KR20240062692A - Apparatus for measuring burn-up profile of spent nuclear fuel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용후핵연료의 연소도 측정장치(1)에 관한 것이다. 이러한 사용후핵연료의 연소도 측정장치(1)는, 핵연료집합체(2)가 공급되거나 인출되는 지지대(3)와; 지지대(3)의 내측에 승하강이 가능하게 배치되어 감마선 및 중성자를 측정하는 복수개의 센서 조립체(5)와; 지지대(3)의 상측에 배치되며 일측은 센서 조립체(5)에 연결되는 한 쌍의 구동부(7)와; 한 쌍의 구동부(7)의 타측에 각각 연결되어 센서 조립체(5)를 상승시키는 한 쌍의 웨이트 밸런스(9)와; 지지대(3)의 내측에 상하방향으로 배치되어 복수개의 센서 조립체(5)가 안정적으로 승하강할 수 있도록 안내하는 가이드 바(11)와; 그리고 센서 조립체(5)에서 측정된 감마선 및 중성자를 분석하여 연소도를 연산하는 제어부(12)를 포함한다.The present invention relates to a burnup measurement device (1) for spent nuclear fuel. This device for measuring the burnup of spent nuclear fuel (1) includes a support (3) to which the nuclear fuel assembly (2) is supplied or withdrawn; A plurality of sensor assemblies (5) arranged to be able to move up and down inside the support (3) to measure gamma rays and neutrons; A pair of driving units (7) disposed on the upper side of the support (3) and one side of which is connected to the sensor assembly (5); a pair of weight balances (9) each connected to the other side of the pair of driving units (7) to raise the sensor assembly (5); A guide bar (11) disposed in the vertical direction inside the support (3) to guide the plurality of sensor assemblies (5) so that they can be raised and lowered stably; And it includes a control unit 12 that analyzes the gamma rays and neutrons measured in the sensor assembly 5 and calculates the combustion degree.
Description
본 발명은 사용후핵연료의 연소도 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핵연료 집합체의 감마선 및 중성자를 측정할 수 있는 센서를 핵연료 집합체의 주위에 복수개 배치하여 축방향으로 승하강시키는 과정에서 핵연료집합체의 표면에 대한 감마선 및 중성자 스펙트럼을 측정하여 축방향 연소도를 정밀하게 측정할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring the burnup of spent nuclear fuel. More specifically, the present invention relates to a device for measuring the burnup of spent nuclear fuel. More specifically, a plurality of sensors capable of measuring gamma rays and neutrons of the nuclear fuel assembly are arranged around the nuclear fuel assembly in the process of raising and lowering the nuclear fuel assembly in the axial direction. This relates to a technology that can precisely measure axial combustion by measuring the gamma ray and neutron spectrum of the surface.
2000년대부터 세계적으로 원전 내 저장수조에 보관중인 사용후핵연료의 양이 늘어남에 따라 건식저장의 필요성이 증가추세에 있으며, 핵연료는 현재 원자로에서 연소 후 원자로 주변의 저장시설에서 관리되고 있다. Since the 2000s, as the amount of spent nuclear fuel stored in storage tanks in nuclear power plants has increased worldwide, the need for dry storage has been increasing. Nuclear fuel is currently managed in storage facilities around the reactor after combustion in the reactor.
사용후핵연료의 저장량이 증가함에 따라 사용후핵연료의 저장 및 이송시 방사선 안전관리를 위한 선량 측정 및 평가 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다.As the storage amount of spent nuclear fuel increases, the importance of dose measurement and evaluation technology for radiation safety management during storage and transportation of spent nuclear fuel is growing.
