KR100880398B1 - 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템 - Google Patents

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조병학
변승현
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이재경
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로내 핵계측 검출기 안내관의 파지, 인출 및 삽입을 자동으로 제어함으로써 안내관을 안정적으로 관리할 수 있으며, 계통설비의 안정성을 향상시키며, 작업시간을 단축시켜 작업의 효율성을 높일 수 있는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템에 관한 것이다.
안내관, 마스터제어유닛, 로컬제어유닛, 원격감시장치

Description

원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템 {Control System For In-core Detector Thimble Handling System}
본 발명은 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로내 핵계측 검출기 안내관의 파지, 인출 및 삽입을 자동으로 제어함으로써 안내관을 안정적으로 관리할 수 있으며, 계통설비의 안정성을 향상시키며, 작업시간을 단축시켜 작업의 효율성을 높일 수 있는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템에 관한 것이다.
원자로 내 핵계측 계통은 가압 경수로형 원전의 내부를 이동형 검출기를 사용하여 원자로 내의 지정된 안내관(Thimble)을 따라 상하로 이동하면서 중성자 속의 분포를 측정하는 설비로서, 취득된 정보는 원자로 노심 설계 파라미터 확인에 활용된다.
안내관은 원자로 냉각수 계통의 압력 경계를 유지하는 안전성 등급의 중요한 설비임에도 불구하고 인출과 삽입을 위한 안내관의 취급은 의외로 낙후되어 작업자 의 인력에만 의존하고 있는 실정이며, 원자로 격납용기 내부에 위치한 고방사선 지역에서 작업이 수행되어 작업자의 방사선 조사량이 많아서 작업자의 안전이 충분히 보장되지 못하는 실정이다.
전 세계적으로 운영중인 이동식 검출기를 사용하는 원자로 내 핵계측 설비가 설치된 원자력 발전소는 약 170개에 달하지만 이들 발전소에서 자동화 설비를 이용하여 안내관을 인출 및 삽입하는 곳은 보고된 바가 없고 단순히 작업자의 취급 능력에 의존하고 있는 실정이다.
또한, 안내관을 인출하고 삽입할 때, 열악한 작업 환경으로 인해 수직으로 일정한 힘을 유지하는 것은 현실적으로 불가능하여 손으로 잡아 힘을 가하는 위치에서 안내관이 굽혀지게 되고 삽입시에는 굽혀졌던 부분이 다시 펴지게 되어 굽힘과 펴지는 동작이 반복되어 안내관이 파손되는 위험이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명은 핵계측 검출기 안내관 취급장치의 정밀 제어와 사용자 인터페이스, 운전 데이터 이력 관리를 통한 노내 핵계측 계통 설비의 안정적인 관리를 위하여 다음과 같은 기술적 과제를 해결하고자 한다.
1. 안내관 취급시 안내관 표면에 부착된 원자로 냉각수의 유입에 의해 발생할 수 있는 슬립 현상을 극복하고, 안내관 인출 삽입 거리를 제어할 수 있는 시스템을 제공한다.
2. 안내관 취급시 운전 사양에 해당하는 안내관 인출 삽입 속도 제어와 안내관 보호를 위해 안내관 인출 삽입력의 최대 제한치를 넘지 않도록 인출 삽입력 제어가 가능한 시스템을 제공한다.
3. 안내관의 안정적인 관리를 위해 안내관 인출 삽입 운전 데이터를 실시간으로 저장 관리하며, 이력 관리가 가능하고, 사용자 편이성이 높은 시스템을 제공한다.
