KR100355509B1 - 자기결합보상방법및시스템 - Google Patents

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Abstract

유도된 노이즈를 각각 가지는 적어도 2개의 제어봉 위치 표시기를 구비한 제어봉 위치 표시 시스템에 대하여 자기결합 보상을 행하는 방법은, 제 1 제어봉 위치 표시기의 1차 코일에 사인파 전류를 제공하여 제 1 제어봉 위치 표시기의 제 1 의 2차 코일에 전압을 유도하는 단계와, 제 1 제어봉 위치 표시기로부터의 제 1 의 2차 코일 전압과 제 2 제어봉 위치 표시기의 노이즈로부터 유도된 제 2의 2차 코일 전압을 수신하는 단계와, 제 1 및 제 2 2차 코일 전압의 차이를 도출하여 자기결합 보상을 얻는 단계를 포함한다.

Description

자기결합 보상 방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR MAGNETIC COUPLING COMPENSATING A ROD POSITION INDICATION SYSTEM}
본 발명은 원자로 용기(nuclear reactor vessel)의 제어봉 위치 표시 시스템 (rod position indication system)을 보상하기 위한 것으로, 특히 제어봉 위치 표시 시스템을 자기결합 보상(magnetic coupling compensation)하는 것에 관한 것이다.
상업용 원자로에 있어서, 증기 및 궁극적으로는 전기를 발생하는 열(heat)은 농축 우라늄과 같은 핵분열 물질을 분열시킴으로써 발생된다. 이 핵분열 물질 혹은 핵연료는 전형적으로, 다수의 핵연료 조립체에 지지되는 다수의 핵연료봉으로 구성된 원자로 노심(core)내에 포함되고, 이들 핵연료 조립체는 동일 간격으로 평행하게 이격되어 배치된다.
이동 가능 제어봉(movable control robs)은 노심을 통하여 분산되어 핵분열 공정을 제어한다. 제어봉은 통상적으로 핵연료 조립체에 정의되고 핵연료 조립체의 유도 고리(guide thimbles)에 의해, 핵 연료 조립체로 제한되고 연료봉 사이에 있는 수직 개구부로 삽입되는 적합한 중성자 흡수 물질을 포함하는 다수의 연장 봉 (enlongated rob)을 포함한다. 따라서, 유도 고리는 노심 안팎으로의 이동동안에 제어봉을 가이드(guide)한다. 제어봉을 노심내로 삽입하면, 보다 많은 흡수 물질이 부가되고 핵반응이 감소된다. 반대로, 제어봉을 노심 외부로 회수하면 흡수 물질이 제거되고, 핵반응이 증가하여 노심의 전력 출력이 증가된다. 원자로 노심 및 제어봉은 원자로 냉각제가 흐르는 원자로 용기내에 배치되고 지지된다.
클러스터 조립체에 제어봉이 지지되고, 이 클러스터 조립체는 제어봉 구동장치(control rob drive mechanisms)에 의해 원자로 노심으로부터/으로 이동하며, 그 다음에 제어봉 구동 장치는 원자로 노심위의 원자로 유기내에 배치된 상단 내장 장치에 의해 실장된다. 전형적으로 원자로 압력 용기는 비교적 높은 압력을 받는다. 제어봉 구동 장치는 원자로 압력 용기내의 압력 환경과 동일한 압력 환경내에서 작동한다. 따라서, 제어봉 구류 장치는 원자로 압력 용기의 관형(tubular)의 연장부인 상단 내장 장치의 압력 하우징내에 수용된다. 통상적으로 사용하는 타입의 제어봉 구동 장치중 하나를 "자기 잭(magnetlc Jack)"이라 한다. 이러한 타입의 장치로 인하여, 제어봉은 불연속적인 증가 거리로 혹은 단계로 제어봉을 이동시키는 것을 포함하는 일련의 움직임을 통해 원자로 노심으로부터/으로 잭(jack)되며, 따라서, 이러한 이동을 통상적으로 제어봉의 스텝핑이라 한다. 이러한 유형의 장치는 본 발명의 양수인에게 양도된 프리치(Frisch)의 미국 특허 제 3,158,766 호와 디베스 (Dewesse)의 미국 특허 3,992,225 호에 개시되어 있다.
