KR100597725B1 - 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치 - Google Patents

중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치 Download PDF

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박광준
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Abstract

본 발명은 중수로용 핵연료 다발의 제원을 정밀하게 측정하는 센서의 정밀도를 보정하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 중공 원통형의 보디; 상기 보디의 일단으로 향하여 정해진 간격만큼 누름판을 전,후진 이동시키는 선형 모터를 구비하여 핵연료 다발의 길이및 봉단접합판의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서들로부터 측정값을 다단으로 검출하도록 배치된 제 1측정부; 및, 상기 보디의 타단에서 정해진 원주각도만큼 보정 디스크를 각회전시키는 스텝핑 모터를 구비함으로써 상기 핵연료 다발의 직경및 외곽 핵연료봉의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서들로 부터 측정값을 다단으로 검출하도록 배치된 제 2측정부;를 포함하여 상기 선형변위 측정센서(LVDT)들의 측정값들을 검출시키도록 구성되는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 선형변위 측정센서(LVDT)의 전 작동 범위에 걸쳐서 선형변위 측정센서의 전압값과 공인기관의 거리 기준값 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하여, 선형변위 측정센서들의 거리 측정값을 정확하게 보정함으로써 중수로형 핵연료다발의 제원을 측정할 때 측정 정확도를 향상시키는 효과가 얻어지는 것이다.
중수로, 중수로형 핵연료다발, 선형변위 측정센서(LVDT), 측정센서 보정

Description

중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치{CALIBRATION EQUIPMENT OF MEASURING SENSORS FOR DIMENSIONAL MEASUREMENT OF CANDU FUEL BUNDLES}
제 1도는 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치를 도시한 단면도;
제 2도는 본 발명이 적용되어지는 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정및 검사시스템을 도시한 외관 사시도;
제 3도는 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치를 도시한 측면도로서,
a)도는 좌측면도, b)도는 우측면도;
제 4도는 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치에 구비된 스텝핑 모터 장착구를 도시한 구성도로서,
a)도는 단면도, b)도는 측면도;
제 5도는 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치에 구비된 제 1디스크의 상세도로서,
a)도는 측면도, b)도는 단면도;
제 6도는 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치에 구비된 제 2디스크의 상세도로서,
a)도는 측면도, b)도는 단면도;
제 7도는 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치에 구비된 엔드 커버의 상세도로서,
a)도는 단면도, b)도는 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1.... 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치
10.... 보디 12.... 롤러
15.... 벨트 20.... 제 1측정부
22.... 선형 모터 25.... 누름판
34.... 선형 가이드 36.... 선형 모터 장착구
38.... 선형 가이드구 40.... 코일 스프링
50.... 제 2측정부 52.... 스텝핑 모터
60.... 보정 디스크 62.... 제 1디스크
64.... 제 2디스크 70.... 다단 확대부
72.... 단 74a.... 경사면
74b.... 편평면 80.... 스텝핑 모터 장착구
84.... 볼트 88.... 직경 확대홈부
90.... 엔드 커버 92.... 다수개의 볼트
94.... 고정단부 96.... 원주면
200.... 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정및 검사시스템
210,220... 선형변위 측정센서(LVDT)
300.... 핵연료 다발 310....연료봉
320.... 봉단 접합판
본 발명은 중수로용 핵연료 다발의 제원을 정밀하게 측정하는 센서의 정밀도를 보정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 선형변위 측정센서가 모든 측정 범위에서 정확한 값을 제공하기 위하여, 본 장치의 측정센서에서 검출한 전압값과 공인기관에서 측정한 거리 기준값(Reference Value) 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하여 중수로형 핵연료다발의 제원측정 및 검사장비에 적용함으로써 해당 선형변위 측정센서의 거리 측정값을 보정하도록 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력을 생산하는 발전소는 사용되는 동력원에 따라, 수력발전소, 화력발전소, 원자력발전소 등으로 구분된다. 이 중에서 원자력 발전소에서 사용되는 원자로 중 하나의 예로서 중수로 원자로가 있다.
