KR100285095B1 - 관형부재의 열화 검사 장치 및 방법 - Google Patents

관형부재의 열화 검사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

관형부재의 열화를 검사하는 장치 및 방법이 제공되는데, 관형부재는 통상 핵원자로 압력용기(20)에서 발견되는 종류의 제어봉 구동장치(CDRM) 관통튜브(70)일 수도 있다. 상기 제어붕 구동장치 관통튜브는 열슬리브(120)를 포함하는데, 상기 슬리브는 관통튜브내에 동심원상으로 위치하며, 튜브내에서 반경방향으로 회전할 수 있고 축방향으로 직선운동이 가능하다. 그러나 상기 슬리브는 불균질할 수 있는데, 불균질하면 검사센서가 반경방향 및 축방향으로 튜브를 검사하기 위하여 이동할 때 검사신호를 방해할 수도 있는데 이는 바람직하지 않다. 상기 장치는 상기 슬리브 내에 위치하기에 적합한 크기인 지지체(200)와, 상기 지지체에 연결되고 상기 슬리브에 밀착하여서 상기 지지체를 상기 내측면에 고정시키는 팽창할 수 있는 블래더(240)와, 상기 튜브의 열화를 감지하기 위하여 상기 지지체에 연결된 하나 이상의 센서(250, 260)와, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브를 회전시켜 튜브를 반경방향으로 검사하기 위하여 상기 지지체에 연결된 회전장치(340)를 포함한다. 또한, 푸쉬/풀 장치(350)가 제공되는데, 푸쉬/풀 장치는 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브를 직선운동시켜 튜브를 축방향으로 검사하게 하기 위하여 상기 지지체에 연결된다. 상기 지지체가 회전하고 직선운동할 때 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태인데, 이는 블래더가 슬리브를 지지체에 고정하기 때문이다. 따라서 상기 지지체 및 지지체에 연결된 센서가 회전하거나 직선운동하면 상기 슬리브도 같은 범위에서 회전하거나 직선운동할 것이다. 이러한 방법으로, 슬리브의 재료특성은 반경방향 및 축방향으로 센서에 대하여 상대적으로 변화가 없고 그래서 튜브를 더욱 정밀하게 검사할 수 있다.

Description

관형부재의 열화 검사 장치 및 방법
제1도는 통상의 원자로 압력용기의 부분 종단면도로서, 압력용기가 원자로 캐비티내에 위치하고 있으며 다수의 제어봉 구동기구 관통튜브가 압력용기의 윗덮개를 관통하는 상태를 도시한 도면.
제2도는 1 개의 관통튜브를 도시한 종단면도.
제3도는 압력용기의 부분 종단면도로서, 관통튜브를 검사하기 위하여 압력용기의 윗덮개가 제거되어 플랫폼상에 설치된 상태를 도시한 도면.
제4도는 튜브를 검사하는 작동상태에 있는 본 발명의 장치를 도시한 도면.
제5도는 튜브를 검사하는 작동상태에 있는 본 발명의 장치를 부분적으로 확대하여 도시한 도면.
제6도는 튜브의 축방향으로 배향된 열화를 검사하기 위한 제 1 센서를 부분적으로 확대하여 도시한 도면.
제7도는 제6도의 7-7선을 따라 절단한 제 1 센서의 횡단면도.
제8도는 튜브의 원주방향으로 배향된 열화를 검사하기 위한 제 2 센서를 부분적으로 확대하여 도시한 도면.
제9도는 제8도의 9-9선을 따라 절단한 제 2 센서의 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
70 : 튜브 71 : (튜브의) 내면
120 : 슬리브 130 : (슬리브의) 내측면
200 : 지지체 240 : 블래더
250, 260 : 센서 340 : 회전장치
350 : 푸쉬/풀 장치 370 : 유체 저장장치
390 : 작동기/레코더
본 발명은 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 관형부재의 열화를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것인데, 상기 관형부재는 원자로 압력 용기에 통상 제공되는 종류의 제어봉 구동기구 관통튜브(control rod drive mechanism penetration tube)일 수도 있다.
비록 관형부재를 검사하는 장치 및 방법은 종래의 기술로 알려져 있지만, 종래의 장치 및 방법은 관형부재와 관련된 일정한 작동상 문제가 있음을 발견하였으며, 이러한 작동상 문제로 인하여 상기 종래의 장치 및 방법은 원자로 압력용기에 통상 제공되는 제어봉 구동기구 관통튜브를 검사하는 데에는 부적절하다. 그러나, 이러한 문제를 인식할 수 있으려면, 일반적인 원자로의 구조 및 운전 그리고 원자로와 관련된 제어봉 구동기구 관통튜브에 관한 몇가지 사전지식이 필요하다.
원자로는, 연료집합체에 수용된 핵분열성 원료의 핵분열을 제어함으로써 열을 생성하는 장치이다. 다수의 연료집합체는 밀봉된 원자로 압력용기 내에 모여있어서, 용기내에서 원자로 노심을 형성한다. 핵분열 과정을 보조하기 위하여 또한 연료집합체에 수용된 핵분열성 원료의 핵분열에 의해 생성된 열을 제거하기 위하여, 가압된 액체의 감속냉각재[즉, 붕산염처리된 탈염수(borated demineralized water)]가 압력용기를 통하여 연료집합체 위로 순환된다.
그러나, 원자로 노심에서 일어나는 핵분열 과정은 안전을 위하여 적절하게 제어되어야 한다. 따라서, 다수의 수직가동 제어봉은 다수의 제어봉 구동기구에 각각 연결되는데, 상기 제어봉 구동기구는 압력용기를 관통하는 제어봉 구동기구 관통튜브에 의해 원자로 압력용기 상부에 연결되어 있다. 각 제어봉 구동기구는 그것과 관련된 연료집합체내에 대응되는 각각의 제어봉을 수직으로 위치시켜, 핵분열과정이 적절하게 제어되도록 원자로 노심 반응도(reactivity)를 조정한다. 각각의 제어봉 구동기구의 가동 내부부재들은 그에 결합된 대응되는 각각의 제어봉을 이동시키는데, 상기 제어봉 구동기구 관통튜브내에 장착되고 관통튜브로 둘러싸인 열슬리브(thermal sleeve)를 통하여 연장된다. 상기 슬리브는 관통튜브 내에서 자유롭게 회전할 수 있고, 축방향으로 이동할 수 있다. 열슬리브의 용도는 관통튜브에 단열 수단을 제공하는 데에 있다. 상기 관통튜브 자체는 압력용기에 용접된다.