이 자기 잭 타입의 제어봉 구동장치는 3개의 전자기 코일과, 구동봉 샤프트 (drive rob shaft)를 올리거나 내리고, 그에 의해 제어봉 클러스터 조립체를 올리기나 내리는데 사용되는 접극자(amature) 혹은 플런저(plungers)를 포함한다. 3개의 코일은 압력 하우징 주변과 외부에 장착된다. 두개의 코일은 각각 하우징내에 포함된 이동 가능 및 고정 플런저의 그리퍼(grippers)들을 작동시킨다. 나머지 하나의 코일은 이동 가능 그리퍼에 연결된 리프트 플런저(lift plunger)를 작동시킨다. 이동 가능 및 고정 플린저의 작동은 다수의 축방향으로 이격된 원주의 그루부 (groove)를 가지는 구동봉 샤프트를 죄는 원주 방향으로 이격된 래치(latch) 세트를 동작시킨다. 고정 그리퍼 래치는 원하는 축방향 위치로 구동 샤프트를 유지시킨다. 이동 가능 그리퍼 래치는 구동봉 샤프트를 올리고 내리도록 작동된다. 각각의 잭킹(Jacking) 혹은 스텝핑(stepping) 이동은 제어봉 구동 장치가 구동봉 샤프트를 5/8 인치(1.58cm)만큼 이동시키는 것이다. 따라서, 잭킹 혹은 스텝핑 이동은 3개의 동축으로 이격된 전자기 코일 세트의 동작에 의해 성취되어, 대응하는 고정, 가동 및 리프트 플런저를 작동시켜 각각 장치의 제어봉 구동 샤프트를 교번적으로, 연속적으로 죄고(grip), 이동시키고, 그리고 해제(release)한다.
종래에는 제어봉 위치를 결정하기 위해 다수의 표시기를 사용했다. 이러한 표시기중의 하나가 아날로그 표시기이다. 아날로그 표시기는 스택에 동심형으로 배치되고 다수의 층으로 된 감김 코일을 포함하며, 이 코일은 비자기 제어봉 이동 하우징상을 미끄러져가는 비자기 스테인레스강인 관형의 하부 구조체에 의해 지지된다. 직렬로 연결된 모든 1차 코일과 직렬로 연결된 모든 2차 코일을 교번적으로 배치한다. 코일은 사실상 이동 하우징의 높이로 분산된 긴 선형의 변압기를 형성하고, 1차 코일로부터 2자 코일로의 결합은 자기 구동봉이 코일 스택을 관통하는 범위에 의해 영향을 받는다. 제어봉 위치는 1차 코일에 일정한 사인파 여기 전류를 제공하여, 2차 코일을 가로질러 유도된 전압을 측정함으로써 결정된다. 유도된 2차 코일 전압의 크기는 제어봉 위치에 상응한다. 본 기술분야에 잘 알려진 방법으로 이 2차 코일 전압이 처리되고 이 전압은 제어 패널에 디스플레이된다.
본 발명의 제어봉 위치 탐지 장치는 만족스럽기는 하지만 단점이 존재한다. 원자로 용기에는 다수의 표시기가 있으며, 이 표시기들이 서로 인접하게 배치되므로, 하나의 표시기의 1차 및 2 차 코일은 인정한 표시기의 2차 코일에 전자기적으로 잔류 전압을 유도하며, 이것을 통상적으로 "노이즈" 혹은 "자기결합"이라 한다. 이 노이즈는 영향받은 표시기의 2차 코일 전압에 영향을 주고, 그 다음에 표시기는 제어 패널에 표시된 제어봉 위치의 정확도에 영향을 준다.
결과적으로, 제어봉 표시 시스템을 자기결합 보상하는 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명은 전술한 요구를 만족시키는 개선된 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명은 특히, 유도된 노이즈를 각각 가지는 적어도 2개의 제어봉 위치 표시기를 구비한 제어봉 위치 표시 시스템을 자기 결합 보상하는 방법에 관한 것으로, (a) 제 1 제어봉 위치 표시기의 1차 코일에 사인파 전류를 제공하여 제 1 제어봉 위치 표시기의 제 1의 2차 코일에 전압을 유도하는 단계와, (b) 제 1 제어봉 위치 표시기로부터의 제 1의 2차전압과 제 2 제어봉 의치 표시기의 노이즈로부터 유도된 제 2의 2차 코일 전압을 수신하는 단계와, (c) 제 1의 2차 코일 전압과 제 2의 2차 코일 전압간의 전압 차이를 도출하여 자기결합 보상을 얻는 단체를 포함한다.