이러한 중수로에 장전된 핵연료 다발(300)은 37개 핵연료봉(310)을 갖는 핵연료다발 또는 43개 핵연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료다발이 있으며, 그 핵연료봉(310)의 상,하단부에는 봉단접합판(320)들로 고정되고, 그 중간에는 간격체(spacer)(미도시)등이 배치되는 구조이다.
이러한 핵연료다발(300)은 중수원자로내의 핵연료채널(미도시)에서 장전 조사(照射)시 고온, 고압, 고방사능 등의 환경하에서 변형이 일어날 수 있으므로 정밀한 제원의 측정이 필요하게 되며, 제원 측정 자료는 핵연료채널 또는 해당 핵연료다발의 건전성 평가에 활용될 수 있다.
그렇지만, 종래에는 이러한 핵연료 다발(300)의 제원을 대기중 또는 원전 수조(Water Chamber)내에서 정밀하고 정확하게 측정하거나 검사하기 위한 장치 또는 시스템이 없었기 때문에, 중수로에 장전 조사된 핵연료다발의 제원을 수치적으로 확인될 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명자들은 도 2에 도시된 바와 같이, 공기중 또는 수중에서 핵연료 다발(300)의 제원을 정밀하게 측정하고 및 핵연료봉 표면의 건전성을 검사가 가능한 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)을 발명하고, 이를 이용하여 중수로 핵연료채널내에서 장전 조사된 핵연료 다발(300)의 제원을 정확하게 측정함으로써 해당 핵연료다발의 건전성을 평가하도록 하는 것이다.
그렇지만, 이러한 시스템(200)을 통하여 핵연료 다발(300)의 각종 제원을 측정하는 과정에서 그 측정에 사용되어지는 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)들이 모든 측정 범위에서 정확한 값을 제공하여야만 핵연료 다발(300)의 제원을 정확하게 측정할 수 있는 것이다.
따라서, 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)의 모든 측정 범위내에서 거리 측정값을 공인기관에서 측정한 거리 기준값(Reference Value)에 최대한 일치되도록 하여 그 측정값의 오차를 최소화하도록 하는 선형변위 측정센서(LVDT)의 측정값 보정장치의 개발이 필요한 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 선형변위 측정센서(LVDT)의 작동 범위인 ±5mm의 범위에 걸쳐서 본 발명을 이용하여 검출한 전압값과 공인기관에서 측정한 거리기준값(Reference Value) 사이의 전압 대 거리 상관관계를 모사하는 보정함수를 원전 수조내 중수로형 핵연료다발 제원측정 및 검사시스템에 적용함으로써 해당 선형변위 측정센서(LVDT)의 거리측정값 오차를 정확하게 보정함으로써 중수로형 핵연료다발의 제원측정 정밀도를 개선하기 위한 선형변위 측정센서 보정장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중수로용 핵연료 다발의 제원을 측정하는 선형변위 측정센서(LVDT)의 정밀도를 보정하기 위한 장치에 있어서,
중공 원통형의 보디(10);
상기 보디(10)의 일단으로 향하여 정해진 간격만큼 누름판(25)을 전,후진 이동시키는 선형 모터(22)를 구비하여 핵연료 다발(300)의 길이 및 봉단접합판(320)의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서(210)들로부터 측정값을 다단으로 검출하도록 배치된 제 1측정부(20); 및,
상기 보디(10)의 타단에서 정해진 원주각도 만큼 보정 디스크(60)를 각회전시키는 스텝핑 모터(52)를 구비함으로써 상기 핵연료 다발(300)의 직경 및 외곽 핵연료봉(310)의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서(220)들로부터 측정값을 다단으로 검출하도록 배치된 제 2측정부(50);를 포함하여 상기 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)들의 측정값들을 검출시키도록 구성됨을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정 정밀도를 개선하기 위한 측정센서 보정장치를 제공함에 의한다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정길이의 중공 원통형의 보디(10)를 갖는 바, 상기 원통형 보디(10)는 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)에서 핵연료 다발(300)이 올려지는 복수의 롤러(12)상의 벨트(15)위에 올려지는 것이다.
