KR100959781B1 - 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치는 케이블의 일단에 마련되어 수중 저장조의 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발로부터 방출된 방사선 세기를 감지하는 방사선 감지센서; 본체의 내부에 마련되며 방사선 감지센서를 수중 저장조의 내부로 승강시킬 수 있도록 케이블을 이송시키는 구동 유닛; 구동 유닛에 의해 승강하는 방사선 감지센서의 상하 방향 위치를 감지하는 위치 감지센서; 및 위치 감지센서에 의해 감지된 방사선 감지센서의 위치에 대한 정보와 방사선 감지센서에 의해 감지된 방사선 세기에 대한 정보로부터 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간 내에서의 핵연료 다발의 개수를 산출하는 제어부를 포함하며, 제어부는 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간을 각 구간에 하나의 핵연료 다발이 포함되도록 복수의 분할 구간으로 분할하고, 위치 감지센서와 방사선 감지센서로부터 전송된 신호로부터 각 분할 구간 내에서 방사선 세기의 피크점이 존재하는지를 판단하며, 상기 피크점이 존재하는 분할 구간의 개수를 산출하여 수중 저장조의 측정 구간 내에서 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발의 개수를 산출하는 것을 특징으로 한다.
방사선, 검출, 케이블, 핵연료 다발, 개수, 분할 구간, 측정 구간

Description

방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치{SPENT FUEL AUTO-VERIFICATION APPARATUS FOR RADIATION PROBE SYSTEM}
본 발명은 원자력 발전소 등에서 연료로 사용된 사용후 핵연료의 존재유무를 검사하기 위해 사용 후 핵연료 다발의 방사선을 검출하는 방사선 검출 시스템에 관한 것으로서, 특히, 방사선 감지센서에 의해 감지된 방사선 세기로부터 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발의 개수를 용이하고 정밀하게 산출하여 핵연료 검증 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치에 관한 것이다.
핵연료는 원자로 안에 장입(裝入)되어 연쇄적인 핵분열에 의해 에너지를 발생시키는 물질을 말하며, 사용후 핵연료는 핵분열을 일으킨 후에 남은 물질을 말한다. 이러한 사용후 핵연료는 재처리 혹은 폐기를 위하여 저장을 하게 되는데, 이러한 저장은 부지내저장, 중간저장, 영구처분 등으로 구분할 수 있다.
우선, 부지내저장에 대하여 살펴본다. 사용후 핵연료는 그 속에 포함된 핵분열생성물 때문에 원자로에서 꺼낸 이후에도 오랜 기간 동안 강력한 방사선과 열을 낸다. 따라서, 발전소에 근무하는 작업자와 인근에 거주하는 주민을 방사선으로부 터 보호하고 열을 제거하기 위하여 사용후 핵연료는 수중저장고에 저장하게 되며, 이를 부지내저장이라 한다.
다음으로, 중간 저장에 대하여 살펴본다. 사용후 핵연료는 방사성 폐기물이기는 하지만, 쓰고 남은 우라늄과 플루토늄 같은 유용한 물질이 포함되어 있으며, 이러한 잔여 우라늄과 플루토늄 같은 물질을 추출하여 다시 연료로 제작하기 위해 원자로에 사용할 수도 있다. 이와 같이 우라늄과 플루토늄과 같은 물질을 재사용 또는 영구처분을 위해 일시적으로 일정한 장소에 저장하는 것을 중간저장이라고 한다.
한편, 영구처분이란 사용후 핵연료를 열이 식을 때까지 충분히 원전부지내 또는 중간저장시설에 보관하다가 최종적으로 영구히 처분하는 것을 일컫는다.
전술한 처분 방법 중 수중 저장조에 사용후 핵연료를 저장하는 것은 사용후 핵연료가 핵무기의 제조와 같은 용도로 사용될 수 있기 때문에 각별한 주의가 필요하다. 이러한 이유로, 수중 저장조의 사용후 핵연료는 그 개수에 대한 조사 등 주기적인 검증이 필요하며, 국제 원자력 기구(IAEA, International Atomic Energy Agency)는 수중 저장조에 저장된 사용후 핵연료에 대해 주기적인 사찰을 하고 있다.
이와 같은 사용후 핵연료에 대한 주기적인 사찰에는 방사선 검출 시스템이 이용되고 있다. 방사선 검출 시스템은 수중 저장조의 사용후 핵연료 다발(복수의 핵연료봉을 묶은 형태)이 방출하는 방사선을 측정하게 되며, 이와 같이 측정된 방사선에 대한 정보로부터 핵연료 다발의 개수를 산출하게 된다. 이와 같은 방사선 검출 시스템의 일 예가 한국등록특허 제0650325호에 개시되어 있다.