본 발명의 목적은 제어봉 위치 표시 시스템을 자기결합 보상하는 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자기결합 보상 직후에 제어봉 위치표시 시스템을 온도 보상하는 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 특징은 2개의 인접한 제어봉 위치 표시기의 2차 코일들에 미분 증폭기를 연결하여 2개의 2차 코일들간의 전압차를 얻는 것이다.
제 1 도를 참조하면, 핵분열 물질(도시되지 않음)의 분열을 제어하여 열을 발생하는 전형적인 원자로 용기(10)가 도시된다. 원자로 용기(10)는 격납 건물 (containment building)(14)에 의해 정해진 원자로 공동(reactor cavity)(12)내에 배치된다. 원자로 용기(10)는 상단부가 개방된 원통형 기저부(20)를 포함하고, 원통형 기저부(20)의 상부에는 다수의 유입 노즐(inter nozzles)(30)과 배출 노즐 (outlet nozzle)(40)이 부착된다(각각 하나의 노즐만이 도시되어 있음.) 플랜지형의 탄소강일 수 있는 반구형(hemispherical shaped) 원자로 용기 폐쇄 헤드(50)는 기저부(20)의 상부에 탑재되어, 기저부(20)의 상단 개방부를 밀봉하면서 부착되어 기저부(20)를 덮는다. 이런식으로 기저부(20)를 덮으면, 원자로 용기(10)가 동작할때, 적당한 여압의 냉각재(도시되지 않음)가 기저부(20)를 통하여 순환한다. 냉각재는 높은 대략 2500psia의 압력 및 화씨(Fahrenheit) 650도에서 유지되는 붕산 탈염수(borated demineralized water)일 수 있다.
원자로 심(55)은 원자로 용기(10)의 내부에 배치된다. 원자로 심(55)은 핵분열 물질을 포함하는 다수의 핵연료 조립체(57)를 구비한다. 핵연료 조립체(57)는 구조적으로 서로 결합된, 수직하게 연장된 다수의 일료봉(도시되지 않음)을 포함한다. 수직으로 연장된 다수의 딤블관(thimble tubles)(도시되지 않음)은, 각 연료 조립체(57)내에 선택적으로 배치되어, 핵분열 처리를 제어하는 제어봉을 수용한다. 딤블관은 이동 가능 제어봉 클러스터(movable control rob cluster)(제 1 도에 도시되지 않음)를 형성하는 스파이더 조립체(spider assembly)에 의해 구조적으로 함께 결합된다.
폐쇄 헤드(50)의 상부에 다수의 폐쇄 헤드 개구부(60)가 형성되고, 이들 각각은 다수의 통상적인 관형 제어봉 구동장치(tubular shaped cotrol rob drive mechanism : CRDM) 침투된(70)을 수용한다. 각 침투관(70)은 폐쇄 헤드(50)에 용접(77)에 의해 부착된다. 각 CRDM 침투관(70)은 이 관을 통해 연장되는 제어봉 구동 사프트를 수용한다. 이 구출 샤프트는 적어도 하나의 이동 가능 제어봉 클러스터와 연동한다.
침투관(70)에 제어봉 구동장치(CRDM)(90)가 연결되어 구동봉(80)을 축방향으로 이동시키고, 따라서, 이 구동봉(80)에 제어봉 클러스터가 연결된다. CRDM은 유형 304 스테인레스 강(stainless steel)일 수 있는 통상적인 관형의 압력 하우징(100)을 포함한다. 압력 하우징(100)에 전자기 코일 스택 조립체(110)가 부착되고, 이 코일 스택 조립체(110)는 전력을 인가받으면, 구동봉(80)을 전자계적으로 그리고, 축상으로 이동시킨다. 코일 스택 조립체(110)에 전력이 공급되면, 제어봉은 원자로 심(55)으로부티 완전히 빠져 나오고, 전력 공급이 중단되면, 제어봉은 충분히 윈자로 심(55)으로 완전히 삽입됐다. 코일 스택 조립체(110)에 제어봉 위치 표시기(rob position lndicator : RPI)(120)가 부착되어, 본 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이 제어봉의 위치를 모니터(moniter)한다.