그리고, 상기 중공형 보디(10)의 내측으로는 상기 보디(10)의 일단으로 향하여 정해진 간격만큼 누름판(25)을 전,후진 이동시키기 위한 선형 모터(22)를 구비한 제 1측정부(20)를 갖는다.
상기 제 1측정부(20)는 상기 시스템(200)에서 핵연료 다발(300)의 길이 측정 및 핵연료봉(310)의 양단을 고정하는 봉단 접합판(320)의 윤곽을 측정하기 위한 일련의 4개의 선형변위 측정센서(210)들로 부터 측정값을 검출하기 위한 것이다.
상기 선형 모터(22)는 상기 보디(10)의 내측으로 연장되는 전선(27)으로 부터 전원을 공급받으며, 그 로드(22a)는 상기 보디(10)의 일측으로 연장되어 보디(10)의 단부측에 도 3a)에 도시된 바와 같이, 원형단면의 누름판(25)에 연결되어 그 전방측으로 사전에 정해진 간격, 예를 들면 1회당 1mm 씩 전진하도록 구성된다. 상기 선형 모터(22)는 그 로드(22a)의 전체적인 전,후진 거리는 대략 30mm 까지 그 최초의 위치로 부터 전,후진이 가능하다.
또한, 상기 선형 모터(22)는 로드(22a)의 누름판(25)이 전,후진시 정확한 직선을 따라서 전,후진이 이루어지도록 누름판(25)의 후면으로는 다수개의 선형 가이드(34)를 장착하고 있으며, 이 선형 가이드(34)들은 상기 선형 모터(22)가 보디(10)의 내측에 견고히 밀봉가능한 상태로 장착되도록 하여 주는 선형 모터 장착구(36)에 마련된 다수개의 선형 가이드구(38)에 끼워지도록 구성된 것이다.
따라서, 상기 누름판(25)은 그 전,후진 작동중에 상기 선형 가이드(34)와 선형 가이드구(38)를 통하여 직선적으로 이동가능한 구조이다.
그리고, 상기 선형 모터(22)의 로드(22a) 외주면에는 코일 스프링(40)이 끼워지는 바, 상기 코일 스프링(40)은 누름판(25)이 후진하는 경우 서서히 후진하도록 하여 누름판(25) 후면이 상기 선형 모터 장착구(36)에 충돌되어 충격이 가해지지 않도록 하는 완충작용을 하게 된다.
그리고, 본 발명은 상기 보디(10)의 타단에서 정해진 원주각도만큼 보정 디스크(60)를 각회전시키는 스텝핑 모터(52)를 갖는 제 2측정부(50)를 구비한다.
상기 제 2측정부(50)는 상기 보디(10)의 직경방향으로 배치된 선형변위 측정센서(220)들로 부터 측정값을 검출하도록 배치된 것으로서, 이는 상기 시스템(200)에서 핵연료 다발(300)의 직경 측정 및 외곽 핵연료봉(310)의 길이방향 윤곽을 측정하도록 서로 대향 배치된 복수개의 선형변위 측정센서(220)들로 부터 측정값을 검출하기 위한 것이다.
따라서, 상기 제 2측정부(50)는 상기 핵연료 다발(300)의 직경 측정 및 외곽 핵연료봉(310)의 길이방향 윤곽을 측정하도록 서로 대향 배치된 복수개의 선형변위 측정센서(220)들이 접촉하기 위한 보정 디스크(60)를 구비하며, 이러한 보정 디스크(60)를 상기 스텝핑 모터(52)가 각회전시켜 사전에 설정되어진 원하는 각도, 예를 들면 원주각도로 8.57°씩 회전하면, 보정 디스크(60)의 반경이 1mm 씩 증가되도록 회전시키는 것이다.