본 발명자는 관통튜브 벽의 열화로 인하여, 붕산염처리 냉각재가 원자로 압력용기로부터 누출되기에 충분한, 벽을 관통하는 크랙이 관통튜브내에 발생할 수 있다는 사실을 발견하였다. 이러한 누출은 원자로 노심내에 바람직하지 않은 반응도 이상(reactivity anomalies)을 초래할 수도 있는데, 이는 핵분열 반응을 보조하는 데에 사용되는 붕산염처리 감속냉각재의 잔류량이 이러한 누출에 의해 순간적으로 감소하기 때문이다. 또한, 상기 튜브는 원자로 압력경계의 일부를 형성하기 때문에, 이러한 누출은 압력 및 감속냉각재의 온도에 영향을 미칠 수도 있다. 냉각재 온도의 변화는 또한 노심 반응도에 바람직하지 않은 영향을 미친다. 그러한 반응도 이상은 안전측면에서 볼 때 바람직하지 않다. 따라서, 냉각재의 누출을 초래할 수 있는, 제어봉 구동기구 관통튜브의 열화 또는 크랙에 대해 검사하는 것이 바람직하다. 이러한 검사는 전자기 에너지를 방출하는 와전류 검사장치에 의해, 또는 관통튜브내로 전파되어 튜브의 열화를 검출하는 음파에너지를 방출하는 초음파 검사장치에 의해 시행될 수도 있는데, 이러한 검사장치는 반경방향 및 축방향으로 이동함으로써, 튜브의 열화를 반경방향 및 축방향으로 검사가능한 것이 바람직하다.
통상의 종래 기술에 따른 튜브 검사 방법에서는, 검사장비가 튜브의 중앙에 위치된 뒤, 단순히 반경방향 및 축방향으로 이동되어 튜브의 열화를 검사한다. 그러나 본 발명자는 제어봉 구동기구 관통튜브의 경우에는, 제어봉 구동기구 관통튜브내에 동심되게 열슬리브가 존재하므로, 관통튜브를 적절하게 검사하는 데에 장애가 된다는 것을 발견하였다. 이는, 제어봉 구동기구 관통튜브의 경우에, 관통튜브내측 중앙에 검사장비를 위치시키는 것은, 슬리브가 상기 관통튜브 내측에 동심되게 설치되기 때문에, 검사장비가 반드시 슬리브의 중앙에 위치될 것이 요구된다. 따라서, 상기 슬리브는 검사장비와 관통튜브 사이에 개제되어, 튜브의 적절한 검사에 장애가 된다. 이러한 장애로 인하여 검사장비가 반경방향으로 방출 및 수용하는 전자기 에너지 또는 음파 에너지가 바람직하지 않게 방해받게 된다. 이러한 방해는 슬리브의 균일하지 못한 재료 특성에 의해 야기된다. 즉, 제조한 그대로의 열슬리브는 공칭설계값에서 벗어나는 균질하지 못한 즉 균일하지 못한 재료 특성을 가질 수도 있다. 이러한 균일하지 못한 재료 특성은 반경방향 및 축방향으로 변하는 전자기 특성 및 음파 특성에 의해 분명히 드러나는데, 상기 전자기 특성 및 음파 특성의 변화는 비록 슬리브를 단일 재질(예를 들면, “INCONEL ALLOY 600”)로 공칭적으로 형성하더라도 슬리브의 밀도가 반경방향 및 축방향으로 변화함으로 인하여 발생하는 것이다. 또한 상기 슬리브는 공칭값과는 다른 반경방향 및 축방향 치수를 가질 수도 있는데, 이는 슬리브 제조공정상의 편차에 기인한다. 예를 들면, 상기 슬리브의 축방향 부분의 횡단면이 완전한 원형 단면이기보다는 오히려 타원형 단면일 수도 있다. 이러한 불균일한 재료 특성 및 치수는 검사과정중 수용되는 검사 센서 신호를 방해하는데, 이는 검사 장비로 검출하려 하는 하자의 존재가 중간 슬리브 재료특성의 용적상 변화(즉, 불균일 또는 불균질)로 인하여 바람직하지 못하게 가려질 것이기 때문이다. 따라서, 기술상 문제점은 불균일한 재료 특성 및 치수를 갖는 중간 슬리브가 존재하더라도, 관통튜브를 검사하는 것이다.
관형부재의 열화를 검사하는 장치 및 방법은 공지되어 있다. 이러한 장치중 하나는 본 건 출원인이 소유한, 메탈라 마이클 제이 등(Michael J. Metala et al.)에게 1989년 8월 15일 허여된 “Apparatus and Method For Providing A Combined Ultrasonic And Eddy Current Inspection Of A Tube”란 발명의 명칭의 미국 특허 제 4,856,337 호에 개시되어 있다. 상기 특허는 비록 튜브 검사용 검사장비를 개시하고 있지만, 통상 원자로 압력용기에서 발견되는 제어봉 구동기구 관통튜브를 검사하기에 적절한 장치 및 방법을 개시하고 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 불균일한 재료 특성 및 치수를 갖는 중간슬리브가 존재하여도 제어봉 구동기구 관통튜브의 열화를 검사하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
넓은 측면에서, 본 발명은 튜브(70)의 열화를 검사하기 위한 장치로서, 상기 튜브는 회전가능하게 또한 직선운동가능하게 상기 튜브내에 배치되는 슬리브(120)를 둘러싸는 내면(71)을 가지며, 상기 슬리브는 내측면(130) 및 불균일한 재료특성을 갖는, 튜브의 열화 검사 장치에 있어서: (a) 슬리브의 상기 내측면 내측에 위치하기에 적합한 크기를 갖는 지지체(200)와; (b) 상기 지지체를 둘러싸며 상기 지지체에 연결되어 상기 지지체를 상기 슬리브의 내측면에 고정하도록 상기 슬리브의 내측면에 밀착 결합되는, 팽창가능한 블래더(bladder)(240)와; (c) 상기 튜브의 열화를 감지하기 위하여 상기 지지체에 연결된 센서(250, 260)로서, 상기 슬리브를 관통하여 상기 튜브내로 에너지를 전달하기에 적합하며, 상기 슬리브 및 상기 튜브의 에너지 변화를 감지하기에 적합한 상기 센서(250, 260)와; (d) 상기 지지체를 회전하기 위하여 상기 지지체에 연결된 회전장치(340)를 포함하며, 이러한 구조에 의해, 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브가 동시에 튜브의 내면 내측에서 회전함으로써, 상기 센서가 반경방향으로 튜브의 열화를 감지할 수 있으며, 또한 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이므로, 상기 슬리브의 재료특성이 상기 센서에 대하여 반경방향으로 변화가 없는, 튜브의 열화 검사 장치이다.
넓은 측면에서 본 발명은 튜브(70)의 열화를 검사하기 위한 방법으로서, 상기 튜브는 회전가능하고 직선운동이 가능한 슬리브(120)를 둘러싸는 내면(71)을 가지며, 상기 슬리브는 내측면 및 불균일한 재료특성을 갖는, 튜브의 열화 검사 방법에 있어서: (a) 지지체(200)를 상기 슬리브의 내측면 내에 위치시키는 단계로서, 상기 지지체(200)는 상기 지지체를 둘러싸고 있으며 상기 지지체에 연결된 팽창가능한 블래더(240) 및 상기 지지체에 연결된 센서(250, 260)를 갖는, 상기 지지체(200)를 상기 슬리브의 내측면 내에 위치시키는 단계와; (b) 상기 블래더를 상기 슬리브의 상기 내측면에 밀착 결합되도록 팽창시킴으로써 상기 지지체를 상기 슬리브의 내측면에 고정시키는 단계와; (c) 상기 튜브의 열화를 감지하기 위하여, 상기 슬리브 및 상기 튜브를 관통하는 에너지를 전달하고 상기 슬리브 및 상기 튜브의 에너지 변화를 감지하도록 상기 센서(250, 260)를 작동시키는 단계와; (d) 상기 지지체에 연결된 회전장치(340)를 작동함으로써 상기 지지체를 회전시키는 단계를 포함하며, 그것에 의해, 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브가 동시에 튜브의 내면 내측에서 회전함으로써, 상기 센서가 반경방향으로 튜브의 열화를 검사할 수 있으며, 또한, 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이어서, 상기 슬리브의 상기 재료특성이 상기 센서에 대하여 반경방향으로 변화가 없는, 튜브의 열화 검사 방법이다.