원자로 용기(10)가 동작함에 따라, 냉각재가 기저부(20)로 유입되어 일반적으로 도면의 화살표 방향으로 순환한다. 냉각재는 기저부(20)를 통하여 순환할 때, 핵연료 조립체(57)상을 순환하여, 핵분열 처리를 지원하고 이 핵연료 조립체(57)에 포함된 핵분열 물질의 분열에 의해 발생되는 열을 제거한다. 코일 스택 조립체(110)는 제어봉 클러스터를 축방향으로 핵연료 조립체(57)의 안팎으로 이동시켜 핵분열 처리를 적절하게 제어한다. 핵연료 조립체(57)에 의해 발생되는 열은 결국 터빈 발전기(turbine generator) 세트로 전송되어, 본 기술분야에 잘 알려진 방식으로 전기를 발생한다.
제 2 도에는 본 발명의 방법 및 장치가 특히, 자기결합 및 온도 보상으로 인한 변동에 대하여 출력은 보상하는데 유용하도록 하는, 선형 전압형의 제어봉 위치 표시기(120)가 도시되어 있다. 본 발명의 방법은 선형 전압 변압기 표시기(linear voltage transformer indicator)에 대한 응용만으로 제한되지 않으며, 오히려, 후술할 하나의 긴 코일, 제어봉 위치 함수로서 변하는 저항을 포함하는 다른 유형의 제어봉 위치 표시기를 사용할 수 있다.
표시기(120)는 1자 코일을 형성하기 위해 전기적으로 직렬 연결된 다수의 고리모양의 층으로 감겨진 1차 코일 P와, 2차 코일을 형성하기 위하여 전기적으로 직렬 연결된 다수의 고리모양의 층으로 감겨진 2차 코일 S를 포함한다. 코일 P와 S는 세로로 적체되고, 끝판(140,150)을 가지는 코일 모양체(130)상에 장착된다. 코일 모양제(130)는 구동봉(80)을 밀봉하는 비자기 제어봉 이동 하우징(nonmagnetic rob travel housing)(160)을 미끄러져 움직이는 얇은 비자기 스테인레스 강의 관형의 하부 구조체를 포함한다. 2차 코일 S는 1차 코일 P와 교번적으로 간삽(interleave)되어 1차 코일과 유도성 결합을 하고, 2차 코일 S는 코일 스택의 상부에, 1차 코일은 코일 스택의 하부에 위치한다. 사인곡선의 전류원(170)은 1차 코일에 연결되어, 2차 코일의 단자들을 가로지르는 전압을 유도하도록 1차 코일의 전류를 여기시킨다.
도시된 하나의 구성에서, 코일 모양체(130)의 길이는 대략, 393.7cm로써, 대략 384.81 cm 길이의 결합 1차 및 2차 유효 코일을 갖는다. 활성 코일은 층으로 감겨진 코일을 포함한다. 전술한 바와 같이, 유효 코일은 1차 코일 P의 절반과 2차 코일 S의 절반이 교번적으로 간삽되는 층으로 갇혀진 코일을 포함한다. 각각의 코일은 직경이 13.72 cm이고, 높이가 대략 5.08 cm 높이다. 2차 코일 S는 검출기 (detector)의 기저부 근처로 갈수록 더 많이 회전하는 반면, 1차 코일 P는 일정함이 바람직하다. 코일 모양체(130)의 최하위 1차 코일 P와 하위 끝판(150) 사이에는 대략 7.62 cm 의 간격이 존재한다.
구동봉(80)은 자기 특성을 가지는 금속으로 구성된다. 알수 있는바와 같이, 구동봉(80)이 그의 하우징을 통해 위로 이동함에 따라, 1차 코일과 2차 코일간의 결합이 증가하고, 이에 비례하여 2차 코일의 유도 전압의 크기가 증가된다. 또한, 2자 전압은 제어봉이 원자로 용기(10)의 노심(55)으로부터 빠질 때의 제어봉의 위치에 대응한다. 이론적으로, 2차 전압과 제어봉 위치간의 관계는 선형적이어야 하나, 사실상 2차 코일의 출력에 오류를 유발시키는 다수의 변수가 있다. 이러한 오류중의 하나가 하나의 표시기(120)의 1차 및 2차 코일과 이 근처의 다수의 표시기 (120)의 1차 및 2차 코일간에 발생되는 전자기적 결합이다. 본 발명의 시스템은 이러한 결합에 대한 제어봉 위치 표시 시스템을 보상하기 의한 방법 및 장치를 포함한다.