특히 사용후핵연료의 저장 및 이송시 핵임계 안전성 고려를 위해서는 사용후핵연료의 연소도에 대한 정보가 필수적이다. 사용후핵연료는 연소시 축방향에 따라 연소도 분포가 변화한다고 알려져 있으며, 이러한 연소도 분포를 결정하기 위하여 집합체 축방향으로 방사선 분포를 정확하게 측정할 필요가 있다.In particular, information on the burnup of spent nuclear fuel is essential to consider nuclear criticality safety when storing and transporting spent nuclear fuel. It is known that the burnup distribution of spent nuclear fuel changes along the axial direction during combustion, and in order to determine this burnup distribution, it is necessary to accurately measure the radiation distribution in the assembly axial direction.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 핵연료 집합체의 감마선 및 중성자를 측정할 수 있는 센서를 핵연료 집합체의 주위에 복수개 배치하여 축방향으로 승하강시키는 과정에서 핵연료집합체의 표면에 대한 감마선 및 중성자 스펙트럼을 계측하여 축방향 연소도를 정밀하게 측정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was proposed to solve this problem, and the purpose of the present invention is to arrange a plurality of sensors capable of measuring gamma rays and neutrons of the nuclear fuel assembly around the nuclear fuel assembly to raise and lower the nuclear fuel in the axial direction. The aim is to provide a device that can precisely measure axial combustion by measuring the gamma ray and neutron spectrum on the surface of the assembly.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 사용후핵연료의 연소도 측정장치를 제공하는 바, 사용후핵연료의 연소도 측정장치는,In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a burnup measurement device for spent nuclear fuel, the device for measuring the burnup degree of spent nuclear fuel,
핵연료집합체(2)가 공급되거나 인출되는 지지대(3)와; a support (3) to which the nuclear fuel assembly (2) is supplied or withdrawn;
지지대(3)의 내측에 승하강이 가능하게 배치되어 감마선 및 중성자를 측정하는 복수개의 센서 조립체(5)와; A plurality of sensor assemblies (5) arranged to be able to move up and down inside the support (3) to measure gamma rays and neutrons;
지지대(3)의 상측에 배치되며 일측은 센서 조립체(5)에 연결되는 한 쌍의 구동부(7)와; A pair of driving units (7) disposed on the upper side of the support (3) and one side of which is connected to the sensor assembly (5);
한 쌍의 구동부(7)의 타측에 각각 연결되어 센서 조립체(5)를 상승시키는 한 쌍의 웨이트 밸런스(9)와; a pair of weight balances (9) each connected to the other side of the pair of driving units (7) to raise the sensor assembly (5);
지지대(3)의 내측에 상하방향으로 배치되어 복수개의 센서 조립체(5)가 안정적으로 승하강할 수 있도록 안내하는 가이드 바(11)와; 그리고A guide bar (11) disposed in the vertical direction inside the support (3) to guide the plurality of sensor assemblies (5) so that they can be raised and lowered stably; and
센서 조립체(5)에서 측정된 감마선 및 중성자를 분석하여 연소도를 연산하는 제어부(12)를 포함한다.It includes a control unit 12 that calculates the degree of combustion by analyzing gamma rays and neutrons measured in the sensor assembly 5.
본 발명의 일 실시 예에 따른 사용후핵연료의 연소도 측정장치는 다음과 같은 효과가 있다.The device for measuring the burnup of spent nuclear fuel according to an embodiment of the present invention has the following effects.
첫째, 사용후핵연료의 연소도를 측정하는 경우, 집합체의 위치에 따라 4면이 균일하게 연소되지 않은 경우도 있는 바, 핵연료 집합체의 감마선 및 중성자를 측정할 수 있는 센서를 집합체의 주위에 복수개 배치하고 축방향을 따라 승하강하면서 핵연료집합체의 표면에 대한 감마선 및 중성자 스펙트럼을 측정함으로써 핵연료집합체의 축방향 연소도를 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.First, when measuring the combustion degree of spent nuclear fuel, there are cases where the four sides are not burned evenly depending on the location of the assembly, so a plurality of sensors capable of measuring gamma rays and neutrons of the nuclear fuel assembly are placed around the assembly. This has the effect of accurately measuring the axial burnup of the nuclear fuel assembly by measuring the gamma ray and neutron spectrum on the surface of the nuclear fuel assembly while moving up and down along the axial direction.
둘째, 센서 조립체를 승하강시키는 구조에 있어서, 벨트방식을 적용하여 벨트의 일측은 센서 조립체에 연결하고 중간은 풀리에 걸고, 타측은 웨이트 밸런스에 연결함으로써 센서 조립체가 집합체의 외부를 감싼 상태로 축방향을 따라 승하강하는 과정에서 연소도를 측정함으로써 핵연료 집합체의 4면에 대한 연소도를 정밀하게 측정할 수 있다.Second, in the structure for raising and lowering the sensor assembly, a belt method is applied so that one side of the belt is connected to the sensor assembly, the middle is hung on a pulley, and the other side is connected to a weight balance, so that the sensor assembly is axis wrapped around the outside of the assembly. By measuring the burnup in the process of rising and falling along the direction, the burnup on the four sides of the nuclear fuel assembly can be precisely measured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료의 연소도 측정장치의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 사용후핵연료의 연소도 측정장치의 하부 구조를 상세하게 보여주는 부분 확대 사시도이다.