한편, 상기 제 2측정부(50)는 보정 디스크(60)가 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)을 모사하도록 하기 위한 제 1디스크(62)와 43개 연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료다발(300)을 모사하도록 하기 위한 제 2디스크(64)를 구비한다.
상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은 각각 도 5와 도 6에 도시된 것으로서, 이들 디스크(62)(64)들은 외주면에 다단 확대부(70)가 형성되며, 상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들의 회전중에 상기 다단 확대부(70)의 외주면의 직경이 점차 커진다. 바람직하게, 다단 확대부(70)는 8.57°씩 회전하면 1mm씩 반경이 커진다. 더욱 바람직하게, 상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은 외주면에 다단 확대부(70)를 대칭적으로 각각 형성하고 있다. 그리고, 이들 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은 상기 37개봉 핵연료 다발(300)과 43개봉 CANFLEX 핵연료 다발(300)을 구분하기 위하여 그 다단 확대부(70)가 시작되는 지점을 서로 달리하고 있는 것이다.
즉, 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)은 18개의 외곽 핵연료봉(310)들을 갖고, 43개 연료봉(310)의 CANFLEX 핵연료 다발(300)은 21개의 외곽 핵연료봉(310)들을 갖는 것이기 때문에, 이들 외곽 핵연료봉(310)들이 각각 원주방향으로 배치된 각도는 다르게 된다. 따라서, 이러한 각도 변경조건을 반영하여 제 1및 제 2디스크(62)(64)들에서 형성되는 다단 확대부(70)의 시작점과 종료점을 변경함으로써 보다 정확하게 상기 대향 배치된 선형변위 측정센서(220)들을 고려하기 위함이다.
한편, 상기 다단 확대부(70)들은 각각의 단(72)들이 경사면(74a)과 편평면(74b)을 구비하며, 경사면(74a)들은 상기 대향 배치된 선형변위 측정센서(220)들의 터치봉(220a)들이 각 단(72) 사이를 이동하는 경우, 각 단(72)의 직경차이에 의한 이동저항을 최소화하기 위하여 형성된 것이며, 상기 편평면(74b)들은 터치봉(220a)이 안착하여 그 측정값을 출력시키도록 하기 위한 기준면이다.
그리고, 상기 제 2측정부(50)는 스텝핑 모터(52)의 로드(52a)에 보정 디스크(60)들이 연결되기 위하여 상기 스텝핑 모터(52)는 도 4의 a),b)에 도시된 바와 같은 스텝핑 모터 장착구(80)를 통하여 보디(10)내에 고정된다. 즉, 상기 스텝핑 모터(52)는 볼트(82)를 통하여 스텝핑 모터 장착구(80)에 고정되고, 상기 스텝핑 모터 장착구(80)는 볼트(84)들을 통하여 보디(10)에 고정된 것이다.
또한, 상기 스텝핑 모터 장착구(80)를 회전가능하도록 관통하는 제 1디스크(62)의 축(62a)이 스텝핑 모터(52)의 로드(52a)에 연결되며, 제 1디스크(62)의 전면측으로는 제 2디스크(64)가 면접하여 다수개의 볼트(64a)들로 고정된다.
이러한 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은 모두 스텝핑 모터 장착구(80)의 전면에 형성된 직경 확대홈부(88)에 각각 배치되며, 상기 스텝핑 모터(52)의 작동은 상기 홈부(88)내에서 제 1디스크(62)와 제 2디스크(64)를 동시에 회전시키는 구조이다.
또한, 본 발명은 상기 제 2측정부(50)의 제 2디스크(64) 외면으로 접하는 엔드 커버(90)를 구비한다. 상기 엔드 커버(90)는 도 7에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 것으로서, 그 단면은 상기 스텝핑 모터 장착구(80)와 일치하며, 그 상하단에는 스텝핑 모터 장착구(80)에 결합되기 위한 다수개의 볼트(92)들이 배치된 고정단부(94)들이 형성되고, 상기 고정단부(94)의 양측으로는 직경이 축소된 원주 면(96)을 형성한다.