제 3 도에는 전자기결합을 보상하기 위한 본 발명의 회로가 도시되어 있다.2개의 사인파 전류원(170a,170b)은 제각기 2개의 인접한 표시기(120a,120b)의 1차 코일들에 연결되어, 제각기의 2차 코일에 전압을 활성화하고 유도한다. 본 발명의 실시 예에서는, 인접한 표시기가 사용되었지만, 전자기 결합을 가지는 임의의 2개의 표시기(120)가 사용될 수 있다. 전류원(170a,170b)은 각각의 케이블(180,190)을 통하여 제어실(control room)(도시되지 않음)에 위치한 전자회로에 의해 턴온(turn on)/턴오프(turn off)된다. 각 검출기의 2차 코일의 단자(200,210)는 케이블(220)은 통하여 함께 결합되어, 2개의 2차 코일을 직렬로 연결하고, 이에 따라, 2개의 미분 증폭기(330,240)는 2차 코일의 각각의 연결되지 않은 단자(250,260)를 통하여 병렬로 연결된다. 이러한 병렬 연결에 의해, 각각의 미분 증폭기(230,240)는 2개의 2차 출력들의 차이를 나타내는 출력을 생성한다. 단자(250)는 미분 증폭기(230)의 양(positive) 단자와 미분 증폭기(240)의 음(negative) 단자에 연결되고, 이와 달리, 단자(260)는 미분 증폭기(230)의 음 단자와 미분 증폭기(240)의 양 단자에 연결된다. 후술하는 바와 같이, 이러한 구성에 의해 증폭기(230,240)의 각 출력은 동작동안 양의 출력을 발생한다. 본 발명의 실시예에서 2개의 미분 증폭기(230,240)가 사용되었지만, 당업자라면 2개의 미분 증폭기 대신에 하나의 미분 증폭기가 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 하나의 미분 증폭기를 사용할시에는 그 출력은 양에서 음으로 변한다.
표시기(120a)의 자기 결합 보상을 위한 회로를 동작시키기 위하여 전류원 (170a)을 턴온시키고, 다른 전류원(170b)을 턴오프시킨다. 표시기(120a)가 작동되면, 작동된 표시기(120a)의 2차 출력은 구동봉(80) 위치를 나타내는 실제 전압 +근처의 다른 표시기들의 전자기장으로부터 유도된 전압(이하에서는 노이즈(noise)라 함)을 포함한다. 이 노이즈는 사실상 두개의 2차 코일에 동일하게 유도되고, 이에 따라 작동되지 않은 표시기(120b)는 단지 2차 코일의 노이즈를 나타내는 전압을 가진다. 2차 코일이 연결된 미분 증폭기(230)의 단자를 가로질러 유도된 전압은 2개의 2차 전압의 차이, 즉 표시기(120a)의 자기결합 보상 전압과 동일하다. 결과적으로, 하나의 2차 코일에 유도된 노이즈는 다른 2차 코일에 유도된 노이즈를 상쇄시킨다. 전술한 내용은 다음의 공식으로 표현된다.
전술한 바와 같이, 미분 증폭기(230)에 2차 코일을 극성 연결하는 배치는 이미분 증폭기(230)의 줄력이 양수임을 보장한다. 미분 증폭기(240)는 표시기(120a)의 보상동안 동작하지 않는다.
표시기(120b)의 보상을 위하여 회로를 동작시키기 위해서는, 전류원(170b)를 턴 온하고 다른 전류원(170b)을 턴 오프시킨다. 보상 전압은 전술한 바와 같은 방식으로 미분 증폭기(240)의 단자를 가로질러 측정되고, 유사하게, 미분 증폭기 (230)는 표시기(120b)의 보상동안에는 작동하지 않는다. 전술한 보상 단계는, 2개의 표시기를 한쌍으로 하고 전술한 처리를 반복함으로써, 모든 표시기에 대해 반복될 수 있다.