4. 안내관 취급 장치의 구성에 따른 제어와 원격 감시가 가능한 시스템을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 원자로 핵계측 검출기 안 내관 제어 시스템은 안내관 인장기와 안내관 및 안내관 인출 삽입 기구를 구비하는 안내관 유닛과 상기 안내관 인출 삽입 기구와 연결되어 안내관 인출 삽입 기구의 구동을 제어 및 감시하는 마스터 제어 유닛과 상기 안내관 인장기와 연결되어 안내관 인장기의 구동을 제어하는 로컬 제어 유닛과 상기 마스터 제어 유닛과 무선으로 통신하고 데이터를 관리하는 원격 감시 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 안내관 유닛은 안내관이 휘어지거나 흔들리지 않고 안정적으로 취급되도록 일정한 인장력을 제공하는 안내관 인장기와 상기 안내관 인장기 하부에 연결된 안내관과 상기 안내관과 연결되어 안내관을 인출 삽입하는 안내관 인출 삽입 기구와 상기 안내관 인출 삽입 기구 하부에 형성된 밀봉 테이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 안내관 인출 삽입 기구는 안내관 인출 삽입을 위한 구동력을 제공하는 구동모터와 상기 구동모터에 의한 구동력에 따라 안내관을 인출 삽입하는 구동롤러와 안내관 양쪽에 클램핑 방식으로 결합되어 안내관 인출 삽입에 따른 마찰 없이 회전하는 아이들 롤러 및 상기 구동 롤러와 아이들 롤러에 장착되어 안내관의 위치를 센싱하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스터 제어 유닛은 엔코더 구동롤러와 엔코더 아이들롤러로부터 피드백된 신호를 입력받아 안내관 인출 삽입 기구 구동모터를 제어하는 모터 제어기와 상기 모터 제어기의 제어에 따라 안내관 인출 삽입 기구 구동모터를 구동하는 모터 구동 모듈과 원격 감시 장치와 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 랜 모듈과 사용자 인터페이스를 위해 각종 스위치와 디스플레이를 제공하는 인터페이스 모듈 과 안내관 인출 삽입 기구 구동모터로부터 전류를 검출하는 전류센서와 마스터 제어 유닛 전체 시스템을 제어하는 마스터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 마스터 제어 유닛은 이력 관리를 위한 안내관 운전 데이터를 저장 관리하는 보조 기억 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 모터 제어기는 자동모드로 운전할 경우 아이들 롤러의 엔코더로부터 피드백된 신호를 분석하여 이동 거리를 제어하는 위치 제어 모드가 선택되고, 수동모드로 운전할 경우 안내관 인출 삽입 속도 설정치에 따라 모터의 속도를 제어하는 속도 제어 모드가 선택되도록 제어하고, 운전 모드 전환, 전류센서로부터 검출된 전류가 인출 삽입 설정치 이상인 경우 및 구동롤러 엔코더와 아이들롤러 엔코더 신호를 비교하여 슬립 과다 발생에 따른 모터의 속도가 증가한 경우에는 정지 신호가 출력되어 안내관 인출 삽입 기구 구동모터가 정지 신호를 출력하도록 제어하는 제어 로직에 의해 안내관 인출 삽입 기구 구동모터가 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로컬 제어 유닛은 인장기 모터를 일정한 토크로 구동을 제어하는 인장기 모터 구동 모듈과 사용자 인터페이스를 위해 각종 스위치와 디스플레이를 제공하는 인터페이스 모듈 및 마스터 제어 유닛과 시리얼 통신을 통해 안내관 취급에 필요한 제어 신호들을 송 수신하고, 로컬 제어 유닛의 전체 시스템을 제어하는 로컬 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 마스터 제어 유닛과 로컬 제어 유닛은 결선 또는 시리얼 통신을 혼용하는 하이브리드 인터페이스 방식에 의해 데이터를 송 수신하는 것을 특징 한다.
또한, 상기 원격 감시 장치는 무선으로 마스터 제어 유닛과 데이터를 송 수신하기 위한 무선 랜 모듈과 원격 감시 장치의 입 출력을 관리하여 사용자 인터페이스를 제공하는 인터페이스 모듈과 원격 감시 장치의 데이터 입출력과 데이터 송 수신을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 원격 감시 장치는 이력 관리를 위한 안내관 운전 데이터를 저장 관리하는 메모리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템은 가압 경수로형 원전 내부의 중성자 속을 측정하는 이동형 검출기의 이동 경로를 제공하며, 원자로 냉각수 계통의 압력 경계를 유지하는 안전성 등급의 중요한 설비인 안내관을 안정적으로 관리하여 안내관의 교체 주기를 늘리고, 계통 설비의 안전성을 향상시키며, 종래의 작업자에 의한 수동 인출 삽입 대신 자동으로 인출 삽입함으로서, 작업인원과 작업시간을 줄여 작업자의 방사선 노출 저감에 기여할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
또한, 원격 감시 장치와 마스터 제어 유닛과 로컬 제어 유닛과의 인터페이스를 통해 사용자의 운전 편이성을 제공하고, 안내관 인출 삽입 거리에 따른 인출 삽입력 운전 데이터를 실시간 이력 관리함으로써 안내관의 안정적인 관리를 통해 원전의 안전성을 제고할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용에 대하여 도면 및 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템은 안내관 인출 삽입 동작 중에 필연적으로 발생하는 슬립 현상을 극복하고, 검출기 안내관의 인출 및 삽입 거리를 제어할 수 있으며, 인장기 모터를 제어하고, 각종 인터록 로직을 반영하고, 정비 이력 관리등 사용자 편이성을 제공할 수 있도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템의 전체 시스템 구성도이고, 도 2는 도 1의 블럭도이고, 도 3a는 도 1의 안내관 유닛의 확대 구성도이다. 여기서, 안내관 인출 및 삽입을 위해 필요한 안내관 인장기, 밀봉테이블, 안내관 거치대, 안내관 인출 삽입기구를 모두 포함하여 안내관 유닛으로 정의하기로 한다.