도 4는 도 1의 사용후핵연료의 연소도 측정장치의 상부 구조를 상세하게 보여주는 부분 확대 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 센서 조립체의 구조를 확대하여 보여주는 확대 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 사용후핵연료의 연소도 측정장치의 작동 상태를 보여주는 도면으로서 센서 조립체가 하부에서 상부로 이동하여 측정하는 상태를 보여주는 도면이다.Figure 1 is a perspective view showing the structure of a burnup measurement device for spent nuclear fuel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1.
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view showing in detail the lower structure of the burnup measurement device for spent nuclear fuel of FIG. 1.
FIG. 4 is a partially enlarged perspective view showing in detail the upper structure of the burnup measurement device for spent nuclear fuel of FIG. 1.
Figure 5 is an enlarged perspective view showing the structure of the sensor assembly shown in Figure 2.
FIG. 6 is a diagram showing the operating state of the apparatus for measuring the burnup of spent nuclear fuel shown in FIG. 1, and is a diagram showing a state in which the sensor assembly moves from the bottom to the top to measure the combustion.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료의 연소도 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for measuring the burnup of spent nuclear fuel according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 사용후핵연료의 연소도 측정장치(1)는 핵연료 집합체를 측정장치의 내부에 진입시키고, 감마선 및 중성자를 측정할 수 있는 센서를 핵연료 집합체의 축방향으로 승하강시키는 과정에서 핵연료집합체의 표면에 대한 감마선 및 중성자 스펙트럼을 측정하여 축방향 연소도를 정밀하게 측정할 수 있다. As shown in Figures 1 to 6, the burnup measurement device 1 for spent nuclear fuel proposed by the present invention allows a nuclear fuel assembly to enter the interior of the measurement device, and a sensor capable of measuring gamma rays and neutrons is installed in the nuclear fuel. In the process of raising and lowering the assembly in the axial direction, the axial combustion rate can be precisely measured by measuring the gamma ray and neutron spectrum on the surface of the nuclear fuel assembly.
이러한 사용후핵연료의 연소도 측정장치(1)는, 핵연료집합체(2)가 공급되거나 인출되는 지지대(3)와; 지지대(3)의 내측에 승하강가능하게 배치되어 감마선 및 중성자를 측정하는 복수개의 센서 조립체(Sensor assembly;5)와; 지지대(3)의 상측에 배치되며 일측은 센서 조립체(5)에 연결되는 한 쌍의 구동부(7)와; 한 쌍의 구동부(7)의 타측에 각각 연결되어 센서 조립체(5)를 상승시키는 한 쌍의 웨이트 밸런스(Weight balance;9)와; 지지대(3)의 내측에 상하방향으로 배치되어 복수개의 센서 조립체(5)가 안정적으로 승하강할 수 있도록 안내하는 가이드 바(11)와; 그리고 센서 조립체(5)에서 측정된 감마선 및 중성자를 분석하여 연소도를 산출하는 제어부(12)를 포함한다.This device for measuring the burnup of spent nuclear fuel (1) includes a support (3) to which the nuclear fuel assembly (2) is supplied or withdrawn; A plurality of sensor assemblies (5) arranged to be capable of being raised and lowered inside the support (3) to measure gamma rays and neutrons; A pair of driving units (7) disposed on the upper side of the support (3) and one side of which is connected to the sensor assembly (5); a pair of weight balances (9) each connected to the other side of the pair of driving units (7) to raise the sensor assembly (5); A guide bar (11) disposed in the vertical direction inside the support (3) to guide the plurality of sensor assemblies (5) so that they can be raised and lowered stably; And it includes a control unit 12 that analyzes the gamma rays and neutrons measured in the sensor assembly 5 and calculates the combustion degree.
이러한 구조를 갖는 사용후핵연료의 연소도 측정장치에 있어서,In the burnup measurement device for spent nuclear fuel having this structure,
핵연료집합체(2)는 크레인 등에 의하여 픽업된 상태에서 측정장치의 내부로 진입하게 된다.The nuclear fuel assembly 2 enters the interior of the measuring device while being picked up by a crane, etc.
즉, 핵연료집합체(2)는 하부로부터 진입하여 직립상태로 배치된다.That is, the nuclear fuel assembly 2 enters from the bottom and is placed in an upright position.