제 4 도에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 자기결합 보상 직후에 표시기(120a,120b)의 온도를 보상하는 장치에 관하여 도시하고 있다. 면밀히 검토한 결과, 시스템 오류의 주 원인은 냉각재 온도의 변화에 의해 발생되는 구동봉 (80)의 온도 변동에 있음을 알수 있었다. 구동봉(80)의 투자율(permeability) 및 저항율은 온도에 의존하므로, 구동봉(80)의 온도가 변함에 따라 또한 투자율 및 저항률도 변하여, 직접 표시기의 1차 코일과 2차 코일간의 결합에 영향을 미친다.
분명한 것은, 냉각재(따라서, 구동봉)의 온도가 변할 때마다 표시기의 2차 전압을 재조정하거나, 혹은 온도로 인한 오류에 대하여 보상 형태를 취해야 한다.
표시기의 2차 전압의 온도를 보상하기 위하여 구동봉(80)의 온도에 직접적으로 응답하는 측정은 간접 온도 측정으로 함이 바람직하다. 이것은 제 4 도의 본 발명의 실시 예에 따라 성취되어, 2개의 2차 코일의 저항을 측정한다. 후술하는 바와같이 2개의 2차 코일들의 저항은 원자로 용기(제 1 도)의 동작 온도(화씨 70 도 내지 화씨 650도)에서 통상적으로 50 내지 80 옴(ohm)으로 선형적으로 변한다. 따라서, 제 2 코일의 온도와 저항간에 직접적인 상관 관계가 있다.
이점에 있어서, 2개의 스위치(270,280)는 2차 코일 각각의 두단자(250,260)에 각각 연결되어, 장치를 자기(magnetic) 보상후에, 온도 보상 모드로 전환시킨다. 제 3 미분 증폭기(290)의 음 단자는 스위치(260,270)에, 양 단자는 단자(300)를 형성하는 2차 코일들 사이에 직렬로 연결된다. 단자(300)와 양 단자사이에 세번째 스위치(310)가 부작되고, 이 세번째 스위치는 온도 보상이 발생하는 (대시선(dash line)으로 표시된) 위치에 배치된다. 자기결합 보상동안에 스위치(310)는(실선으로 표시된) 오프 위치에 배치되어, 세번째 미분 증폭기(290)로의 전류의 흐름을 제거한다. 미분 증폭기(290)의 단자로부터 연장된 리드(330)와 리드(340)사이에 직류(DC) 전원(320)이 연결되어, 온도 보상동안에 직류를 제공한다.
표시기(120a,120b)의 온도를 보상하기 위하여, 2개의 스위치(270,280,310)를 대시선으로 표시된 위치에 배치하면, 일시적으로 자기결합 보상이 종료된다. 이러한 구실에서, DC는 DC 전원(320)으로부터 두 2차 코일을 통하여 흐르고, 세번째 미분 증폭기(290)로 복귀한다. 이것으로 2차 코일들의 저항을 측정한다. 세번째 미분 증폭기(290)는 저항의 결과를 얻고, 이 결과를 후속 처리 장치에 남겨준다. 온도 보상에 대한 저항값을 사용하기 위한 시스템 및 방법은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 4,714,926 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본 명세서에 참조로서 인용된다. 온도 보상후, 스위치(270,280,310)는 계속적으로 자기결합을 보상하기 위해 오프 위치로 전환된다.