도 1 내지 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템은 안내관 인장기(110)와 안내관(120) 및 안내관 인출 삽입 기구(130)를 구비하는 안내관 유닛(10)과 상기 안내관 인출 삽입 기구(130)를 제어 및 감시하는 마스터 제어 유닛(20)과 상기 안내관 인장기(110)와 안내관 인출 삽입 기구의 수동 모드를 제어하는 로컬 제어 유닛(30)과 상기 마스터 제어 유닛(20)을 원격으로 감시하고 테이터를 관리하는 원격 감시 장치(40)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 안내관 유닛(10)은 안내관이 휘어지거나 흔들리지 않고 안정적으로 취급되도록 일정한 인장력을 제공하는 안내관 인장기(110)와 상기 안내관 인장기(110) 하부에 연결된 안내관(120)과 상기 안내관(120)과 연결되어 안내관을 인출 삽입하는 안내관 인출 삽입 기구(130)와 상기 안내관 인출 삽입 기구 하부에 형성된 밀봉 테이블(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 안내관 인장기(110)는 외관을 형성하는 인장기 브릿지(170) 내에 고정 장착될 수 있으며, 상기 인장기 브릿지(170)는 작업대(150)에 고정 설치될 수 있다.
그리고, 상기 안내관 인장기(110) 하부에는 안내관(120)을 고정하는 인장기 클램프(180)와 안내관을 거치하는 안내관 거치대(160)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 인장기 클램프(180)에 안내관이 장착되어 인출 삽입되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 안내관 인출 삽입 기구(130)는 안내관 인출 삽입을 위한 구동력을 제공하는 구동모터(131)와 상기 구동모터에 의한 구동력에 따라 안내관을 인출 삽입하는 구동롤러(132)와 안내관 양쪽에 맞닿도록 형성되어 안내관 인출 삽입에 따른 마찰 없이 회전하는 아이들 롤러(133) 및 상기 아이들 롤러와 구동롤러에 장착되어 안내관의 위치를 센싱하는 엔코더(132a, 133a)를 포함하여 구성될 수 있다.
종래의 안내관 인출 삽입 기구는 구동 모터의 샤프트에 설치된 광학식 엔코더로부터 계산하여 이동 거리를 측정하였으나, 실제 이동 거리와 일치하지 않을 수 있으며, 실제로도 큰 힘이 가해졌을 경우에는 큰 차이를 보이게 된다.
따라서, 본 발명은 롤러와 안내관 사이의 슬립 현상을 극복하고, 안내관 인출 삽입 이동거리의 정확한 제어가 필요하다.
도 3b는 도 3a의 안내관 인출 삽입 기구에 대한 확대 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 3b를 참조하면, 안내관 인출 삽입 기구(130)는 안내관 이동에 따라 마찰없이 회전하도록 설계되어진 아이들 롤러(133)에 엔코더(133a)를 장착하고, 안내관 인출 삽입 거리 제어의 위치 센서로 활용할 수 있다. 또한, 슬립을 고려해 구동 롤러(132)에 엔코더(132a)를 추가로 장착할 수 있다.
여기서, 안내관(120)은 구동 롤러(132)와 아이들 롤러(133)가 압축되어 클램핑하는 방식으로 인출 삽입이 제어된다. 롤러의 재질은 안내관에 손상이 가지 않도록 합성 수지 재질로 선택하여 건식과 습식 환경에서 안내관의 인출 삽입 시험을 속도별로 행함으로써 실험적으로 결정할 수 있으며, 습식 환경에서의 구동시 낮은 마찰계수를 보완하기 위해 2개의 구동 모터로 구동 롤러를 구동하는 방식으로 안내관 인출 삽입력을 증가시키는 구조가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 마스터 제어 유닛(20)은 엔코더 구동롤러(132)와 엔코더 아이 들롤러(133)로부터 피드백된 신호를 입력받아 안내관 인출 삽입 기구 구동모터(131)를 제어하는 모터 제어기(210)와 상기 모터 제어기의 제어에 따라 안내관 인출 삽입 기구 구동모터를 구동하는 모터 구동 모듈(220)과 원격 감시 장치(40)와 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 랜 모듈(230)과 사용자 인터페이스를 위해 각종 스위치와 디스플레이를 제공하는 인터페이스 모듈(240)과 안내관 인출 삽입 기구 구동모터로부터 전류를 검출하는 전류센서(250)와 마스터 제어 유닛 전체 시스템을 제어하는 마스터 제어기(260) 및 안내관 동작에 따른 이력 정보를 저장하는 보조 기억 장치(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 마스터 제어기(260)는 마스터 제어 유닛 내부에 탑재되어 원격 감시 장치(40)와 무선 랜을 통해서 데이터를 주고 받으며, 안내관 인출 삽입 기구(110)를 이용한 안내관 인출 삽입 거리 제어를 포함해서 마스터 제어 유닛에서 수용해야 하는 I/O(Input/Output)를 처리해야 하는 일종의 임베디드 모듈로서 다음과 같은 기능을 수행한다.