따라서, 상기 엔드 커버(90)는 고정단부(94)들을 통하여 스텝핑 모터 장착구(80)에 장착되는 경우, 도 3b)에 도시된 바와 같이, 고정단부(94)의 양측에 형성되는 직경이 축소된 원주면(96)측으로 선형변위 측정센서(220)들이 진입하여 제 1디스크(62) 또는 제 2디스크(64)의 다단 확대부(70)들에 선택적으로 그 터치봉(220a)들이 접촉함으로써 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)과 43개 연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료 다발(300)들 각각에 대해서 측정값을 검출할 수 있는 것이다.
또한, 이러한 엔드 커버(90)는 상기 보디(10)에 상기 스텝핑 모터 장착구(80)를 통하여 장착되는 경우, 상기 보디(10)의 반대측에 위치되는 누름판(25)과 상호작용하여 핵연료 다발(300)의 길이에 해당하는 크기를 갖도록 두께가 사전에 정해지는 것이다.
미설명 부호(27)는 상기 선형 모터(22)와 스텝핑 모터(52)들에 전원을 공급하는 전선들과 상기 선형 모터(22)와 스텝핑 모터(52)들의 제어 및 측정값 전송을 위한 캐이블들이고, (110)은 상기 보디(10)내에 수중의 수압보다 높은 일정한 공기압을 형성하여 보디(10)와 각종 부품간의 연결부위에서 보디(10)의 내측으로 물이 침투되는 것을 방지하기 위한 공압라인이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치(1)는, 도 2에 도시된 바와 같은 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)에서 핵연료 다발(300)의 위치에 장착되어 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)들의 측정값을 출력시키도록 된다.
본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이 롤러(12)에 걸린 벨트(15)상에 장착되고, 제 1측정부(20)를 통하여 상기 시스템(200)에서 핵연료 다발(300)의 길이 측정 및 핵연료봉(310)의 양단을 고정하는 봉단접합판(320)의 윤곽을 측정하기 위한 일련의 4개의 선형변위 측정센서(210)들로 부터 전압값을 검출한다.
이를 위하여 상기 제 1측정부(20)의 선형 모터(22)는 누름판(25)을 보디(10)측에 밀착시킨 상태에서 누름판(25)측에 배치된 상기 4개의 선형변위 측정센서(210)들의 터치봉(210a)들을 전진시켜고 누름판(25)을 +5mm 전진시켜 선형변위 측정센서(210)들의 터치봉과 누름판이 접촉하게 하면, 상기 4개의 선형변위 측정센서(210)들은 전압값으로서 그 측정값을 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)으로 출력시켜 저장한다.
이러한 상태에서, 본 발명은 선형 모터(22)를 작동시켜서 누름판(25)을 1mm 전진시키면 누름판(25)측에 접촉하는 4개의 선형변위 측정센서(210)들은 각각 최초에 출력한 값과는 다른 값을 전압값으로서 출력시킨다. 이러한 값은 재차 상기 시스템(200)에 저장되고, 다시 선형 모터(22)를 동작시켜 누름판(25)을 1mm 전진시키면, 또 다른 전압값이 누름판(25)에 접촉한 선형변위 측정센서(210)들로 부터 출력되어진다.
이러한 과정을 반복하여 이들 4개의 선형변위 측정센서(210)들의 측정 행정범위인 ±5mm의 범위에 걸쳐서 다수회(대략 10회) 측정하고 그 값을 저장한 다음, 공인기관에서 제시하는 상기 4개의 선형변위 측정센서(210)들의 거리 기준값과의 전압 대 거리 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하여 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)에 적용하는 것이다.
이와 같이 누름판(25)에 접촉한 4개의 선형변위 측정센서(210)들에 대해서 측정을 완료한 다음에는 본 발명의 방향을 180°바꾸어 장착한 다음, 후방측 엔드 커버(90)측에 위치하는 4개의 선형변위 측정센서(210)들에 대해서도 상기와 동일한 과정을 거쳐서 모두 전압값들을 검출한 다음, 이들 전압값들과 공인기관의 거리 기준값 사이의 전압 대 거리 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하여 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정및 검사시스템(200)에 적용하는 것이다.