제 1 도는 전형적인 원자력 발전소 원자로 용기와 그의 제어봉 위치 표시기의 수직 절단면을 도시한 도면,
제 2 도는 제어봉 위치 표시기의 측면을 도시한 도면,
제 3 도는 제어봉 위치 표시기의 자기결합 보상을 하기 위한 본 발명을 개략적으로 도시한 도면,
제 4 도는 자기결합 보상 회로와 온도 보상 회로를 포함하는 본 발명의 다른실시예를 도시한 도면
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 원자로 용기 55 : 원자로심
57 : 핵연료 조립체 80 : 구동봉
90 : 제어봉 구동장치 110 : 전자기 코일 스택 조립체
120 : 제어봉 위치 표시기 130 : 코일 형태
160 : 비자기 제어봉 이동 하우징 230,240,290 : 미분 증폭기

Claims (10)

  1. 유도된 노이즈(noise)를 각각 가지는 2개의 제어봉 위치 표시기(rob position indicatiors)를 구비한 제어봉 위치 표시 시스템을 자기결합 보상 (magnetic coupling compensating)하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 제어봉 위치 표시기의 1차 코일에 사인파 전류를 제공하여 상기 제 1 제어봉 위치 표시기의 제 1의 2차 코일에 전압을 유도하는 단계와,
    b) 제 2 제어봉 위치 표시기에 대한 사인파 전류를 비활성화하여, 유도된 노이즈를 갖는 상기 제 2 제어봉 위치 표시기로부터 2차 코일 전압을 얻는 단계와,
    c) 상기 제 1 제어봉 위치 표시기로부터의 상기 제 1의 2차 코일 전압과, 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 상기 노이즈로부터 유도된 제 2의 2차 코일 전압을 수신하는 단계와,
    d) 상기 제 1의 2차 코일 전압과 상기 제 2의 2차 코일 전압간의 차이를 도출하여, 상기 제 1 제어봉 위치 표시기의 상기 자기 결합 보상을 얻는 단계를 포함하는 자기결합 보상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    온도 보상에 이용되는 상기 2개의 2차 코일들이 저항을 측정하기 위해, 상기 자기 결합 보상의 종료후, 상기 제 1 제어봉 위치 표시기의 제 1의 2차 코일과 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 제 2의 2차 코일에 직류를 제공하는 단계를 더 포함하는 자기결합 보상 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1의 2차 코일과 상기 제 2의 2차 코일을 직렬로 연결하여, 상기 제 1 및 제 2의 2차 코일의 저항을 얻어 상기 제어봉 위치 표시 시스템을 자기결합 보상하는 단계를 더 포함하는 자기결합 보상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 2차 코일에 제 1 및 제 2 증폭기를 병렬로 연결하여 상기 자기결합 보상을 얻는 단계를 더 포함하는 자기결합 보상 방법.
  5. 유도된 노이즈를 각각 가지는 2개의 제어봉 위치 표시기를 구비한 제어봉 위치 표시 시스템을 자기결합 보상하는 시스템에 있어서,
    a) 제 1 제어봉 위치 표시기의 1차 코일에 연결되어, 상기 제 1 제어봉 위치 표시기의 상기 1차 코일에 사인파 전류를 제공함으로써, 제 1의 2차 코일에 전압을 유도하는 제 1 수단과,
    b) 제 2 제어봉 위치 표시기의 1차 코일에 연결되어, 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 상기 1차 코일에 사인파 전류를 제공함으로써, 제 2의 2차 코일에 전압을 유도하는 제 2수단과,
    c) 상기 제 1 제어봉 위치 표시기의 상기 제 1의 2차 코일 및 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 상기 제 2의 2차 코일 모두에 연결되어, 상기 제 1의 2차 코일로부터의 제 1의 2차 코일 전압 및 상기 제 2의 2차 코일로부터의 제 2의 2차 코일전압을 수신하는 수단을 포함하되,
    상기 제 1 제어봉 위치 표시기가 보상될 때, 상기 제 1 사인파 전류 제공 수단은 활성화되고, 상기 제 2 사인파 전류 제공 수단은 비활성화되며,
    상기 제 2 제어봉 위치 표시기가 보상될 때, 상기 제 1 사인과 전류 제공 수단은 비활성화되고, 상기 제 2 사인파 전류 제공 수단은 활성화되며,
    상기 수신 수단은 상기 제 1의 2차 코일 전압과 상기 제 2의 2차 코일 전압간의 차이를 도출하여 상기 제어봉 위치 표시 시스템을 자기결합 보상하는 자기결합 보상 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1의 2차 코일 및 상기 제 2의 2차 코일 모두에 연결되어, 상기 제어봉 위치 표시 시스템을 온도 보상하는데 이용되는 상기 2개의 2 차 코일들의 저항을 측정하기 위해, 상기 자기 결합 보상 후에, 상기 제 1의 2차 코일 및 상기 제 2 의 2차 코일에 직류를 제공하는 수단을 더 포함하는 자기결합 보상 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신 수단은 병렬로 연결된 제 1 및 제 2 증폭기를 포함하여, 상기 2차 코일 전압들의 양(positive)의 차이를 얻는 자기결합 보상 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 2차 코일은 직렬로 연결되어, 자기결합 보상 및 온도 보상을 행하는 자기결합 보상 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 2차 코일의 직렬 접속부에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 및 제 2의 2차 코일의 저항을 도출하는 제 3 증폭기를 더 포함하는 자기결합 보상시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    e) 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 상기 1차 코일에 사인파 전류를 제공하여 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 상기 제 2의 2차 코일에 전압을 유도하는 단계와,
    f) 상기 제 1 제어봉 위치 표시기에 대한 사인파 전류를 비활성화하여, 유도된 노이즈를 갖는 상기 제 1 제어봉 위치 표시기로부터 제 1의 2차 코일 전압을 얻는 단계를 더 포함하되,
    상기 단계 d)의 차이는 상기 제 2 제어봉 위치 표시기의 상기 자기결합 보상을 나타내는 자기결합 보상 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110388943A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 日本电产三协株式会社 编码器
CN110388944A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 日本电产三协株式会社 编码器