- 마스터 제어 유닛용 제어기 외함에서 채용하는 I/O 처리
- 원격 감시 장치와의 통신을 위한 무선 랜 모듈과의 인터페이스 제공
- 어드레스 버스와 데이터 버스를 이용한 정밀 모션 제어 전용 프로세서인 LM629와의 인터페이스를 통한 안내관 인출 삽입 거리 제어
- 안내관 인출 삽입 기구 자동/수동 운전 지원
- 로컬 제어 유닛과의 시리얼 통신을 통한 데이터 교환
- 보조기억장치에의 운전 데이터 저장 기능
- 전류센서와의 인터페이스를 통한 인출 삽입력 계산
- 설정 최대 인출 삽입력 초과에 따른 트립, 슬립 과잉에 따른 트립 등 자동 트립 기능 제공
- 각종 설정과 모드에 따른 인터록(Interlock) 제공
- Job ID(인출 또는 삽입) 설정에 위반하는 자동모드 스위치 조작 금지 제어
- 모드 절환간 인터록 : 로컬모드 설정시 마스터 제어 유닛에서의 조작 금지 제어
- 비상 정지 버튼 조작시 다른 모든 조작 금지 제어
- 모드 절체나 각 모드에서의 정지 조작시 정지 모드 정의
- Watchdog 기능 제공
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 제어 유닛의 외함에 형성된 인터페이스 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 마스터 제어 유닛의 인터페이스 모듈(240)은 사용자에게 각종 인터페이스 제공을 위해 각종 스위치와 디스플레이를 포함하여 구성될 수 있으며, 마스터 제어기(260), 무선 랜 모듈(230), 안내관 인출 삽입 기구 모터 구동 모듈(220), 전원 모듈을 수용하는 모듈로 다음과 같은 사양을 갖는다.
- 전원 모듈에 AC 전원을 공급하는 커넥터 제공
- 로컬 제어 유닛과의 인터페이스를 위한 커넥터 제공
- 안내관 유닛과의 인터페이스를 위한 커넥터 제공
- 사용자 인터페이스 제공
- 사이트 ID(ex 고리, 영광 등), Job ID(ex 인출, 삽입), 안내관 ID(ex K-12, J-08 등), 안내관 인출 삽입 거리(ex 0 ~ 600cm), 최대 인출삽입력(ex 0 ~ 50Kgf)등 설정 기능
- 검출기 안내관의 인출 삽입에 따른 이동 거리별 힘 데이터 디스플레이
- 검출기 안내관의 인출 삽입 운전모드(자동/수정) 설정 인터페이스
- 검출기 안내관 인출 삽입 속도 설정 인터페이스
- 검출기 안내관 인출 삽입 방향 제어 인터페이스
- 비상 정지 스위치 조작에 의한 검출기 안내관의 비상 정지 인터페이스
- 트립이나 비상 정지에 따른 리셋 기능 인터페이스
- 전원인가용 전원 스위치
- 운전 데이터 저장을 위한 보조 기억 장치 탈착 기능 제공
- 마스터 제어기 Watch dog LED 제공
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 제어 유닛의 안내관 인출 삽입 거리 제어 로직을 도시한 것이고, 도 5b는 도 5a의 제어 블록도를 정의한 것이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 안내관 제어 시스템은 안내관 취급시 발생할 수 있는 슬립 현상을 극복하고, 안내관 인출 삽입 거리를 정확하게 제어하기 위해 2개의 엔코더(구동롤러의 엔코더와 아이들롤러의 엔코더)를 처리하여 안내관 인출 삽입 거리를 제어하는 로직으로 구현될 수 있다.
보다 구체적으로, 마스터 제어 유닛의 모터 제어기(210)는 모터 전용 제어 프로세서인 LM629(national semiconductor 사)를 이용하여 안내관 인출 삽입 기구의 구동 모터(231)를 제어할 수 있다.
LM629는 자체에 PID 제어기가 내장되어 있으며, 모터의 위치를 제어하는 위치 제어 모드와 모터의 속도를 제어하는 속도 제어 모드가 있다.
위치 제어 모드는 설정된 가속도, 속도, 위치 데이터에 기반하여 궤적을 생성하고 그에 따라 위치를 제어하는 모드이고, 속도 제어 모드는 설정된 속도에 기반하여 속도를 제어하는 모드를 말한다.
본 발명에 따른 제어 로직은 위치 제어 모드와 속도 제어 모드를 조합함으로써 안내관 인출 삽입 거리를 제어 한다.
보다 구체적으로, 마스터 제어 유닛에서 안내관 인출 삽입을 자동모드로 운전할 경우에는 위치 제어 모드를 사용하고, 마스터 제어 유닛에서의 수동 모드 운전이나 로컬 제어 유닛에서의 운전시는 속도 제어 모드를 사용한다.