따라서, 제 1측정부(20)는 핵연료 다발(300)의 길이 측정 및 핵연료봉(310)의 양단을 고정하는 봉단접합판(320)의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서(210)들로부터 검출한 전압값과 공인기관의 거리 기준값 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 중수로형 핵연료다발 제원측정 및 검사시스템에 적용함으로써 정확하게 핵연료다발의 제워을 측정하게 하여 측정정밀도를 개선할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명은 제 2측정부(50)를 통하여 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)과 43개 연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료 다발(300)들에 대하여 각각 서로 대향 배치된 복수개의 선형변위 측정센서(220)들이 그 직경 측정 및 외곽 핵연료봉(310)의 길이방향 윤곽을 정확하게 측정할 수 있도록 상기 선형변위 측정센서들을 보정하는 것이다.
이를 위하여 본 발명은 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)에 대해서 상기 대향으로 배치된 선형변위 측정센서(220)들이 사용되는 경우, 그때의 상기 선형변위 측정센서(220)들의 측정오차를 보정하기 위하여 스텝핑 모터(52)에 의해서 회전하는 제 1디스크(62)를 이용한다.
이러한 경우, 도 5a)에 도시된 바와 같은 제 1디스크(62)의 설정점(P1)들이 상기 서로 대향 배치된 복수개의 선형변위 측정센서(220)들의 터치봉(220a)에 오도록 스텝핑 모터(52)를 작동시켜 제 1디스크(62)를 회전시킨 다음, 상기 선형변위 측정센서(220)들의 터치봉(220a)을 전진시켜 접촉시키고 그 전압값을 검출한다.
그리고, 이러한 상태에서 대략 제 1디스크(62)를 8.57°회전시키면 다단 확대부(70)는 그 인접한 단(72)에서 반경이 1mm씩 커지는 것이다. 이와 같이 반경을 1mm 키운 다음 다시 전압값을 검출하고, 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)에 저장하며, 다시 회전시켜 또 다시 검출하며, 이러한 과정을 상기 복수개의 선형변위 측정센서(220)들의 측정 행정범위인 ±5mm의 범위에 해당하도록 대략 11단에 걸쳐서 반복 실행한 다음, 그 전압값들과 공인기관에서 측정한 거리 기준값 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하여 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정및 검사시스템(200)에 적용함으로써 상기 측정센서를 보정하는 것이다.
따라서, 상기 복수개의 선형변위 측정센서(220)들이 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)의 직경 측정 및 외곽 핵연료봉(310)의 길이방향 윤곽을 측정하는 공정에 사용되는 경우, 그 선형변위 측정센서(220)들의 거리 측정값 오차를 보정할 수 있는 것이다.
이러한 측정센서 보정공정은 상기 복수개의 선형변위 측정센서(220)들이 43개 연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료 다발(300)의 직경 측정및 외곽 핵연료봉(310)의 길이방향 윤곽을 측정하는 센서들의 보정에도 적용가능하다.
이때에는 상기 선형변위 측정센서(220)들의 위치는 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정및 검사시스템(200)에서 미리 정해진 43개 연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료 다발(300)에 대한 위치로 이동되어 고정되고, 상기 제 2디스크(64)를 이용하게 된다.
즉, 상기 복수개의 선형변위 측정센서(220)들이 도 6a)에 도시된 바와 같은, 제 2디스크(64)상의 설정점(P2)에 오도록 배치한 다음, 상기에서 설명한 과정을 통하여 스텝핑 모터(52)가 제 2디스크(64)를 각 단별로 회전시키도록 한 다음, 그 전압값들을 검출하고, 그 검출된 전압값들과 공인기관에서 측정한 거리 기준값 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 상기 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정및 검사시스템(200)에 적용함으로써 상기 측정센서를 보정하는 것이다.