이때, 크레인 등에 의하여 직접 진입할 수도 있고, 가이드 부재(4)에 의하여 위치가 정렬된 후 진입할 수도 있다. 이는 환경에 따라 적절하게 선택되어질 수 있다.At this time, you can enter directly using a crane, etc., or you can enter after aligning the position by the guide member 4. This can be appropriately selected depending on the environment.
그리고, 하부에 배치된 복수개의 센서 조립체(5)는 핵연료집합체(2)를 따라 축방향으로 승하강하면서 중성자 및 감마선을 측정하여 연소도를 측정하게 된다.In addition, the plurality of sensor assemblies 5 disposed at the lower part move up and down in the axial direction along the nuclear fuel assembly 2 to measure combustion by measuring neutrons and gamma rays.
이러한 복수개의 센서 조립체(5)는 네 구석에 가이드 바(11)가 관통하며 벨트(43)에 의하여 웨이트 밸런스(9)와 연결되어 승하강하는 베이스(Base;25)와; 베이스(25)의 상측에 배치되어 핵연료집합체(2)의 외부를 감싸도록 배치되어 중성자를 측정하는 복수의 제 1센서(15,17,19,21)와; 복수의 제 1센서(15,17,19,21) 상부에 배치되어 감마선을 측정하는 제 2센서(23)와; 핵연료집합체(2)의 표면상태를 감시하는 내방사선카메라(40)를 포함한다.These plurality of sensor assemblies (5) include a base (25) through which guide bars (11) penetrate at the four corners and which are connected to the weight balance (9) by a belt (43) for raising and lowering; a plurality of first sensors (15, 17, 19, 21) disposed on the upper side of the base (25) to surround the outside of the nuclear fuel assembly (2) and measuring neutrons; a second sensor (23) disposed above the plurality of first sensors (15, 17, 19, 21) to measure gamma rays; It includes a radiation-resistant camera (40) that monitors the surface condition of the nuclear fuel assembly (2).
베이스(25)는 사각 프레임 형상으로서 상부에는 복수의 제 1센서(15,17,19,21)가 배치되며, 각 모서리에는 가이드 바(11)가 각각 수직방향으로 삽입된다.The base 25 has a square frame shape, and a plurality of first sensors 15, 17, 19, and 21 are disposed at the top, and guide bars 11 are vertically inserted into each corner.
그리고, 한 쌍의 구동부(7)에 연결된 벨트(43)가 베이스(25)에 연결된다. And, the belt 43 connected to the pair of driving units 7 is connected to the base 25.
따라서, 구동부가 벨트(43)를 위로 당기거나 아래로 푸는 경우 베이스(25)는 핵연료집합체(2)를 따라 상하방향으로 승하강하게 된다.Therefore, when the drive unit pulls the belt 43 upward or downward, the base 25 moves up and down along the nuclear fuel assembly 2.
그리고, 복수의 제 1센서(15,17,19,21)는 핵연료집합체(2)에서 발생하는 주요 감마핵종을 검출한다. 이때 감마핵종으로는 Cs-134, Cs-137, Eu-154 등을 포함한다.And, the plurality of first sensors (15, 17, 19, 21) detect major gamma nuclides generated in the nuclear fuel assembly (2). At this time, gamma nuclides include Cs-134, Cs-137, and Eu-154.
이러한 감마핵종은 다양한 센서에 의하여 측정할 수 있는 바, 예를 들면 CZT 반도체 검출기에 의하여 측정한다.These gamma nuclides can be measured by various sensors, for example, by a CZT semiconductor detector.
CZT 반도체 검출기는 카트늄(Cd), 아연(Zn), 텔레늄(Te)의 3가지 원소로 구성되며, 이러한 CZT 화합물의 물리적 반응을 이용해 방사선을 전기적 신호로 변화시켜 검출한다. 이러한 CZT 반도체 검출기는 상온에서도 사용할 수 있고, 감마선을 측정할 수 있는 장점이 있다. The CZT semiconductor detector is composed of three elements: cartium (Cd), zinc (Zn), and telenium (Te), and detects radiation by converting it into an electrical signal using the physical reaction of these CZT compounds. This CZT semiconductor detector has the advantage of being able to be used even at room temperature and measuring gamma rays.