이를 위해, 제 1제어 블럭에 위치 제어 모드와 속도 제어 모드의 입력이 입력되고, 컨트롤 신호에 해당하는 로직신호(Logic)에 따라 출력되도록 제어 로직이 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제어 블럭은 2개의 입력 IN1, IN2 중 로직(logic) 신호가 "0"인 경우 입력 IN1이 출력되고, 로직신호가 "1"인 경우 입력 IN2가 출력되도록 제어하는 블럭이다.
따라서, 자동 모드의 로직신호가 "0"이고, 수동 모드의 로직신호가 "1"로 설정된 경우, 자동 모드로 운전할 경우 제 1 제어 블럭의 로직신호(Logic)에 자동운전 모드인 "0"이 입력되고, IN1에 해당하는 위치 제어 모드의 입력이 출력된다. 여기서, 실제의 안내관 이동 거리의 정확한 측정을 위해 아이들 롤러에 장착된 엔코더를 위치 데이터의 피드백으로 이용하여 자동 모드 운전시 안내관의 이동 거리를 제어하게 된다.
또한, 수동 모드로 운전할 경우 제 1 제어 블럭의 로직신호에 수동 운전 모드인 "1"이 입력되고, IN2에 해당하는 속도 제어 모드의 입력이 출력된다.
한편, 상하한을 비교하여 입력 IN이 설정 범위 내이면 "0"을 출력하고, 상한 설정치 이상이면 "1"을 출력하는 상하한 비교기를 이용하여, 전류센서로부터 검출된 전류가 인출 삽입 설정치 이상인 경우(Case1) 및 구동롤러 엔코더와 아이들롤러 엔코더 신호를 비교하여 슬립 과다 발생에 따른 모터의 속도가 증가한 경우(Case2)에는 "1"이 출력되도록 한다. 이와 함께, 운전모드 전환시(case3)(자동↔수동, 마스터↔로컬) "1"이 출력되고, 상기 3개의 입력(case1, case2, case3)이 OR게이트를 통해 어느 하나에 해당될 경우 "1"이 출력되도록 제어 로직을 구성할 수 있다.
상기 출력된 값은 제 2 제어 블럭의 로직 신호로 입력된다. 제 2 제어 블럭은 IN1이 제 1 제어 블럭의 출력값이 되고, IN2가 정지명령 신호가 된다.
따라서, 상기 3개의 상태(case1, case2, case3)에 해당되는 않는 경우에는 로직 신호가 "0"이 입력되므로 제 2 제어 블럭은 IN1(제 1 제어 블럭의 출력)이 그대로 출력되지만, 상기 3개의 상태(case1, case2, case3) 중 어느 하나의 상태에 해당되면 로직 신호가 "1"이 입력되므로 제 2 제어 블럭은 IN2(정지 명령 신호)가 출력되어 운전 중지 인터록이 작용하여 인출 삽입 기구가 정지하게끔 제어 로직을 구성할 수 있다.
한편, 상기 로컬 제어 유닛(30)은 인장기 모터를 일정한 토크로 구동을 제어하는 인장기 모터 구동 모듈(310)과 사용자 인터페이스를 위해 각종 스위치와 디스플레이를 제공하는 인터페이스 모듈(320) 및 마스터 제어 유닛(20)과 시리얼 통신을 통해 안내관 취급에 필요한 제어 신호들을 송 수신하고, 로컬 제어 유닛의 전체 시스템을 제어하는 로컬 제어기(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로컬 제어 유닛의 외함에 형성된 인터페이스 모듈을 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 로컬 제어 유닛의 인터페이스 모듈(320)은 사용자 인터페이스를 위한 각종 스위치와 디스플레이를 제공하며, 로컬 제어기(330), 인장기 모터 구동 모듈(310)을 수용하는 모듈로써 다음과 같은 기능을 수행한다.
- 마스터 제어 유닛과의 인터페이스를 위한 커넥터 제공
- 인장기 모터와의 인터페이스를 위한 커넥터 제공
- 사용자 인터페이스 제공
검출기 안내관의 인출 삽입력 데이터 디스플레이, 검출기 안내관 인출 삽입 속도 제어 인터페이스, 검출기 안내관 인출 삽입 방향 제어 인터페이스, 인장기 방향 제어 인터페이스, 로컬 제어 모드 설정 인터페이스, 비상 정지 스위치 조작에 의한 검출기 안내관의 비상 정지에 따른 리셋 기능 인터페이스
또한, 로컬 제어 유닛(30)은 마스터 제어 유닛(20)과 함께 안내관 인출 삽입 기구(130)의 제어를 수행하며, 안내관 인출 삽입력 데이터를 동시에 디스플레이 하여야 하므로 마스터 제어 유닛(20)과 로컬 제어 유닛(30)간의 인터페이스가 필요하 다.