본 발명의 하나의 특징은, 자유롭게 회전할 수 있고 축방향으로 이동할 수 있으며 제어봉 구동기구 열슬리브내에 위치하기에 적합한 지지체와, 상기 지지체를 상기 슬리브에 고정시키도록 상기 슬리브에 결합되는, 상기 지지체에 연결된 팽창가능한 블래더와, 상기 지지체에 연결되어 튜브의 열화를 감지하는 센서와, 반경방향으로 튜브의 열화를 주사(走査)하도록 상기 지지체에 연결되어 상기 지지체, 상기 센서 및 상기 슬리브를 회전시키는 회전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은, 축방향으로 튜브의 열화를 주사하도록 상기 지지체에 연결되어 상기 지지체, 상기 센서 및 상기 슬리브를 직선운동시키는 푸쉬/풀 장치(pusher/puller mechanism)를 제공하는 것이다.
본 발명의 장점은 상기 지지체, 상기 센서 및 상기 슬리브가 회전하거나 직선운동할 때, 상기 슬리브가 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이기 때문에 상기 슬리브의 재료 특성이 상기 센서에 대하여 변화가 없다는 점이다.
본 발명의 상기 및 기타 특징 및 장점은 도면과 관련하여 기술된 본 발명의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
본 명세서는 본 발명의 요지를 상세하게 지적하고 구별되게 청구하는 특허청구범위로 귀결되지만, 본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 기재된 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.
이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 핵분열성 재료의 제어된 핵분열을 통하여 열을 생성하기 위한 통상의 원자로(10)가 도시되어 있다. 원자로(10)는 상부 표면(16)을 갖는 수용 구조물(14)에 의해 형성된 원자로 캐비티(12)내에 배치된다. 원자로(10)는 원자로 압력용기 동체(shell)(20)를 포함하는데, 상기 압력용기 동체의 상단은 개방되어 있으며 다수의 입구노즐(30)과 출구노즐(40)이 압력용기 동체의 상부에 부착되어 있다(각 노즐의 하나만 도시됨). 탄소강으로 이루어질 수 있는 반구형의 원자로 용기 윗덮개(50)가 용기 동체(20)의 정상에 설치되어 용기 동체(20)의 개방된 상단에 밀봉적으로 부착되므로, 윗덮개(50)가 용기 동체(20)를 밀봉적으로 덮는다. 용기 동체(20)를 이러한 방법으로 덮으면, 원자로(10) 작동시에 용기 동체(20)를 통하여 순환하는 냉각재(도시하지 않음)가 적절하게 가압된다. 냉각재는 약 17.24MPa(2500psi)의 비교적 고압과 약 343.33℃(650℉)의 온도로 유지되는 붕산염처리된 탈염수일 수 있다.
계속하여 제1도 및 제2도를 참조하면, 원자로(10)내에는 원자로 노심(55)이 배치되며, 상기 원자로 노심은 핵분열성 재료를 수용하는 다수의 핵연료집합체(57)를 포함한다. 대체로 관형인 다수의 제어봉 구동기구 관통튜브(70)를 각각 수용하는 다수의 윗덮개 개구(60)가 윗덮개(50)의 상부를 관통하여 형성되어 있다. 각각의 관통튜브(70)는 내면(71)을 가지며, 윗덮개(50)에 용접물(77)에 의해 부착되어 있다. 관통튜브(70)는 중량비로 약 76.0%의 니켈, 0.08%의 탄소, 0.5%의 마그네슘, 8.0%의 철, 0.008%의 황, 0.25%의 구리와 15.5%의 크롬을 함유한 내식성의 “INCONEL ALLOY 600”로 제조할 수도 있다. 관통튜브(70)는 개방된 제 1 입구부(74) 및 개방된 제 2 입구부(75)를 각기 규정하는 근단부(72) 및 말단부(73)를 갖는다. 개방된 제 2 입구부(75) 자체는 환상의 모따기한 랜드부(76)를 형성하는데, 그 이유는 후술된다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같이, “근단부”는 원자로 노심(55)에 더 가까운 단부를 의미하며, “말단부”는 원자로 노심(55)에서 더 멀리 떨어진 단부를 의미한다. 또한 각각의 제어봉 구동기구 관통튜브(70)는 관통튜브를 통하여 연장된 제어봉 구동축(도시하지 않음)을 수용하고 있으며, 상기 구동축은 원자로 노심(55)의 핵분열 반응을 제어하기 위한 흡수제 또는 독물질(poison material)을 포함하는 적어도 하나의 가동 제어봉 클러스터(cluster)(도시하지 않음)와 결합된다.
제1도 및 제2도를 다시 참조하면, 구동봉(80) 및 구동봉(80)에 연결된 제어봉 클러스터를 축방향으로 이동시키기 위한 제어봉 구동기구(90)가 관통튜브(70)에 연결된다. 제어봉 구동기구(90)는 대체로 관형인 압력 하우징(100)을 포함하는데, 상기 압력 하우징(100)은 중량비로 약 0.08%의 탄소, 20%의 크롬, 11%의 니켈, 및 78.92%의 철로 이루어진 “TYPE 304” 스테인리스 스틸일 수 있다. 압력 하우징(100)에는 전자기 코일 스택 조립체(110)가 부착되어 있는데, 이는 코일 스택 조립체(110)에 전기적으로 에너지를 인가할 때 전자기적으로 구동봉(80)을 축방향으로 이동하게 하기 위함이다.
원자로(10)를 운전하면, 냉각재가 압력용기 동체(20)로 들어가서, 압력용기 동체를 통하여 대체로 제1도에 도시한 화살표 방향으로 순환한다. 냉각재가 압력용기 동체(20)를 통하여 순환할 때, 냉각재는 또한 연료집합체(57) 위로 순환하는데, 이는 핵분열 과정을 보조해 주고 또한 연료집합체(57)내에 수용된 핵분열성 재료의 핵분열에 의해 생성되는 열을 제거하기 위함이다. 코일 스택 조립체(110)는 제어봉 클러스터를 연료집합체(57) 내측으로 또는 외측으로 축방향으로 이동시켜 연료집합체내의 핵분열을 적절하게 제어한다. 연료집합체(57)에서 발생한 열은 궁극적으로 터빈 발전기로 보내져 원자력 발전의 기술분야에서 주지된 방법으로 전기를 발생시킨다.