또한, 감마선 방출선원은 핵종별로 고유에너지의 감마선을 방출하므로 CZT 검출기로 측정된 에너지를 확인하면 핵종 판별이 가능하다.In addition, since gamma ray emitting sources emit gamma rays of unique energy for each nuclide, nuclide identification is possible by checking the energy measured with a CZT detector.
이러한 CZT 반도체 검출기는 이온 챔버(Ion chamber), 전치 증폭기, 신호 처리회로, 내방사선카메라(40)를 구비한다.This CZT semiconductor detector is equipped with an ion chamber, a pre-amplifier, a signal processing circuit, and a radiation-resistant camera 40.
따라서, CZT 반도체 검출기는 핵연료집합체(2)를 따라 축방향으로 승하강하는 과정에서 감마선 스펙트럼을 측정한다.Therefore, the CZT semiconductor detector measures the gamma ray spectrum while moving up and down in the axial direction along the nuclear fuel assembly (2).
그리고, 이러한 제 1센서(15,17,19,21)는 복수개가 배치되며, 예를 들면 4개가 핵연료집합체(2)의 외부 사방에 배치된다.And, a plurality of these first sensors (15, 17, 19, 21) are arranged, for example, four are arranged on all sides outside the nuclear fuel assembly (2).
따라서, 4개의 제 1센서(15,17,19,21)가 핵연료집합체(2)의 사방에서 효과적으로 감마선 스펙트럼을 효과적으로 측정할 수 있으며, 측정된 데이터는 제어부(12)에서 분석되어 연소도가 연산될 수 있다.Therefore, the four first sensors (15, 17, 19, 21) can effectively measure the gamma ray spectrum from all directions of the nuclear fuel assembly (2), and the measured data is analyzed in the control unit (12) to calculate the burnup rate. It can be.
제 2센서(23)는 복수의 제 1센서(15,17,19,21) 상부에 배치되어 중성자를 측정한다. 이러한 제 2센서(23)는 핵연료집합체(2)의 외부의 중성자 에너지에 따른 선량 변화를 측정할 수 있는 2개의 중성자 측정용 검출기로 구성되는 바, 예를 들면 Fission Chamber 혹은 He-3 Chamber로 구성된다.The second sensor 23 is disposed above the plurality of first sensors 15, 17, 19, and 21 and measures neutrons. This second sensor 23 consists of two neutron measurement detectors that can measure the change in dose according to the external neutron energy of the nuclear fuel assembly 2, for example, a Fission Chamber or a He-3 Chamber. do.
이러한 제 2센서(23)는 복수의 제 1센서(15,17,19,21)의 상부에 배치된 상태에서 핵연료집합체(2)를 따라 축방향으로 승하강하는 과정에서 중성자를 측정하며, 측정된 데이터는 제어부(12)에서 분석되어 연소도가 연산될 수 있다.This second sensor 23 measures neutrons in the process of moving up and down in the axial direction along the nuclear fuel assembly 2 while being placed on top of the plurality of first sensors 15, 17, 19, and 21, and measures neutrons. The data can be analyzed by the control unit 12 to calculate the combustion rate.
그리고, 내방사선카메라(40)는 제 2센서(23) 인접위치에 배치되며 방사선에 견디는 내방사성을 갖는다.In addition, the radiation-resistant camera 40 is disposed adjacent to the second sensor 23 and has radiation resistance to withstand radiation.
따라서, 카메라(40)는 제 1 및 제 2센서(15,17,19,21,23)가 승하강할 때 같이 승하강함으로써 핵연료집합체(2)의 표면 상태를 촬영하여 영상 데이터를 얻을 수 있다.Accordingly, the camera 40 can obtain image data by photographing the surface state of the nuclear fuel assembly 2 by moving up and down together with the first and second sensors 15, 17, 19, 21, and 23.
한편, 센서 조립체(5)는 한 쌍의 구동부(7)에 의하여 승하강하는 바, 이러한 구동부(7)는 지지대(3)의 상부에 양측으로 각각 배치됨으로써 센서 조립체(5)의 양측을 각각 승하강시킨다.Meanwhile, the sensor assembly 5 is raised and lowered by a pair of driving units 7, and these driving units 7 are disposed on both sides on the upper part of the support 3 to raise both sides of the sensor assembly 5, respectively. Descend.
보다 상세하게 설명하면, 한 쌍의 구동부(7)는 제 1구동부(30)와 제 2구동부(32)를 포함하는 바, 양 구동부는 구조가 동일하고 배치되는 방향만 반대이므로 이하 제 1구동부(30)에 의하여 설명한다.In more detail, the pair of driving units 7 includes a first driving unit 30 and a second driving unit 32. Since both driving units have the same structure and only the direction of arrangement is opposite, hereinafter referred to as the first driving unit ( 30).