로컬 제어 유닛(30)으로부터 마스터 제어 유닛(20)에 전달되어야 하는 데이터는 로컬 제어 유닛의 비상 스위치 상태, 로컬 제어 유닛의 로컬 모드 스위치 상태, 과도한 힘의 발생, 과도한 오차 발생, 비상 정지 스위치 조작에 의한 트립으로부터 정상 동작으로의 복귀를 위한 리셋 버튼 스위치 상태, 속도 설정(고속/중속/저속) 스위치 상태, 로컬 제어 유닛의 인출 삽입 운전 방향 스위치 상태 등이다.
그리고, 마스터 제어 유닛(20)으로부터 로컬 제어 유닛(30)에 전달되어야 하는 데이터는 마스터 제어기에서 전류센서를 이용하여 취득한 모터에 흐르는 전류로부터 계산한 인출 삽입력 데이터이다.
상기와 같이 마스터 제어 유닛(20)과 로컬 제어 유닛(30)이 데이터 통신을 위해서는 마스터 제어 유닛의 마스터 제어기(260)에서 처리해야 하는 I/O 포인트 수의 부담을 줄이고, 결선하는 포인트를 최소화하기 위해 빠른 주기의 실시간성 응답을 요하는 인터페이스 데이터와 그렇지 않은 데이터를 분류하여 빠른 주기의 응답을 요하는 데이터는 결선을 취하고, 그렇지 않은 데이터는 시리얼 통신을 통해 데이터를 교환하도록 구성할 수 있다.
본 발명에서는 트립이나 비상 정지 리셋 스위치와 속도 설정 스위치 상태, 인출 삽입력 데이터 교환은 시리얼 통신에 의해서 데이터를 교환하고, 이를 제외한 나머지 데이터는 결선에 의해 이루어지는 인터페이스 방식에 의해 구현될 수 있다.
한편, 원격 감시 장치(40)는 무선으로 마스터 제어 유닛(20)과 데이터를 송 수신하기 위한 무선 랜 모듈(410)과 원격 감시 장치의 입 출력을 제어하는 인터페 이스 모듈(420)과 원격 감시 장치의 데이터 입출력과 데이터 송 수신을 제어하는 마이크로 프로세서(430)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 안내관 운전 데이터를 저장하여 이력 데이터를 관리할 수 있는 메모리 모듈(440)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 감시 장치에서 제공하는 사용자 인터페이스 화면이다.
도 7을 참조하면, 원격 감시 장치(40)는 윈도우즈 기반의 휴대 가능한 단말은 무엇이나 가능하고, 무선 랜에 의해 마스터 제어 유닛(20)과의 통신을 통해 안내관 인출 삽입에 다른 운전 데이터를 수집하여 표시하고 저장하며, 마스터 제어 유닛의 외함의 LCD 패널과 어레이 버튼에 의해 설정되는 파라미터를 설정할 수 있는 기능을 수행한다.
또한, 이력 데이터를 관리하고, 디스플레이 하는 기능도 가지고 있다. 디스플레이 화면은 크게 THS와 이력 데이터 두 화면으로 구성될 수 있으며, THS 화면은 안내관 인출 삽입 운전 데이터를 실시간으로 감시하고 안내관 인출 삽입에 필요한 파라미터를 설정할 때 사용하는 메뉴이며, 이력 데이터 화면은 이전 주기 또는 이전에 취득한 안내관 인출 삽입 운전 데이터를 보고자 할 때 사용하는 메뉴이다.
상기 원격 감시 장치와 마스터 제어 유닛과의 통신은 블루투스, 적외선 통신 등 통상적인 무선 통신 방식은 무엇이나 가능하다.
그리고, 안내관 인출 삽입 운전 데이터의 이력 관리를 위해서 취득한 검출기 안내관 인출 삽입 운전 데이터는 특정한 형식의 데이터 포맷을 갖는 아스키 파일로 저장될 수 있으며, 이 파일을 통해 이력 데이터를 관리할 수 있다. 여기서, 검출기 안내관 운전 데이터의 포맷은 하기의 표 1과 같다.
<표 1>
데이터 데이터 길이 [문자] 데이터 범위 비고
S 1 Start of Job
Space 1
사이트 ID 1 00 through 06 고리#1....고리#4, 영광#1, 영광#2
최대 인출 삽입력 설정치 2 00 through 50
인출삽입거리 설정치 3 000 through 600
Job ID 1 00 through 01 삽입: 0, 인출: 1
안내관 ID 4 K-12 or J-08 등
n개의 안내관 위치 데이터 3n 0000 through 6XX XXX [cm]
n개의 힘 데이터 3n 0000 through 5XX XX.X [Kgf]
ETX 1 End of Job
Space 1
상기와 같은 안내관 운전 데이터는 원격 감시 장치의 메모리 모듈 또는 마스터 유닛의 보조 기억 장치에 저장 관리 될 수 있다.