제2도에 가장 잘 도시한 바와 같이, 관통튜브(70)의 내면(71)은 상기 관통튜브(70)에 동심되게 설치되는 대체로 관형인 열슬리브(120)를 둘러싼다. 슬리브(120)는 내측면(130)을 가진다. 슬리브(120)는 또한 근단부(140) 및 말단부(150)를 가지는데, 이들은 각각 개방된 제 1 입구부(160) 및 개망된 제 2 입구부(170)를 규정한다. 슬리브의 말단부(150)는 개방된 제 2 입구부(170)를 둘러싸는 환상의 플랜지(180)를 갖는데, 이는 슬리브(120)를 관통튜브(70)의 모따기한 랜드(76)상에 설치하기 위함이다. 슬리브(120)가 관통튜브(70)의 내면(71) 내측에서 자유롭게 랜드에 매달리도록 플랜지(180)가 랜드(76)상에 설치된다. 앞의 설명으로부터 플랜지(180)는 랜드(76)에 부착되어 있지 않다는 사실을 이해할 것이다. 오히려, 플랜지(180)는 랜드(76)상에 단지 얹혀 있으며 따라서 랜드(76)상에서 원형 미끄럼운동할 수 있다. 따라서, 슬리브(120)가 랜드(76)상에서 자유롭게 회전할 수 있으며 내면(71) 내측에 축방향으로 자유롭게 걸쳐지기 때문에, 슬리브(120)는 내면(71) 내측에서 자유롭게 회전이 가능하고 축방향으로의 이동(즉, 직선 이동)이 가능하다.
계속 제2도를 참조하면, 슬리브(120)는 균질하지 않으므로, 불균일한 재료 특성을 가질 수 있다. 즉, 슬리브(120)는 공칭 설계값에서 벗어나는 불균질한 또는 불균일한 재료 특성을 가질 수도 있다. 이러한 균일하지 못한 재료 특성은, 슬리브가 단일 재질(예를 들면, “INCONEL ALLOY 600”)로 형성된다 하더라도, 반경방향 및 축방향으로 변화하는 슬리브의 밀도에 의해 야기된 반경방향 및 축방향으로의 전자기 특성 및 음파 특성의 변화에 의해 분명히 드러난다. 또한, 이러한 슬리브(120)는 슬리브(120) 제조공정상의 편차에 기인하여 공칭값과 다른 반경방향 및 축방향으로 변하는 치수를 가질 수 있다. 이러한 불균일한 재료 특성은 관통튜브(70)의 열화(도시하지 않음)에 대한 검사를 방해하는데, 이는 검사 장비로 검출하려 하는 하자의 존재가 중간 개재물인 슬리브(120) 재료 특성의 용적상 변화(즉, 불균일)로 인하여 바람직하지 못하게 가려질 것이기 때문이다. 그러나, 불균일한 재료 특성 및 치수를 가질 수 있는 중간 슬리브(120)가 존재하더라도, 제어봉 구동기구 관통튜브(70)의 열화를 검사하는 것이 바람직하다.
제3도 내지 제9도를 참조하면, 원자로 압력용기(10)에서 통상 발견되는 종류의 제어봉 구동 메카니즘 관통튜브(70)일 수 있는 관형부재의 열화를 검사하기 위한, 본 발명에 따른 장치(190)가 도시되어 있다. 상기 장치(190)는, 대체로 원통형인 길다란 지지체(200)를 포함하는데, 상기 지지체는 슬리브(120)의 내측면(130) 내에 위치될 수 있는 크기를 가지며 슬리브(120)의 길이방향 축을 따라 이동된다. 상기 지지체(200)는 외측면(210)과, 후술될 이유로 외측면(210)상의 개구(230)에서 끝나는 관통 채널(220)을 갖는다. 반경방향으로 신축가능한 가요성 블래더(bladder)(240)와 같은 고정수단이 지지체(200)의 일부를 둘러싸면서 밀봉적으로 지지체에 결합되어 있는데, 상기 고정 수단은 지지체(200)를 슬리브(120)의 내측면(130)에 고정시키도록 슬리브(120)의 내측면(130)에 밀착 결합된다. 블래더(240)는, 물과 같은 유체를 수용할 수 있는 가변용적(245)을 형성하는데, 상기 유체는 블래더(240)를 가압하여 슬리브(120)의 내측면(130)과 밀착 결합되도록 블래더를 반경방향으로 팽창시킨다. 또한, 블래더(240)는 개구(230)를 덮는다. 바람직한 실시예에서는 블래더(240)가 “PELLETHANE CPR-2103-55D”일 수 있는데 이는 미국 캘리포니아주 토렌스 소재의 UpJohn Company, CPR Division으로부터 입수가능하다.
계속해서 제3도 내지 제9도를 참조하면, 관통튜브(70)의 열화를 감지하기 위한 제 1 와전류 센서(250)와 같은 센서 수단이 지지체(200)와 연결되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 관통튜브(70)의 열화를 감지하기 위해 제 2 와전류 센서(260)가 또한 지지체(200)에 연결되어 있다. 제 1 센서(250)는 축방향으로 배향된 열화를 감지할 수도 있고, 제 2 센서(260)는 원주방향으로 배향된 관통튜브(70)의 열화를 감지할 수 있다. 센서(250, 260)는 각각 슬리브(120)와 관통튜브(70)를 관통하는 전자기 에너지를 반경방향으로 전달하여 슬리브 및 튜브내에서 전자기 와전류 변화를 발생시킨다. 센서(250, 260)는 각각 슬리브(120) 및 튜브(70)내에 발생한 와전류를 수용 또는 감지하기에 적합하다. 본 발명의 기술분야에서 주지된 바와 같이, 슬리브(120) 및 튜브(70)내에서 발생한 와전류의 형태 및 강도는 슬리브(120) 및 튜브(70)를 구성하는 재료의 연속성의 함수이다. 따라서, 발생된 와전류의 변화는 재료에 존재하는 불연속성(예를 들면, 열화)에 의하여 영향을 받는다. 센서(250, 260)는 이들 변화를 감지하여 불연속성을 검출한다.
다시 제3도 내지 제9도를 참조하면, 센서(250, 260)는 지지체(200)에 연결된 하우징(270a, 270b)을 각각 포함한다. 또한, 내면(71) 내에서 지지체(200) [및 그에 결합된 센서(250, 260)와 블래더(240)]의 중심을 맞추기 위해, 디스크형 중심맞춤 장치(275)와 같은 중심맞춤 수단이 센서(260)의 하우징(270b)에 부착되어서 지지체(200)에 간접적으로 결합될 수도 있다. 각각의 하우징(270a, 270b)은 전자기 에너지의 방해받지 않는 전달 및 감지를 허용하는 관통 구멍(280a, 280b)을 가질 수 있다. 튜브(70)의 축방향으로 배향된 열화(도시하지 않음)를 감지하는 전자기 플럭스를 전달하기 위한 축방향-전달 코일[본 명세서에서는 축방향 코일(290)로 지칭됨]이 하우징(270a)내에 수납되어 지지구(285)와 같은 것에 의해 지지체(200)에 연결된다. 축방향 코일(290)은 대체로 반원형의 횡단면을 가지며 길이방향 축이 튜브(70)의 길이방향 축에 대하여 대체로 수직으로 배향된다. 또한, 튜브(70)의 원주방향으로 배향된 열화(도시하지 않음)를 감지하는 전자기 플럭스를 전달하기 위한 원주방향 전달 코일[본 명세서에서는 원주방향 코일(300)로 지칭됨]이 (270b)내에 수납되어 지지구(295)와 같은 것에 의해 지지체(200)에 연결된다. 원주방향 코일(300)은 대체로 반원형의 횡단면을 가지며 길이방향 축이 튜브(70)의 길이방향 축에 대하여 대체로 평행하게 배향된다. 슬리브(120) 및 튜브(70)에서 발생한 전자기 와전류를 수신 또는 감지하기 위한, 페라이트로 이루질 수 있는, 대체로 원통형의 수신 코어 또는 코일(320)이 각각의 코일(290, 300)에 연결되고 각각의 반-원형의 코일(290, 300)에 의해 형성된 오목부(310)의 중심에 위치된다.