제 1구동부(30)는 지지대(3)의 상측에 배치되는 모터(Motor;33)와; 모터(33)의 회전축(35)에 연결된 감속기(37)와; 감속기(37)의 축상에 배치된 한 쌍의 풀리(a pair of pully;41)와; 풀리(41)에 걸리며 일단은 센서 조립체(5)의 베이스(25)에 연결되고 타단은 웨이트 밸런스(9)에 연결되는 동력전달부재(43)를 포함한다.The first driving unit 30 includes a motor 33 disposed on the upper side of the support 3; A reducer 37 connected to the rotation shaft 35 of the motor 33; a pair of pulleys (41) disposed on the axis of the reducer (37); It is connected to the pulley 41 and includes a power transmission member 43, one end of which is connected to the base 25 of the sensor assembly 5, and the other end of which is connected to the weight balance 9.
이러한 제 1구동부(30)에 있어서, 모터(33)에서 발생한 회전력은 회전축(35) 및 감속기(37)를 통하여 감속기(37) 축에 전달된다. 그리고 감속기 축(39)의 선단은 지지대(3)의 상면에 베어링에 의하여 회전가능하게 고정된 상태이다.In this first driving unit 30, the rotational force generated by the motor 33 is transmitted to the axis of the reducer 37 through the rotation shaft 35 and the reducer 37. And the tip of the reducer shaft 39 is rotatably fixed to the upper surface of the support 3 by a bearing.
또한, 감속기(37)의 축(39)에는 한 쌍의 풀리(41)가 서로 일정 간격 떨어진 상태로 배치되고, 한 쌍의 풀리(41)에는 동력전달부재(43)가 각각 걸린 상태이다.In addition, a pair of pulleys 41 are disposed on the shaft 39 of the reducer 37 at a certain distance from each other, and a power transmission member 43 is hung on each of the pair of pulleys 41.
이때, 동력전달부재(43)는 동력을 전달할 수 있는 다양한 요소를 포함하며, 예를 들면 벨트(Belt43)일 수 있다.At this time, the power transmission member 43 includes various elements capable of transmitting power, and may be, for example, a belt (Belt43).
이러한 한 쌍의 벨트(43)는 중간은 풀리(41)에 걸린 상태에서 일단은 센서조립체(5)의 베이스(25)에 연결되고, 타단은 웨이트 밸런스(9)에 연결된다.One end of this pair of belts 43 is connected to the base 25 of the sensor assembly 5, and the other end is connected to the weight balance 9, with the middle part hanging on the pulley 41.
따라서, 모터(33)의 구동에 의하여 감속기 축(39)이 회전하게 되면 풀리(41)가 축을 중심으로 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전하게 되고, 풀리(41)에 걸린 벨트(43)도 일측 방향으로 회전하게 됨으로써 센서 조립체(5)의 베이스(25)를 상향으로 당기게 되고, 상대적으로 웨이트 밸런스(9)는 중량에 의하여 하강하게 된다.Therefore, when the reducer shaft 39 rotates by driving the motor 33, the pulley 41 rotates clockwise or counterclockwise around the axis, and the belt 43 hung on the pulley 41 also rotates on one side. By rotating in this direction, the base 25 of the sensor assembly 5 is pulled upward, and the weight balance 9 is relatively lowered by the weight.
반대로 모터(33)를 역방향으로 구동시키는 경우, 벨트(43)가 타측방향으로 회전하게 됨으로써 센서 조립체(5)의 베이스(25)는 하강하게 되고, 상대적으로 웨이트 밸런스(9)는 상승하게 된다.Conversely, when the motor 33 is driven in the reverse direction, the belt 43 rotates in the other direction, causing the base 25 of the sensor assembly 5 to descend, and the weight balance 9 to rise relatively.
이때, 모터(33)의 회전량을 제어함으로써 벨트(43)의 당김량을 조절할 수 있고, 결국 센서 조립체(5)의 승하강 거리를 제어할 수 있어서 핵연료집합체(2)의 표면에 대한 감마선 및 중성자 스펙트럼을 정밀하게 측정할 수 있다.At this time, by controlling the rotation amount of the motor 33, the amount of pulling of the belt 43 can be adjusted, and ultimately the lifting and lowering distance of the sensor assembly 5 can be controlled to control gamma rays and The neutron spectrum can be measured precisely.