따라서, 상기 복수개의 선형변위 측정센서(220)들이 43개 연료봉(310)의 CANFLEX 타입 핵연료 다발(300)의 직경 측정및 외곽 핵연료봉(310)의 길이방향 윤곽을 측정하는 공정에 사용되는 경우, 그 선형변위 측정센서(220)들의 측정값 오차를 보정할 수 있는 것이다.
상기에서 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)들이 검출한 전압값들을 공인기관에서 측정한 거리 기준값 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하는 과젱은 이미 통계학분야에서 사용되고 있는 간단한 함수들을 이용하면 되므로 이에 대해서 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
단지 예를 들면, 아래의 수식(1)에서와 같은 7차 다항함수 수식과, 이들 함수의 계수를 나타내는 아래의 표 1들을 통하여 전압 대 거리 사이의 상관관계를 모사하는 수식을 구하고, 이를 상기 시스템(200)에 적용가능한 것이다.
식 1
Figure 112004030106479-pat00001
여기서, x는 전압, y는 거리를 나타낸다.
표 1
Figure 112004030106479-pat00002
본 발명은 상기에서 바람직한 실시예의 특정 구조에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상과 권리범위를 벗어남이 없이 그 변형 구조가 당업자들에 의해서 다양하게 구현 가능한 것이다. 예를 들면, 각종 기계 부품들의 단순 형상 및/또는 재질 변경이나, 기계적인 사양 변경 및/또는 균등물품의 사용등은 모두 본 발명을 통하여 자명한 것이며, 이러한 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위에 속하는 것임은 명백하다.
상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)의 모든 작동 범위에 걸쳐서 전압값를 검출하고, 검출된 전압값과 공인기관에서 측정한 거리 기준값(Reference Value) 사이의 상관관계를 모사하는 보정함수를 구하여 원전 수조내 중수로형 핵연료 다발 제원측정 및 검사시스템(200)에 적용함으로써 해당 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)의 거리 측정값의 정밀도를 향상시킬 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 이와같은 측정센서의 보정과정을 거침으로써 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)가 모든 측정 범위에서 정확한 값을 제공하기 때문에 37개 연료봉을 갖는 핵연료 다발 및 43개 연료봉을 갖는 CANFLEX 핵연료 다발의 제원 을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (13)

  1. 중수로용 핵연료 다발의 제원을 측정및 검사하는 선형변위 측정센서(LVDT)의 정밀도를 보정하기 위한 장치에 있어서,
    중공 원통형의 보디(10);
    상기 보디(10)의 일단으로 향하여 정해진 간격만큼 누름판(25)을 전,후진 이동시키는 선형 모터(22)를 구비하여 핵연료 다발(300)의 길이및 봉단접합판(320)의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서(210)들로 부터 측정값을 다단으로 검출하도록 배치된 제 1측정부(20); 및,
    상기 보디(10)의 타단에서 정해진 원주각도만큼 보정 디스크(60)를 각회전시키는 스텝핑 모터(52)를 구비함으로써 상기 핵연료 다발(300)의 직경및 외곽 핵연료봉(310)의 윤곽을 측정하기 위한 선형변위 측정센서(220)들로 부터 측정값을 다단으로 검출하도록 배치된 제 2측정부(50);를 포함하여 상기 선형변위 측정센서(LVDT)(210)(220)들의 측정값들을 검출시키도록 구성됨을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선형 모터(22)는 누름판(25)의 후면으로 다수개의 선형 가이드(34)를 장착하고 있으며, 이 선형 가이드(34)들은 상기 선형 모터(22)가 보디(10)의 내측에 견고히 밀봉가능한 상태로 장착되도록 하여 주는 선형 모터 장착구(36)에 마련된 다수개의 선형 가이드구(38)에 끼워져 안내됨으로써 상기 누름판(25)은 전,후진 작동중에 상기 선형 가이드(34)와 선형 가이드구(38)를 통하여 직선적으로 이동가능한 구조임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선형 