상기 한국 특허에 개시된 방사선 검출 시스템은 케이블의 끝단에 방사선 감지센서를 달고, 상기 방사선 감지센서를 수중 저장조의 핵연료 다발 사이로 삽입하여 방사선 감지센서를 하강 또는 상승시키면서 방사선의 세기를 검출하게 된다.
검출된 방사선 세기는 수중 저장조에 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발의 개수를 산출하는데 이용된다. 방사선 세기는 방사선 감지센서와 핵연료 다발 사이의 거리가 가까울수록 커진다. 따라서, 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발의 사이로 상승하면서 검출된 방사선 세기는 단면이 원형인 핵연료 다발의 상하 방향 중심의 위치에서 최대가 된다. 이러한 이유로 상기 한국 특허에 개시된 방사선 검출 시스템에서는 방사선 세기를 육안으로 확인하여 핵연료 다발의 개수를 산출하게 된다. 따라서, 핵연료 다발의 개수 산출이 어려울 뿐만 아니라 부정확하게 된다.
특히, 핵연료 다발과 방사선 감지센서 사이의 거리에 따라 검출되는 방사선 세기는 달라기 때문에 케이블이나 방사선 감지센서의 흔들림 등이 발생할 경우, 비정상적인 피크점이 발생할 수 있고 이에 의해 방사선 세기를 정밀하게 측정할 수 없게 되며, 이로 인해 검출된 방사선 세기만으로는 핵연료 다발의 개수를 정확하게 산출할 수 없게 된다.
또한, 핵연료 다발마다 방출하는 방사선 세기가 다르기 때문에, 방사선 세기만으로는 신뢰성 있는 핵연료 다발의 개수를 산출할 수 없게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 방사선 감지센서에 의해 감지된 방사선 세기로부터 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발의 개수를 용이하고 정밀하게 산출하여 핵연료 검증 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치는 본체와, 수중 저장조에 저장된 핵연료 다발로부터 방출되는 방사선 세기에 대한 정보를 전송하기 위한 케이블을 포함하는 방사선 검출 시스템에 적용되는 것으로서, 상기 케이블의 일단에 마련되어 상기 수중 저장조의 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발로부터 방출되는 방사선 세기를 감지하는 방사선 감지센서; 상기 본체의 내부에 마련되며 상기 방사선 감지센서를 상기 수중 저장조의 내부로 승강시킬 수 있도록 상기 케이블을 이송시키는 구동 유닛; 상기 구동 유닛에 의해 승강하는 상기 방사선 감지센서의 상하 방향 위치를 감지하는 위치 감지센서; 및 상기 위치 감지센서에 의해 감지된 상기 방사선 감지센서의 위치에 대한 정보와 상기 방사선 감지센서에 의해 감지된 방사선 세기에 대한 정보로부터 상기 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간 내에서의 핵연료 다발의 개수를 산출하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간을 각 구간에 하나의 핵연료 다발이 포함되도록 복수의 분할 구간으로 분할하고, 상기 위치 감지센서와 상기 방사선 감지센서로부터 전송된 신호로부터 상기 각 분할 구간 내에서 상기 방사선 세기의 피크점이 존재하는지를 판단하며, 상기 피크점이 존재하는 상기 분할 구간의 개수를 산출하여 상기 수중 저장조의 측정 구간 내에서 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발의 개수를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구동 유닛은 구동 모터; 상기 구동 모터와 동력 전달 가능하게 연결되어 상기 케이블을 사이에 두고 상호 맞물려 회전하면서 상기 케이블을 이송시키는 한 쌍의 구동 롤러; 및 상기 이송되는 케이블에 의해 회전하며, 상기 케이블을 사이에 두고 상호 맞물려 회전하는 한 쌍의 종동 롤러를 포함하고, 상기 위치 감지센서는 상기 종동 롤러의 회전량을 감지하는 엔코더로 구성되며, 상기 제어부는 상기 엔코더로부터 전송된 상기 종동 롤러의 회전량으로부터 상기 방사선 감지센서의 상하 방향 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 위치 감지센서에 의해 감지된 방사선 감지센서의 위치에 대한 정보와 상기 방사선 감지센서에 의해 감지된 방사선 세기에 대한 정보를 이용하여 핵연료 다발의 개수를 산출함으로써, 핵연료 다발의 개수를 정밀하게 산출할 수 있게 된다.
특히, 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간을 복수의 분할 구간으로 분할하고, 각 분할 구간에 하나의 핵연료 다발이 포함되도록 하며, 상기 각 분할 구간에 방사선 세기의 피크점이 존재하는 경우에만 하나의 핵연료 다발이 존재하는 것으로 판단함으로써, 하나의 핵연료 다발이 존재하는 구간에서 방사선 감지센서나 케이블 의 흔들림에 의해 복수의 피크점이 발생하더라도 정확하게 핵연료 다발의 개수를 산정할 수 있게 된다.