제 2구동부(32)도 제 1구동부(30)와 동일한 구조를 갖는 바, 제 2구동부(32)의 벨트(43)도 센서조립체(5)의 베이스(25) 타측에 연결되어 제 1구동부(30)와 같이 구동함으로써 베이스(25)를 승하강시키게 된다.The second driving unit 32 also has the same structure as the first driving unit 30, and the belt 43 of the second driving unit 32 is also connected to the other side of the base 25 of the sensor assembly 5 to form the first driving unit ( By driving as in 30), the base 25 is raised and lowered.
상기한 바와 같이, 한 쌍의 구동부(7)에 의하여 벨트(43)가 위로 당겨지거나 아래로 풀림으로써 센서 조립체(5)도 핵연료집합체(2)를 따라 축방향으로 이동함으로써 감마선 및 중성자 스펙트럼을 정밀하게 측정할 수 있다.As described above, the belt 43 is pulled upward or downward by the pair of driving units 7, and the sensor assembly 5 also moves in the axial direction along the nuclear fuel assembly 2, thereby accurately capturing the gamma ray and neutron spectrum. It can be measured easily.
그리고, 제어부(12)는 센서 조립체(5)로부터 측정된 감마선 및 중성자 스펙트럼 데이터를 분석하고, 탑재된 프로그램에 의하여 핵연료집합체(2)에 대한 축방향의 연소도를 연산하게 된다.In addition, the control unit 12 analyzes the gamma ray and neutron spectrum data measured from the sensor assembly 5 and calculates the axial burnup of the nuclear fuel assembly 2 using a mounted program.
이러한 연소도를 연산하는 방법은 다양하며, 그 일 예를 설명하면 다음과 같다.There are various methods for calculating this combustion degree, and an example is explained as follows.
즉, 사용후핵연료의 핵종 해석모델(ORIGEN) 및 방사선 해석모델(MCNP)과 방사선 측정값의 비교를 통해 감마선속 및 중성자속 분포곡선을 데이터베이스화하고, 중성자속-연소도 상관식 보정 등의 반복 실행을 통해 연소도값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In other words, the gamma ray flux and neutron flux distribution curves are created as a database through comparison of radiation measurement values with the nuclide analysis model (ORIGEN) and radiation analysis model (MCNP) of spent nuclear fuel, and the neutron flux-burning degree correlation equation is repeated. Through implementation, the reliability of burnup values can be improved.
보다 상세하게 설명하면, 먼저 사용후핵연료의 핵종을 ORIGEN 코드를 이용하여 해석하고, 해석 결과와 화학분석 결과를 비교 및 데이터 보정후 중성자속 실측 데이터와 해석 데이터를 비교평가한다.To explain in more detail, first, the nuclides of spent nuclear fuel are analyzed using the ORIGEN code, and the analysis results and chemical analysis results are compared and data corrected, and then the actual neutron flux measurement data and the analyzed data are compared and evaluated.
한편, ORIGEN 코드에 의하여 사용후핵연료의 핵종을 해석한 후 MCNP 코드에 의하여 핵종량 해석 데이터를 기반으로 감마선속을 해석하고, 감마선속 실측 데이터와 해석 데이터를 비교평가한다.Meanwhile, after analyzing the nuclides of spent nuclear fuel using the ORIGEN code, the gamma ray flux is analyzed based on the nuclear mass analysis data using the MCNP code, and the measured gamma ray flux data and the analyzed data are compared and evaluated.
이와 같이 중성자속 및 감마선속 실측 데이터를 평가한 후 데이터를 보정한 후 사용후핵연료의 연소도값을 도출하게 된다.In this way, after evaluating the measured neutron flux and gamma ray flux data and correcting the data, the burnup value of the spent nuclear fuel is derived.