제3도 내지 제9도를 계속 참조하면, 지지체(200)의 근단부(140)에 가요성 도관(330)이 연결되어 있는데, 그 이유는 후술된다. 도관(330)을 그 길이방향축을 중심으로 회전시키기 위해, 회전 장치(340)와 같은 회전 수단이 도관(330)과 결합하며 지지체(200)에 연결되어 있다. 도관(330)이 그 길이방향축을 중심으로 회전할 때 도관에 연결된 지지체(200)도 지지체(200)의 길이방향 축을 중심으로 동일한 정도로 회전함을 알 수 있다. 따라서, 회전장치(340)가 지지체(200)에 연결된 도관(330)을 회전시킬 때, 회전장치(340)는 블래더(240), 센서(250, 260) 및 슬리브(120)를 튜브(70)의 내면(71)에 대하여 동시에 회전시킬 수 있다. 바로 위의 설명으로부터, 회전장치(340)가 지지체(200)를 회전시킬 때, 슬리브(120)는 센서(250, 260)에 대하여 정지상태임을 알 수 있다. 이는 슬리브(120)가 팽창된 블래더(240)에 의해 지지체(200)에 고정되어 있기 때문이다. 이러한 방법으로, 전자기 에너지가 그것을 통하여 전달되고 수용되는 슬리브의 재료 특성은 센서(250, 260)에 대하여 반경방향으로 변화가 없게 된다.
다시 제3도 내지 제9도를 참조하면, 지지체(200)를 직선운동시키기 위해(즉, 지지체를 밀고 당기기 위해), 푸쉬/풀 장치(pusher/puller mechanism)와 같은 직선운동 수단이 도관(330)과 결합되고 따라서 지지체(200)에 연결되어 있다. 즉, 푸쉬/풀 장치(350)가 지지체(200)를 직선운동시킬 때, 푸쉬/풀 장치(350)는 지지체(200), 블래더(240), 센서(250, 260) 및 슬리브(120)를 튜브(70)의 내면(71)에 대하여 동시에 직선운동하게 한다. 바로 위의 설명으로부터, 슬리브(120)는 센서(250, 260)에 대하여는 상대적으로 정지상태임을 이해할 수 있는데, 이는 푸쉬/풀 장치(350)가 지지체(200)를 직선운동시킬 때 슬리브(120)가 팽창된 블래더(240)에 의해 지지체(200)에 고정되어 있기 때문이다. 이러한 방법으로, 전자기 에너지가 그것을 관통하여 전달되고 수용되는 슬리브의 재료 특성이 센서(250, 260)에 대하여 상대적으로 변화가 없게 된다. 회전장치(340) 및 푸쉬/풀 장치(350)는 예를 들면 브릴 버나드 에이 3세(Bernard A. Brill, III)에게 1990년 2월 20일자로 허여된 “Probe Carrier Drive Assembly”란 발명의 명칭의 본 건 출원인이 소유한 미국 특허 제 4,901,578 호에 개시되어 있는 바와 같은 유형일 수 있는데, 개시된 내용은 본 명세서에 참조로 인용 합체된다.
제3도 내지 제9도를 다시 참조하면, 가요성 유체공급도관(360)이 블래더(240)와 연통하고 있는데, 그 이유는 다음과 같다. 블래더(240)를 가압하여 블래더(240)가 반경방향으로 팽창하여 슬리브(120)의 내측면(130)에 밀착 결합되도록 블래더에 유체(예를 들면 물 또는 공기)를 공급하기 위해, 유체저장장치 (370)와 같은 유체공급 수단이 도관(360)의 일단부와 연통하고 있다. 도관(360)의 타단부는 지지체(200)에 형성된 채널(220)과 연통한다. 도관(360)은 도관(330)을 통하여 연장한다. 채널(220)로의 유체 유동을 적절하게 제어하고 채널(220)로부터 유체를 빼내기 위하여, 솔레노이드 밸브(380)가 도관(360)과 연통하면서 도관(360)에 일체로 연결될 수 있다. 전술된 바로부터, 유체가 채널(220)에 공급되면 블래더(240)가 반경방향으로 팽창하여 내측면(130)에 결합되고, 유체가 채널(220)로부터 빼내지면 블래더(240)가 반경방향으로 수축하여 내측면(130)과 분리된다는 것을 이해할 수 있다.
제3도 내지 제9도를 참조하면, 센서(250, 260)에 의해 감지된 열화의 존재를 기록하기 위해, 작동기/레코더(390)와 같은 작동기/레코더 수단이 전기 전도 와이어(385) 등에 의해 센서(250, 260)에 전기적으로 연결되어 있다. 와이어(385)는 도관(330)을 통하여 또한 지지체(200)에 형성된 통로(387)를 통하여 연장된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 작동기/레코더(390)는 센서(250, 260)에 의해 감지된 열화의 상(image)을 표시하기 위한 음극선관(CRT) 모니터를 포함한다. 작동기/레코더(390)는 또한 센서(250, 260)에 의해 감지된 열화의 상을 영구히 기록하기 위한 종이 기록지(395)를 포함할 수도 있다. 또한, 전술된 바와 같이, 작동기/레코더(390)는 센서(250, 260)가 적절하게 전자기 에너지를 전달하고 그 결과 슬리브(120) 및 튜브(70)에서 생성된 와전류를 검출하도록 센서(250, 260)를 작동시키는 수단을 포함한다.
제3도에 가장 잘 나타난 바와 같이, 플랫폼(400)이 수용 구조물(14)의 상면(16)에 위치된다. 튜브(70)의 검사를 용이하게 수행하기 위해 윗덮개(50)가 플랫폼상에 장착된다. 이점에 있어서, 플랫폼(400)은, 지지체(200) 및 그와 결합된 블래더(240), 센서(250, 260) 및 도관(330)이 통과하는, 횡단 관통 구멍 (410)을 갖는다.
[작동]
제어봉 구동기구(90), 코일 스택(110) 및 압력 하우징(100)을 각각의 제어봉 구동기구 관통튜브(70)로부터 제거한다. 플랫폼(400)은 수용 구조물(14)의 표면(16)상에 위치한다. 윗덮개(50) 및 그와 결합한 관통튜브(70)를 동체(20)에서 제거하여 플랫폼(400)상에 위치시킨다. 다음에, 장치(190)를 윗덮개(50)에 충분히 가깝게 위치시켜 검사과정을 수행한다.
