
- 컴퓨터 기초 환경(예 window 환경)에서 실행하는 운영자 호환 모듈
- 데이터 회수 및 처리를 위한 다수의 보조 모듈이 포함되어 있다.
중수로 이동형 검출기 구동장치에서 위치신호를 받고 검출기와 연결된 일렉트로미터로부터 전류신호를 전송받아서 노트북의 모니터 상에 디스플레이하고, 노트북의 지정된 메모리에 저장한다.
노트북 또는 컴퓨터에 탑재된 프로그램은 중수로 이동형 검출기 구동장치의 상태를 확인하기 위한 다음과 같은 변수를 노트북의 모니터 상에 디스플레이한다.
- 시스템의 자동/수동 운영 모드 표시
- 검출기 이동속도(mm/s)
- 초기 구동방향(insert/withdraw)
- 검출기 현재 위치
- 측정전류
- 현재 토크값
- 노심 인입길이 제한치
- 노심이 스캔되는 예상시간(검출기 측정구간 도착 예정시간)
검출기의 현재 위치, 이동속도 구동방향 및 토크 값은 현재 제어되고 있는 값이 모니터에 표시되도록 구성되어 있다.
본 발명은 이동형 검출기를 수직 중성자속 검출기 집합체 26개의 중성자속 측정에 이용할 수 있도록 인입하고 인출할 수 있는 구동장치와 이동형 검출기의 방사화에 의한 작업자 피폭을 줄이기 위한 차폐용기 설계 제작하고, 검출기가 인출 및 인입시 수직 중성자속 검출기 집합체 내부의 TFD 웰로 순조롭게 이동할 수 있도록 수직 중성자속 검출기 집합체별 설치위치를 고려하여 설계 제작된 안내관과, 노심 내에 인입된 검출기에서 발생되는 전류신호를 데이터로 획득할 수 하도록 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치를 제공하여 작업자의 피폭을 최소하고 작업시간을 크게 단축할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (13)

  1. 중수로 이동형 검출기 구동장치에 있어서,
    노심 내의 수직 중성자속을 검출하기 위하여 검출기 케이블의 손상을 방지하면서 수동 또는 자동으로 운전할 수 있도록 구성된 인출삽입부;
    검출기 케이블을 감아서 저장하고 풀어주기 위한 검출기 케이블 저장휠 어셈블리;
    검출기 케이블의 손상을 방지하고 이탈없이 수직 중성자속 검출기 집합체 내부의 TFD 웰 내부로 가이드할 수 있도록 제작된 안내관; 및
    상기 안내관 일측 가장자리에는 안내관 설치를 용이하게 하기 위하여 TFD 웰 상부와 안내관을 연결하는 안내관 아답터로 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    중수로 이동형 검출기 구동장치는 작업자의 피폭을 줄이기 위하여 인출삽입부와 저장휠 어셈블리를 둘러싸는 차폐용기를 더 구비한 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    인출삽입부에는 검출기가 인출 후 설정된 지점에 도달하였을 때 자동 정지할 수 있도록 검출기의 위치를 감지하는 근접센서가 더 부가 설치됨을 특징으로 하는 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    중수로 이동형 검출기 구동장치는 방사선 차폐를 극대화하기 위하여 검출기가 설정된 지점에 위치한 후에 이중차폐를 위하여 검출기 상부에 차폐블록이 더 부가 설치된 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    차폐용기 내부에 설치되어 검출기 케이블의 손상을 방지하고, 케이블이 이탈하지 않도록 가이드하는 아이들 롤러가 더 부가 설치된 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    안내관은 검출기가 안내관을 이동할 때 용이하게 이동할 수 있도록 수직 안내관과 수평 안내관이 만나는 부분에 설치되는 곡선 안내관;
    수평부분에 설치되는 수평 안내관;
    수직부분에 설치되는 수직 안내관; 및
    안내관과 안내관을 연결하는 유니온으로 구성된 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 6에 있어서,
    수평 안내관의 길이가 길 경우에는 수평 안내관을 지지하기 위하여 수평 안내관 중간에 지지대가 더 부가 설치됨을 특징으로 하는 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    검출기 케이블을 감아서 저장하는 저장휠의 직경은 상기 인출삽입부와의 마찰저항과 케이블 피로를 줄이기 위해 50㎝ 내지 90㎝ 사이에서 제작함을 특징으로 하는 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    중수로 이동형 검출기 구동장치는 장치 제어 및 자료 처리를 위한 제어 및 자료 처리 프로그램이 탑재된 데이터 수집시스템과 연동하도록 구성되며,
    전류신호 데이터 획득과 사용자 선택에 따른 수직 중성자속 검출기 집합체별 중성자속 데이터를 획득하고,
    주요 환경에서 컴퓨터 간 통신을 위한 통신모듈과 데이터 저장 모듈을 구비하며,
    컴퓨터 기초 환경에서 실행하는 운영자 호환 모듈을 구비하고,
    데이터 회수 및 처리를 위한 보조 모듈이 포함됨을 특징으로 하는 중수로 이동형 검출기 구동장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    중수로 이동형 검출기 구동장치는 노트북 또는 컴퓨터와 연동하여 자동 또는 수동 운영 모드 표시, 검출기 이동속도, 초기 구동방향, 검출기 현재 위치, 측정전류, 현재 토크 값, 노심 인입길이 제한치, 노심이 스캔되는 예상시간을 모니터 상에 표시함을 특징으로 하는 중수로 이동형 검출기 구동장치.
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