Claims (5)
지지대(3)의 내측에 승하강이 가능하게 배치되어 감마선 및 중성자를 측정하는 복수개의 센서 조립체(5)와;
지지대(3)의 상측에 배치되며 일측은 센서 조립체(5)에 연결되는 한 쌍의 구동부(7)와;
한 쌍의 구동부(7)의 타측에 각각 연결되어 센서 조립체(5)를 상승시키는 한 쌍의 웨이트 밸런스(9)와;
지지대(3)의 내측에 상하방향으로 배치되어 복수개의 센서 조립체(5)가 안정적으로 승하강할 수 있도록 안내하는 가이드 바(11)와; 그리고
센서 조립체(5)에서 측정된 감마선 및 중성자를 분석하여 연소도를 연산하는 제어부(12)를 포함하는 사용후핵연료의 연소도 측정장치.a support (3) to which the nuclear fuel assembly (2) is supplied or withdrawn;
A plurality of sensor assemblies (5) arranged to be able to move up and down inside the support (3) to measure gamma rays and neutrons;
A pair of driving units (7) disposed on the upper side of the support (3) and one side of which is connected to the sensor assembly (5);
a pair of weight balances (9) each connected to the other side of the pair of driving units (7) to raise the sensor assembly (5);
A guide bar (11) disposed in the vertical direction inside the support (3) to guide the plurality of sensor assemblies (5) so that they can be raised and lowered stably; and
A burnup measurement device for spent nuclear fuel including a control unit (12) that calculates burnup by analyzing gamma rays and neutrons measured in the sensor assembly (5).
복수개의 센서 조립체(5)는 네 구석에 가이드 바(11)가 관통하며 벨트(43)에 의하여 웨이트 밸런스와 연결되어 승하강하는 베이스(25)와; 베이스(25)의 상측에 배치되어 핵연료집합체(2)의 외부를 감싸도록 배치되어 중성자를 측정하는 복수의 제 1센서(15,17,19,21)와; 복수의 제 1센서(15,17,19,21) 상부에 배치되어 감마선을 측정하는 제 2센서(23)와; 핵연료집합체(2)의 표면상태를 감시하는 내방사선카메라(40)를 포함하는 사용후핵연료의 연소도 측정장치.According to clause 1,
The plurality of sensor assemblies (5) include a base (25) through which guide bars (11) penetrate at four corners, and which is connected to a weight balance by a belt (43) and moves up and down; a plurality of first sensors (15, 17, 19, 21) disposed on the upper side of the base (25) to surround the outside of the nuclear fuel assembly (2) and measuring neutrons; a second sensor (23) disposed above the plurality of first sensors (15, 17, 19, 21) to measure gamma rays; A burnup measurement device for spent nuclear fuel that includes a radiation camera (40) that monitors the surface condition of the nuclear fuel assembly (2).
복수의 제 1센서(15,17,19,21)는 4개로서 핵연료집합체(2)의 외부 사방에 배치되어 핵연료집합체(2)에서 발생하는 감마핵종을 검출하며, CZT 반도체 검출기를 포함하는 사용후핵연료의 연소도 측정장치.According to clause 2,
The plurality of first sensors (15, 17, 19, 21) are four in number and are disposed on all sides outside the nuclear fuel assembly (2) to detect gamma nuclides generated in the nuclear fuel assembly (2), and include a CZT semiconductor detector. A device for measuring the combustion degree of post-nuclear fuel.
제 2센서(23)는 Fission Chamber 혹은 He-3 Chamber를 포함하는 2개의 중성자 측정용 검출기를 포함하는 사용후핵연료의 연소도 측정장치.According to clause 2,
The second sensor 23 is a burnup measurement device for spent nuclear fuel that includes two neutron measurement detectors including a Fission Chamber or He-3 Chamber.
한 쌍의 구동부(7)는 제 1 및 제 2구동부(30,32)를 포함하며,
제 1 및 제 2구동부(30,32)는 지지대(3)의 상측에 배치되는 모터(33)와; 모터(33)의 회전축(35)에 연결된 감속기(37)와; 감속기 축(39)상에 배치된 한 쌍의 풀리(41)와; 풀리(41)에 걸리며 일단은 센서 조립체(5)의 베이스(25)에 연결되고 타단은 웨이트 밸런스(9)에 연결되는 동력전달부재(43)를 각각 포함하는 사용후핵연료의 연소도 측정장치.
According to clause 1,
The pair of driving units 7 includes first and second driving units 30 and 32,
The first and second driving units 30 and 32 include a motor 33 disposed on the upper side of the support 3; A reducer 37 connected to the rotation shaft 35 of the motor 33; A pair of pulleys (41) disposed on the reducer shaft (39); A device for measuring the combustion degree of spent nuclear fuel, each including a power transmission member (43) that is hung on a pulley (41), one end of which is connected to the base (25) of the sensor assembly (5), and the other end of which is connected to the weight balance (9).
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