-실시예-
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 제어 유닛의 인터페이스 모듈의 LED 패널과 어레이 버튼을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 마스터 제어 유닛의 인터페이스 모듈에 포함되는 LCD 패널과 어레이 버튼을 이용해서 안내관 인출 삽입 운전 그리고 이력 데이터 관리에 필요한 데이터와 파라미터들을 설정할 수 있으며, 안내관의 인출 삽입 운전 중에 인출 삽입 거리와 인출 삽입력과 트립이나 비상정지 여부, Job ID, 안내관 ID 등의 정보를 실시간으로 제공할 수 있다.
어레이 버튼은 5개의 버튼으로 구성되어 질 수 있으며, ⓜ버튼은 각 파라미터(사이트 ID, Job ID, 안내관ID, 안내관 인출 삽입거리, 안내관 최대 인출 삽입력)를 설정하기 위한 모드 버튼이고, ▼,◀,▶ 버튼은 각 파라미터를 설정하기 위한 모드에서 설정 범위내에서 파라미터의 값을 설정하기 위한 버튼이며,
Figure 112007056013961-pat00001
버튼은 설정한 파라미터를 저장하기 위한 버튼이다. 각 파라이터 설정 메커니즘은 다음과 같다.
도 9a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사이트 ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고, 도 9b는 Job ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고, 도 9c는 안내관 ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고, 도 9d는 데이터 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고, 도 9e는 안내관 ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고, 도 9f는 이력 데이터 관리를 위한 사용자 인터페이스를 도시한 것이다.
도 9a를 참조하면, 사이트 ID 설정은 어레이 버튼의 ⓜ버튼을 한 번 누르면 사이트 ID 설정 메뉴로 들어가며, ◀와 ▶ 버튼 조작에 의해 사이트를 선택하고
Figure 112007056013961-pat00002
버튼에 의해 설정할 수 있다.
도 9b를 참조하면, Job ID 설정은 어레이 버튼의 ⓜ버튼을 두번 누르면 Job ID 설정 메뉴로 들어가며, ◀와 ▶ 버튼 조작에 의해 사이트를 선택하고
Figure 112007056013961-pat00003
버튼에 의해 설정할 수 있다.
도 9c를 참조하면, 최대 인출 삽입력 설정은 어레이 버튼의 ⓜ버튼을 세 번 누르면 최대 인출 삽입력 설정 메뉴로 들어가며 ▼버튼에 의해 자리수를 선택하고, ◀와 ▶ 버튼 조작에 의해 해당 자리수의 숫자를 선택하고,
Figure 112007056013961-pat00004
버튼에 의해 최대 인출 삽입력을 설정할 수 있다.
도 9d를 참조하면, 안내관 인출 삽입 거리 설정은 어레이 버튼의 ⓜ버튼을 네 번 누르면 안내관 인출 삽입 거리 설정 메뉴로 들어가며, ▼버튼에 의해 자리수를 선택하고, ◀와 ▶ 버튼 조작에 의해 해당 자리수의 숫자를 선택하고,
Figure 112007056013961-pat00005
버튼에 의해 안내관 인출 삽입 거리를 설정할 수 있다.
도 9e를 참조하면, 안내관 ID 설정은 어레이 버튼의 ⓜ버튼을 다섯 번 누르면 안내관 ID 설정 메뉴로 들어가며, ▼버튼에 의해 밀봉 테이블의 열을 선택하고, ◀와 ▶ 버튼 조작에 의해 안내관 ID(J-07 등)을 선택하고,
Figure 112007056013961-pat00006
버튼에 의해 설정할 수 있다.
도 9f를 참조하면, 그래프 영역, 데이터 구분 및 수치 영역, 마우스 컨트롤 영역, 문자열 디스플레이 영역 등을 통해 안내관 인출 삽입 관련 운전 데이터 등을 제공할 수 있으며, 이력 데이터 관리를 위한 사용자 인터페이스를 통해 과거의 운전 데이터를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템의 전체 시스템 구성도이고, 도 2는 도 1의 블럭도이고, 도 3a는 도 1의 안내관 유닛의 확대 구성도이다.