이점과 관련하여, 지지체(200)를 플랫폼(400)의 구멍(410)중 하나를 통하여 또한 개방된 입구부(160)를 통하여 슬리브(120)의 내측면(130)내로 적절한 로보트 장치(도시하지 않음)와 같은 적절한 수단에 의해 원격조작에 의해 삽입한다. 중심맞춤장치(275)에 의해 지지체(200)를 내측면(130)내의 중심에 위치시킨다. 푸쉬/풀 장치(350)를 작동시켜 지지체(200)를 슬리브(120)의 길이방향 축을 따라 전진시킨다. 센서중 하나, 예를 들면, 센서(250)가 슬리브(120)내의 사전설정된 축방향 위치(예를 들면, 용접물에 인접하고 평행한 위치)에 도달할 때까지 지지체(200)를 슬리브(120)내에서 전진시킨다. 그런 후에 푸쉬/풀 장치(350)를 정지시키고 밸브(380)를 작동하여 유체를 저장소(370)로부터 채널(200)로, 개구(230)를 통하여 가변 용적부(245)내로 공급하여, 가변 용적부(245)의 체적을 증가시킴으로써 블래더(240)가 팽창하여 내벽(130)에 밀착 결합되도록 한다. 블래더(230)가 내벽(130)과 결합함에 따라, 지지체(200)를 내벽에 고정시킨다. 회전장치(240)를 작동하여 도관(330)과 지지체(200)를 360° 보다 약간 큰 각도로 회전시킨다. 지지체(200)가 회전할 때, 센서(250, 260)가 동일한 정도로 회전하여 슬리브(120) 및 튜브(70)를 반경방향으로 주사(走査)한다. 주사를 행하기 위하여, 작동기/레코더(390)를 작동시켜서 센서(250)의 축방향 코일(290) [및/또는 센서(260)의 원주방향 코일(300)]이 전자기 에너지를 반경방향 외측으로 전달하여 슬리브(120) 및 튜브(70)를 통하여 전자기 에너지가 전파된다. 또한 작동기/레코더(390)를 작동시켜, 수신 코일(320)이 슬리브(120) 및 튜브(70)에 발생한 와전류를 감지하게 한다. 작동기/레코더(390) 및 센서(250, 260)를 작동시킬 때, 열화의 상이 작동기/레코더(390)의 음극선관(CRT) 모니터상에 표시된다. 또한 원한다면, 추후에 볼 수 있도록, 작동기/레코더(390)에 의해 종이 기록지(395)가 인쇄되어 열화를 기록할 수도 있다.
센서(250, 260)가 360°보다 더 많이 회전한 후, 회전장치(340)를 정지시키고, 푸쉬/풀 장치(350)를 다시 작동하여 지지체(200) 및 지지체에 연결된 센서(250)[또한 센서(260)]를 슬리브(120)의 다른 축방향 위치까지 축방향으로 전진시킨다 회전장치(340)를 다시 앞에서 설명한 방식으로 작동하여 튜브(70)의 다른 위치를 축방향으로 주사한다. 원하는 튜브(70)의 주사가 완료된 후에, 밸브(380)를 작동하여 블래더(240)에서 유체를 빼내서 블래더(240)의 압력을 낮추어 블래더(240)를 내측면(130)으로부터 분리시킨다. 블래더(240)가 내측면(130)으로부터 분리된 후에, 슬리브(120)내로 삽입하는 순서와는 대체로 역순으로 블래더(240)를 슬리브(120)로부터 제거한다.
바로 앞의 설명으로부터, 센서(250, 260)가 회전장치(340)에 의해 이동됨으로써, 튜브(70)의 제 1 부분을 반경방향으로 주사하고, 그 뒤 푸쉬/풀 장치(350)에 의해 축방향으로 이동됨으로써, 축방향으로 전진됨을 알 수 있다. 이때, 센서(250, 260)는 튜브(70)의 제 2 부분을 반경방향으로 검사하는 위치에 있게 된다. 대안적으로, 센서(250, 260)는 푸쉬/풀 장치(350)에 의해 이동됨으로써, 튜브(70)의 제 1 길이방향 부분을 주사하고, 그 뒤 회전장치(340)에 의해 반경방향으로 이동될 수도 있다. 이 때, 센서(250, 260)는 튜브(70)의 제 2 부분을 축방향으로 주사하는 위치에 있게 된다. 또한, 회전장치(340)와 푸쉬/풀 장치(350)를 동시에 작동시켜 튜브(70)를 나선형으로 주사할 수도 있다. 센서(250, 260)의 나선형 이동은 보다 짧은 시간에 원하는 검사를 행한다. 또한 센서(250, 260)는 와전류 센서일 필요는 없으며, 초음파 센서일 수도 있는데 초음파 센서는 슬리브(120) 및 튜브(70)를 관통하는 음파 에너지(즉, 음파)를 반경방향으로 전달하여 슬리브 및 튜브로부터 반사된 음파 에너지를 수용한다. 초음파 센서를 사용할 경우, 적절한 연결재(예를 들면, 탈염수)가 슬리브(120)와 튜브(70) 사이에 개재되어 음파를 효과적으로 전달한다. 센서(250, 260)는 튜브(70)의 열화를 검사할 때와 거의 동일한 방법으로 용접물(77)의 열화를 검사할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
한정이 아닌 단지 예로서, “INCONEL ALLOY 600”으로 제조될 수 있는 제어봉 구동기구 관통튜브(70)는 개구(60)에 결합되는 외경이 약 102mm이고, 내면(71)의 내경은 약 70mm일 수 있다. 관통튜브(70)는 길이가 약 900mm일 수 있다. “TYPE 304”의 스테인리스강으로 제조될 수 있는 슬리브 (120)는 튜브(70)에 결합되는 외경이 약 63.5mm이고, 제어봉 구동기구 구성요소들을 수용하는 내경은 약 54mm일 수 있다. 공칭 설계값으로부터 벗어나는 슬리브(120)의 타원 편차 또는 뒤틀림은 약 2mm일 수 있다. 작동기/레코더(390)는 미국 펜실바니아주 피츠버그 소재의 R. L. Holliday Company, Incorporated로부터 입수할 수 있는 Hocking Vector S900 저주파 와전류 시스템과 결합된 유형일 수도 있다. 상기 R. L. Holliday Company의 상기 시스템이 가지는 최소 데이타 수집율(minimum data acquisition rate)은 센서(250, 260)의 약 1° 회전[튜브(70) 원주의 약 0.5mm]마다 데이타를 수집하는 정도이다. 상기 와전류 시스템은 전원 모듈, 주파수 발생기 모듈, 채널 모듈, 증폭기 모듈을 포함한다. 이러한 와전류 시스템은 1, 3, 10, 30, 100, 300, 및 1000kHz의 주파수 설정치에서 작동할 수 있으므로, 센서(250, 260)의 최적 성능 설정치를 선택할 수 있다. 본 발명자는 센서가 약 1 내지 10kHz에서 동작하면 튜브(70)의 열화 측정에서 최적의 결과를 얻는다는 사실을 발견하였다. 본 명세서에서 기술한 바와 같이, 이 와전류 시스템은 전달/감지 모드에서 약 10볼트의 피크-피크값(10 volts peak-to-peak)에서 센서 전달신호를 측정한다. 상기 센서 신호는 이 시스템에 의해 리사주(Lissajous)[즉, 의사(疑似)-임피던스 평면(pseudo-impedence plane)] 시간력 데이타(time-history data)로서 작동기/레코더(390)에 속하는 모니터 및/또는 기록지(395) 상에 표시된다. 이와는 달리, 상기 데이타는 Z-씨타(Z-theta) “x-주사” 방식의 데이터 맵으로 모니터 및/또는 기록지(395)상에 표시될 수도 있다.