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568528A (en) * 1994-11-21 1996-10-22 Westinghouse Electric Corporation Method and system for compensating a rod position indication system for non-linearity
US5956381A (en) * 1995-09-20 1999-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for detecting the dropping of a control element
DE19534952C2 (de) * 1995-09-20 2001-08-16 Siemens Ag Verfahren zum Erfassen eines Steuerelementeinfalls
US5563922A (en) * 1995-10-23 1996-10-08 Aep Energy Services, Inc. Method and system for indicating the position of control rods of a nuclear reactor
US5999583A (en) * 1996-04-29 1999-12-07 Westinghouse Electric Company Llc Method and apparatus for control rod drive mechanism analysis using coil current signals
US8351561B2 (en) * 2008-01-09 2013-01-08 Analysis And Measurement Services Corporation Advanced digital control rod position indication system with rod drop monitoring for nuclear power plants
US9250277B1 (en) * 2011-03-21 2016-02-02 Northrop Grumman Systems Corporation Magnetically coupled, high resolution linear position sensor for use in high temperature, high pressure environment
CN102411999B (zh) * 2011-11-30 2014-08-13 中广核工程有限公司 一种核反应堆控制棒棒位探测器
US9407131B2 (en) 2012-04-17 2016-08-02 Bwxt Nuclear Operations Group, Inc. Positional encoder and control rod position indicator for nuclear reactor using same
WO2023000130A1 (zh) * 2021-07-19 2023-01-26 中广核研究院有限公司 控制棒位置检测系统及设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3519535A (en) * 1968-01-24 1970-07-07 Westinghouse Electric Corp Nuclear fuel assembly with plural independent control elements and system therefor
US3609528A (en) * 1969-04-21 1971-09-28 Computer Test Corp Noise pulse cancellation system formed by a pair of transformers
US3591733A (en) * 1969-05-28 1971-07-06 Ibm Magnetic coupling compensation means for a multielement magnet head
US3742409A (en) * 1970-11-27 1973-06-26 Westinghouse Electric Corp Magnetic position indicator
US3852661A (en) * 1971-01-27 1974-12-03 Westinghouse Electric Corp A position indicator employing magnetic circuits to monitor the position of a magnetically permeable member movable along an axis having one degree of freedom
US3701007A (en) * 1971-07-21 1972-10-24 Kalium Chemicals Ltd Magnetometer consisting of two sensors with means for unbalancing each sensor at null condition
CH661814A5 (de) * 1983-06-01 1987-08-14 Landis & Gyr Ag Messspannungswandler hoher genauigkeit.
US4714926A (en) * 1984-05-02 1987-12-22 Westinghouse Electric Corp. Rod position indication system with temperature compensation
US4631537A (en) * 1984-05-02 1986-12-23 Westinghouse Electric Corp. Method for temperature compensating a rod position indication system
US4711757A (en) * 1986-02-27 1987-12-08 Westinghouse Electric Corp. Position indicating device
FR2692991B1 (fr) * 1992-06-26 1994-08-19 Renault Capteur de courant à compensation magnétique.

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110388943A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 日本电产三协株式会社 编码器
CN110388944A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 日本电产三协株式会社 编码器
CN110388944B (zh) * 2018-04-19 2022-01-04 日本电产三协株式会社 编码器
CN110388943B (zh) * 2018-04-19 2022-04-01 日本电产三协株式会社 编码器

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Publication number Publication date
SE9500053D0 (sv) 1995-01-09
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ES2107362A1 (es) 1997-11-16
SE510620C2 (sv) 1999-06-07
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KR950034288A (ko) 1995-12-28
US5392321A (en) 1995-02-21
SE9500053L (sv) 1995-07-25

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