도 3b는 도 3a의 안내관 인출 삽입 기구에 대한 확대 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 제어 유닛의 외함에 형성된 인터페이스 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 제어 유닛의 안내관 인출 삽입 거리 제어 로직을 도시한 것이고, 도 5b는 도 5a의 제어 블록도를 정의한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로컬 제어 유닛의 외함에 형성된 인터페이스 모듈을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 감시 장치에서 제공하는 사용자 인터페이스 화면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 제어 유닛의 인터페이스 모듈의 LED 패널과 어레이 버튼을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사이트 ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,
도 9b는 Job ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,
도 9c는 안내관 ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,
도 9d는 데이터 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,
도 9e는 안내관 ID 설정 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,
도 9f는 이력 데이터 관리를 위한 사용자 인터페이스를 도시한 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 안내관 유닛 110 : 안내관 인장기
120 : 안내관 130 : 안내관 인출 삽입 기구
140 : 밀봉 테이블 150 : 작업대
160 : 안내관 거치대 170 : 인장기 브릿지
20 : 마스터 제어 유닛 210 : 모터제어기
220 : 모터 구동모듈 230 : 무선 랜 모듈
240 : 인터페이스 모듈 250 : 전류센서
260 : 마스터 제어기 270 : 보조기억장치
30 : 로컬 제어 유닛 310 : 인장기 모터 구동 모듈
320 : 인터페이스 모듈 330 : 마스터 제어기

Claims (10)

  1. 안내관 인장기와 안내관 및 안내관 인출 삽입 기구를 구비하는 안내관 유닛과;
    상기 안내관 인출 삽입 기구와 연결되어 안내관 인출 삽입 기구의 구동을 제어 및 감시하는 마스터 제어 유닛과;
    상기 안내관 인장기와 연결되어 안내관 인장기의 구동을 제어하는 로컬 제어 유닛과;
    상기 마스터 제어 유닛과 무선으로 통신하고 데이터를 관리하는 원격 감시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안내관 유닛은
    안내관이 휘어지거나 흔들리지 않고 안정적으로 취급되도록 일정한 인장력을 제공하는 안내관 인장기와;
    상기 안내관 인장기 하부에 연결된 안내관과;
    상기 안내관과 연결되어 안내관을 인출 삽입하는 안내관 인출 삽입 기구와;
    상기 안내관 인출 삽입 기구 하부에 형성된 밀봉 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안내관 인출 삽입 기구는
    안내관 인출 삽입을 위한 구동력을 제공하는 구동모터와;
    상기 구동모터에 의한 구동력에 따라 안내관을 인출 삽입하는 구동롤러와;
    안내관 양쪽에 클램핑 방식으로 결합되어 안내관 인출 삽입에 따른 마찰 없이 회전하는 아이들 롤러 및;
    상기 구동 롤러와 아이들 롤러에 장착되어 안내관의 위치를 센싱하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛은
    엔코더 구동롤러와 엔코더 아이들롤러로부터 피드백된 신호를 입력받아 안내관 인출 삽입 기구 구동모터를 제어하는 모터 제어기와;
    상기 모터 제어기의 제어에 따라 안내관 인출 삽입 기구 구동모터를 구동하는 모터 구동 모듈과;
    원격 감시 장치와 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 랜 모듈과;
    사용자 인터페이스를 위해 각종 스위치와 디스플레이를 제공하는 인터페이스 모듈과;
    안내관 인출 삽입 기구 구동모터로부터 전류를 검출하는 전류센서와;
    마스터 제어 유닛 전체 시스템을 제어하는 마스터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    이력 관리를 위한 안내관 운전 데이터를 저장 관리하는 보조 기억 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 모터 제어기는
    자동모드로 운전할 경우 아이들 롤러의 엔코더로부터 피드백된 신호를 분석하여 이동 거리를 제어하는 위치 제어 모드가 선택되고, 수동모드로 운전할 경우 안내관 인출 삽입 속도 설정치에 따라 모터의 속도를 제어하는 속도 제어 모드가 선택되도록 제어하고;
    운전 모드 전환, 전류센서로부터 검출된 전류가 인출 삽입 설정치 이상인 경우 및 구동롤러 엔코더와 아이들롤러 엔코더 신호를 비교하여 슬립 과다 발생에 따른 모터의 속도가 증가한 경우에는 정지 신호가 출력되어 안내관 인출 삽입 기구 구동모터가 정지 신호를 출력하도록 제어하는 제어 로직에 의해 안내관 인출 삽입 기구 구동모터가 제어되는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 로컬 제어 유닛은
    인장기 모터를 일정한 토크로 구동을 제어하는 인장기 모터 구동 모듈과;
    사용자 인터페이스를 위해 각종 스위치와 디스플레이를 제공하는 인터페이스 모듈 및;
    마스터 제어 유닛과 시리얼 통신을 통해 안내관 취급에 필요한 제어 신호들을 송 수신하고, 로컬 제어 유닛의 전체 시스템을 제어하는 로컬 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛과 로컬 제어 유닛은
    결선 또는 시리얼 통신을 혼용하는 하이브리드 인터페이스 방식에 의해 데이터를 송 수신하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 원격 감시 장치는
    무선으로 마스터 제어 유닛과 데이터를 송 수신하기 위한 무선 랜 모듈과;
    원격 감시 장치의 입 출력을 관리하여 사용자 인터페이스를 제공하는 인터페이스 모듈과;
    원격 감시 장치의 데이터 입출력과 데이터 송 수신을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내 제어 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    이력 관리를 위한 안내관 운전 데이터를 저장 관리하는 메모리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 핵계측 검출기 안내관 제어 시스템.
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KR860000668A (ko) * 1984-06-06 1986-01-30 지.씨. 도어먼 안내관의 분할핀 교체장치
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