다시, 한정이 아닌 단지 예시를 목적으로, 각 센서(250, 260)는 전자기 에너지를 전달하는 균일계 와전류 코일(uniform field eddy current coil)과 전달된 전자기 에너지에 의해 생성된 와전류를 감지하는 페라이트-코어형 코일을 포함할 수 있다. 상기 전달 코일은 약 1kHz에서 약 100오옴의 측정저항을 제공하도록 코일이 권선된 환형 코어로부터 기계가공될 수 있다. 상기 감지 코일은 약 2.45kHz에서 약 100오옴의 측정 저항을 제공할 수 있도록 코일이 권선된 페라이트봉으로부터 기계가공된 페라이트 코어일 수 있다.
본 명세서의 개시 내용으로부터, 슬리브(120)가 블래더(240)에 의해 지지체(200)에 고정됨으로 인해 슬리브(120)가 센서(250, 260)에 대하여 상대적으로 정지상태이기 때문에, 지지체(200), 센서(250, 260), 블래더(240), 슬리브(120)가 회전 및 직선운동할 때 슬리브(120)의 재료특성이 센서(250, 260)에 대하여 변하지 않는다는 본 발명의 장점은 명백하다. 따라서, 그것을 통하여 전자기 에너지가 전달되고 수용되는 슬리브(120)의 재료특성이 센서(250, 260)에 대하여 변하지 않는다. 이러한 방법으로, 센서(250, 260)에 의해 수용되는 와전류 신호는 슬리브(120)의 불균질로 인한 바람직하지 않게 변하는 간섭에 의해 가려지지 않는다.
비록 본 발명이 본 명세서에 충실히 설명되고 기술되었지만, 설명되고 기술된 본 발명은 상기 상세한 설명에 한정되는 것이 아니다. 이는 본 발명의 취지 및 본 발명의 균등물의 범위에서 벗어나지 않으면서 본 발명에 대하여 다양한 수정을 할 수도 있기 때문이다. 예를 들면, 고정 수단은 블래더(240)일 필요는 없으며, 반경방향 외측으로 움직일 수 있는 핑거일 수 있는데, 이러한 핑거는 검사하는 중에 지지체(200)를 내측면에(120)에 고정시키기 위하여 슬리브(120)의 내측면(130)과 결합하기 적합하다. 다른 예로서, 슬리브(120)에 슬리브의 벽을 관통하는 구멍을 둘 수도 있다. 상기 구멍은 센서(250) 또는 센서(260)중 어느 하나 또는 양 센서(250, 260)에 대향되게 위치되어, 센서에 의해 전달되고 감지되는 신호가 슬리브(120)를 구성하는 재료를 통과하지 않는다.
따라서, 불균일한 재료특성 및 치수를 갖는 중간 슬리브가 존재하더라도, 관형 부재의 열화를 검사할 수 있는 장치 및 방법이 제공된다.

Claims (4)

  1. 튜브(70)의 열화 검사 장치로서, 상기 튜브는 회전가능하게 또한 직선운동가능하게 상기 튜브내에 배치되는 슬리브(120)를 둘러싸는 내면(71)을 가지며, 상기 슬리브는 내측면(130) 및 불균일한 재료특성을 갖는, 튜브의 열화 검사 장치에 있어서; (a) 슬리브의 상기 내측면 내측에 위치하기에 적합한 크기를 갖는 지지체(200)와; (b) 상기 지지체를 둘러싸며 상기 지지체에 연결되어 상기 지지체를 상기 슬리브의 내측면에 고정하도록 상기 슬리브의 내측면에 밀착 결합되는, 팽창가능한 블래더(bladder)(240)와; (c) 상기 튜브의 열화를 감지하기 위하여 상기 지지체에 연결된 센서(250, 260)로서, 상기 슬리브를 관통하여 상기 튜브내로 에너지를 전달하기에 적합하며, 상기 슬리브 및 상기 튜브의 에너지 변화를 감지하기에 적합한 상기 센서(250, 260)와; (d) 상기 지지체를 회전하기 위하여 상기 지지체에 연결된 회전장치(340)를 포함하며, 이러한 구조에 의해, 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브가 동시에 상기 튜브의 내면 내측에서 회전함으로써, 상기 센서가 반경방향으로 튜브의 열화를 감지할 수 있으며, 또한 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이므로, 상기 슬리브의 재료특성이 상기 센서에 대하여 반경방향으로 변화가 없는, 튜브의 열화 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지체를 상기 튜브의 상기 내면에 대하여 직선운동시키기 위하여 상기 지지체에 연결된 푸쉬/풀 기구(pusher/puller mechanism)(350)를 더 포함하며, 이러한 구조에 의해, 상기 푸쉬/풀 기구가 상기 지지체를 직선운동시킬 때, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브가 동시에 상기 튜브의 내면 내측에서 직선운동함으로써, 상기 센서가 축방향으로 튜브의 열화를 감지할 수 있으며, 또한 상기 푸쉬/풀 기구가 상기 지지체를 직선운동시킬 때, 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이어서, 상기 슬리브의 재료특성이 상기 센서에 대하여 축방향으로 변화가 없는, 튜브의 열화 검사 장치.
  3. 튜브(70)의 열화를 검사하는 방법으로서, 상기 튜브(70)는 회전가능하고 직선운동가능한 슬리브(120)를 둘러싸는 내면(71)을 가지며, 상기 슬리브는 내측면(130) 및 불균일한 재료특성을 갖는, 튜브의 열화 검사 방법에 있어서; (a) 지지체(200)를 상기 슬리브의 내측면 내에 위치시키는 단계로서, 상기 지지체(200)는 상기 지지체를 둘러싸고 있으며 상기 지지체에 연결된 팽창가능한 블래더(240) 및 상기 지지체에 연결된 센서(250, 260)를 갖는, 상기 지지체(200)를 상기 슬리브의 내측면 내에 위치시키는 단계와; (b) 상기 블래더를 상기 슬리브의 상기 내측면에 밀착 결합되도록 팽창시킴으로써 상기 지지체를 상기 슬리브의 내측면에 고정시키는 단계와; (c) 상기 튜브의 열화를 감지하기 위하여, 상기 슬리브 및 상기 튜브를 관통하는 에너지를 전달하고 상기 슬리브 및 상기 튜브의 에너지 변화를 감지하도록 상기 센서(250, 260)를 작동시키는 단계와; (d) 상기 지지체에 연결된 회전장치(340)를 작동함으로써 상기 지지체를 회전시키는 단계를 포함하며, 그것에 의해, 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브가 동시에 상기 튜브의 내면 내측에서 회전함으로써, 상기 센서가 반경방향으로 튜브의 열화를 검사할 수 있으며, 또한, 상기 회전장치가 상기 지지체를 회전시킬 때, 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이어서, 상기 슬리브의 상기 재료특성이 상기 센서에 대하여 반경방향으로 변화가 없는, 튜브의 열화 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 지지체에 연결된 푸쉬/풀 장치(350)를 작동시킴으로써 상기 지지체를 상기 튜브의 상기 내면에 대하여 직선운동시키는 단계를 더 포함하며, 그것에 의해, 상기 푸쉬/풀 장치가 상기 지지체를 직선운동시킬 때, 상기 지지체, 상기 블래더, 상기 센서 및 상기 슬리브가 동시에 상기 튜브의 내면 내에서 직선운동함으로써, 상기 센서가 축방향으로 튜브의 열화를 감지할 수 있으며, 또한, 상기 푸쉬/풀 장치가 상기 지지체를 직선운동시킬 때, 상기 슬리브는 상기 센서에 대하여 상대적으로 정지상태이어서, 상기 슬리브의 상기 재료특성이 상기 센서에 대하여 축방향으로 변화가 없는, 튜브의 열화 검사 방법.