모터(22)의 로드(22a) 외주면에는 코일 스프링(40)이 끼워짐으로써 상기 누름판(25)이 후진하는 경우, 상기 누름판(25)의 후면이 상기 선형 모터 장착구(36)에 충돌되어 충격이 가해지지 않도록 하는 완충작용을 하는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한항에 있어서, 상기 선형 모터(22)는 누름판(25)을 보디(10)측에 밀착시킨 상태에서 상기 누름판(25)측에 배치된 상기 선형변위 측정센서(210)들을 1mm 씩 전진시켜 출력값을 검출하고, 상기 출력값을 검출하는 과정을 반복하여 상기 선형변위 측정센서(210)들의 측정 행정범위 전체에 걸쳐서 다수회 측정하는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 2측정부(50)의 보정 디스크(60)는 37개 연료봉(310)을 갖는 핵연료 다발(300)을 모사하도록 하기 위한 제 1디스크(62)와 43개 연료봉(310)을 갖는 CANFLEX 핵연료 다발(300)을 모사하도록 하기 위한 제 2디스크(64)를 구비하는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은 외주면에 다단 확대부(70)가 형성되며, 상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들의 회전중에 상기 다단 확대부(70)의 외주면의 직경이 점차 커지는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은 상기 37개 연료봉을 갖는 핵연료 다발(300)과 CANFLEX 핵연료 다발(300)을 구분하기 위하여 그 다단 확대부(70)가 시작되는 지점을 서로 달리하고 있는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제 1및 제 2디스크(62)(64)들은, 8.57°씩 회전하면 1mm씩 반경이 커지는, 다단 확대부(70)를 외주면에 대칭적으로 각각 형성하는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  9. 제6항내지 제8항중 어느 한항에 있어서, 상기 다단 확대부(70)들은 각각의 단(72)들이 경사면(74a)과 편평면(74b)을 구비하는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제 2측정부(50)는 스텝핑 모터(52)의 로드(52a)에 보정 디스크(60)들이 연결되기 위하여 상기 스텝핑 모터(52)는 스텝핑 모터 장착구(80)를 통하여 보디(10)내에 고정되고, 상기 스텝핑 모터(52)는 볼트(82)를 통하여 스텝핑 모터 장착구(80)에 고정되며, 상기 스텝핑 모터 장착구(80)는 볼트(84)들을 통하여 보디(10)에 고정된 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보정 디스크(60)는 상기 스텝핑 모터 장착구(80)를 회전가능하도록 관통하는 제 1디스크(62)의 축(62a)이 스텝핑 모터(52)의 로드(52a)에 연결되며, 제 1디스크(62)의 전면측으로는 제 2디스크(64)가 면접하여 다수개의 볼트(64a)들로 고정되는 구조임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제 2측정부(50)는 제 2디스크(64) 외면으로 접하는 엔드 커버(90)를 추가 포함하고, 상기 엔드 커버(90)는 그 상하단에 스텝핑 모터 장착구(80)에 결합되기 위한 다수개의 볼트(92)들이 배치된 고정단부(94)들이 형성되고, 상기 고정단부(94)의 양측으로는 직경이 축소된 원주면(96)을 형성하며,
    상기 원주면(96)측으로 선형변위 측정센서(220)들이 진입하여 제 1디스크(62) 또는 제 2디스크(64)의 다단 확대부(70)들에 선택적으로 상기 선형변위 측정센서(220)들의 터치봉(220a)들이 접촉함으로써 출력값을 검출하는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 엔드 커버(90)는 상기 보디(10)에 상기 스텝핑 모터 장착구(80)를 통하여 장착되는 경우, 상기 보디(10)의 반대측에 위치되는 누름판(25)과 상호작용하여 핵연료 다발(300)의 길이에 해당하는 크기를 갖도록 두께가 사전에 정해지는 것임을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발의 제원측정을 위한 측정센서 보정장치.
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