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SE (1) SE513983C2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101103581B1 (ko) 2009-08-24 2012-01-09 한전케이피에스 주식회사 원자로용 제어봉구동장치(cedm) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675087A (en) * 1994-02-15 1997-10-07 The Babcock & Wilcox Company Fastener characterization with an electromagnetic acoustic transducer
GB2301187B (en) * 1995-05-22 1999-04-21 British Gas Plc Method of and apparatus for locating an anomaly in a duct
US5767410A (en) * 1996-03-19 1998-06-16 Combustion Engineering, Inc. Lamb wave ultrasonic probe for crack detection and measurement in thin-walled tubing
US5760306A (en) * 1996-08-30 1998-06-02 Framatome Technologies, Inc. Probe head orientation indicator
EP1031832A3 (de) * 1999-02-23 2005-03-16 intelligeNDT Systems & Services GmbH & Co. KG Sonde und Verfahren für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
US6192760B1 (en) 1999-08-19 2001-02-27 Mcdermott Technology, Inc. EMAT transmit/receive switch
US6487922B1 (en) * 2000-09-25 2002-12-03 Siemens Westinghouse Power Corporation Steam turbine inlet sleeve inspection apparatus and method
KR100447482B1 (ko) * 2001-04-23 2004-09-07 한국원자력연구소 원자력발전소 증기발생기 전열관 균열의 관통 여부 판정및 관통길이 측정방법
US20040091076A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 Pacific Gas & Electric Company Method and system for nondestructive inspection of components
US7096699B2 (en) * 2003-02-13 2006-08-29 York International Corp. Multiple bladder internal tube expansion and method
US6856662B2 (en) * 2003-05-13 2005-02-15 Framatome Anp, Inc. Remote examination of reactor nozzle J-groove welds
US7218101B2 (en) * 2003-12-19 2007-05-15 Westinghouse Electric Co. Llc Eddy current method of inspecting a pressure vessel shell
JP4708191B2 (ja) * 2006-01-04 2011-06-22 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 ベローズの劣化検査方法
JP4682175B2 (ja) * 2007-08-20 2011-05-11 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子炉圧力容器における溶接部の検査装置及び検査方法
EP2582886B1 (en) 2010-06-16 2019-11-27 Mueller International, LLC Infrastructure monitoring devices, systems, and methods
US9291520B2 (en) 2011-08-12 2016-03-22 Mueller International, Llc Fire hydrant leak detector
EP2912416B1 (en) 2012-10-26 2018-05-30 Mueller International, LLC Detecting leaks in a fluid distribution system
KR101407749B1 (ko) * 2012-10-31 2014-06-16 (주)하기소닉 원자로 헤드 관통관 검사용 초음파 갭 프로브
CN103867714B (zh) * 2012-12-11 2016-08-03 中国核动力研究设计院 一种管束套筒开孔的拧盖式密封装置
US9279582B2 (en) * 2013-05-10 2016-03-08 Westinghouse Electric Company Llc Method and apparatus for delivering a tool to the interior of a heat exchange tube
US9575034B2 (en) * 2014-03-12 2017-02-21 Siemens Energy, Inc. Method and system for immersion ultrasound inspection including within downwardly opening cavities
US9528903B2 (en) 2014-10-01 2016-12-27 Mueller International, Llc Piezoelectric vibration sensor for fluid leak detection
FR3028029B1 (fr) * 2014-10-29 2016-12-23 Areva Procede de mesure des jeux entre des zones de tubes et ensemble de mesure des jeux associe
CN104849354B (zh) * 2015-05-20 2018-01-09 中广核检测技术有限公司 控制棒驱动机构ω焊缝超声扫查水循环系统
US10283857B2 (en) 2016-02-12 2019-05-07 Mueller International, Llc Nozzle cap multi-band antenna assembly
US10305178B2 (en) 2016-02-12 2019-05-28 Mueller International, Llc Nozzle cap multi-band antenna assembly
KR20240031425A (ko) 2018-02-12 2024-03-07 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 써멀 슬리브
EP3776596B1 (en) 2018-04-13 2023-09-13 Framatome Inc. Method and device for replacing sleeves lining nuclear reactor pressure vessel tubes
CN108899099B (zh) * 2018-07-02 2019-12-10 四川华都核设备制造有限公司 一种电机型crdm中隔套的安装方法
US10859462B2 (en) 2018-09-04 2020-12-08 Mueller International, Llc Hydrant cap leak detector with oriented sensor
US11342656B2 (en) 2018-12-28 2022-05-24 Mueller International, Llc Nozzle cap encapsulated antenna system
KR20210126748A (ko) * 2019-02-25 2021-10-20 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 열 슬리브용 회전 방지 장치
US11473993B2 (en) 2019-05-31 2022-10-18 Mueller International, Llc Hydrant nozzle cap
CN111391355B (zh) * 2020-03-17 2021-11-30 南京晨光集团有限责任公司 一种硅橡胶芯模膨胀压力测试及控制方法
US11542690B2 (en) 2020-05-14 2023-01-03 Mueller International, Llc Hydrant nozzle cap adapter

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3584504A (en) * 1969-10-03 1971-06-15 Amf Inc Ultrasonic inspection apparatus and method for nondestructive testing of tubular member having varying inner diameter
CA1149914A (en) * 1981-02-25 1983-07-12 Eric G. De Buda Pipe inspection device
US4856337A (en) * 1987-07-30 1989-08-15 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for providing a combined ultrasonic and eddy current inspection of a tube
US4889679A (en) * 1988-02-16 1989-12-26 Westinghouse Electric Corp. Eddy current probe apparatus having an expansible sleeve
US4855677A (en) * 1988-03-11 1989-08-08 Westinghouse Electric Corp. Multiple coil eddy current probe and method of flaw detection
US4901578A (en) * 1988-05-20 1990-02-20 Westinghouse Electric Corp. Probe carrier drive assembly
US5134367A (en) * 1991-03-19 1992-07-28 The Babcock & Wilcox Company Rotating eddy current roller head for inspecting and profiling tubing having two separate cross wound coils
US5267481A (en) * 1991-10-24 1993-12-07 General Electric Company Ultra sound probe for cylindrical body having reduced vertical clearance
US5247251A (en) * 1992-03-16 1993-09-21 Westinghouse Electric Corp. Probe with radially extendable and retractable detector assembly for inspecting interior walls of hollow metallic plug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101103581B1 (ko) 2009-08-24 2012-01-09 한전케이피에스 주식회사 원자로용 제어봉구동장치(cedm) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치

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Publication number Publication date
ES2084561B1 (es) 1998-04-01
FR2702840A1 (fr) 1994-09-23
FR2702840B1 (fr) 1995-06-23
ES2084561R (ko) 1997-09-16
SE9400645D0 (sv) 1994-02-24
SE513983C2 (sv) 2000-12-04
JPH06317569A (ja) 1994-11-15
SE9400645L (sv) 1994-09-18
US5396800A (en) 1995-03-14
ES2084561A2 (es) 1996-05-01
KR940022590A (ko) 1994-10-21

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