한편, 위치 감지센서를 이송되는 케이블에 의해 회전하는 종동 롤러에 설치된 엔코더를 이용함으로써, 구동 롤러와 케이블 사이에 슬립 등 방사선 감지센서의 위치에 대한 오류가 발생하더라도 정밀하게 방사선 감지센서의 위치를 파악할 수 있게 되고, 이에 의해 핵연료 검증 작업의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 검출 시스템의 케이블 가이드 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 방사선 검출 시스템(40)은 수중 저장조(10)에 저장된 핵연료 다발(bundle)로부터 방출되는 방사선을 검출하기 위한 것이다. 수중 저장조(10)에는 복수의 핵연료 다발(20)이 선반(21)에 수용되며, 이와 같이 복수의 핵연료 다발(20)을 수용한 선반(21)은 상하 방향으로 복수의 층으로 적층된다. 이와 같이 적층된 복수의 핵연료 다발(20)은 수중 저장조(10)의 좌우 방향(Y축 방향) 및 전후 방향(X축 방향)으로 배치된다. 따라서, 수중 저장조(10)의 특정 지점에 배치된 핵연료 다발(20)의 방사선을 검출하기 위해서는 방사선 감지센서(110)가 상하 방향으로 이동되어야 할 뿐만 아니라 좌우 방향(Y축 방향) 및 전후 방향(X축 방향)으로도 이동이 가능하여야 한다. 특히, 방사선 감지센서(110)는 1.5cm 정도의 핵연료 다발(20) 사이의 틈새(Δd)로 삽입되어야 하기 때문에 방사선 감지센서(110)는 가로 및 세로 방향으로 미세한 위치 이동이 필요하게 된다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 방사선 검출 시스템(40)은, 본체(100)와,핵연료 다발(20)로부터 방출되는 방사선 세기를 감지하여 핵연료 다발(20)의 개수를 산출하는 핵연료 자동검증장치와, 감지된 방사선 세기에 대한 신호를 전송하는 케이블(130)과, 상기 케이블(130)의 이송을 가이드하기 위한 가이드 장치(160)와, 상기 본체(100)의 위치를 이동시키기 위한 이동 유닛(180)과, 방사선 세기의 측정 위치를 미세 조정하기 위한 미세 조정 유닛(200)을 포함한다.
상기 본체(100)는 상기 구성 부품들을 지지하기 위한 것으로서, 그 상부가 선택적으로 개방될 수 있도록 덮개(102)가 구비된다. 또한, 상기 본체(100)의 후방에는 상기 케이블(130)이 수납될 수 있도록 케이블 수납부(101)가 마련된다. 상기 케이블 수납부(101)는 수중 저장조(10)로부터 인출된 케이블(130)이 방사선에 오염될 수 있는 점을 감안하여 수납된 케이블(130)을 용이하게 제거할 수 있도록 본체(100)로부터 착탈 가능하게 설치된다. 따라서, 수중 저장조(10)로부터 인출된 케이블(130)은 케이블 수납부(101)에 수납된 상태로 폐기될 수 있어 케이블(130)이 인체에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 핵연료 자동검증장치는 상기 케이블(130)의 일단에 마련되어 상기 핵연료 다발(20)로부터 방출되는 방사선 세기를 감지하는 방사선 감지센서(110)와, 상기 본체(100)에 마련되어 상기 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 상하 방향으로 이동할 수 있도록 상기 케이블(130)을 이송시키는 구동 유닛(140)과, 상기 방사선 감지센서(110)의 상하 방향 위치를 감지하기 위한 위치 감지센서(151)와, 상기 방사선 감지센서(110)로부터 검출된 신호로부터 핵연료 다발(20)의 개수를 산 출하는 제어부(120)를 포함한다.
상기 방사선 감지센서(110)는 상기 케이블(130)의 끝단에 설치되어, 핵연료 다발(20)로부터 방출되는 방사선을 감지한다. 본 실시예에서 상기 방사선 감지센서(110)는 감마형 광섬유섬광체(111, Optical Fiber Scintillator, OFS)와 중성자 광섬유섬광체(112, OFS)가 이용된다. 감마형 광섬유섬광체(111)는 방사선 중 감마선이 감지되면 빛을 발생시키고, 상기 중성자형 광섬유섬광체(112)는 방사선 중 중성자선가 감지되면 빛을 발생시킨다. 이때 각 광섬유섬광체(111)(112)는 감지된 감마선과 중성자선의 세기에 따라 다른 빛의 세기를 방출하게 되며, 방출된 빛은 제 1 및 제 2 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(Photo Multiplier Tube)에 의해 전기적 신호로 변환되어 제어부(120)에 전송된다. 본 실시예와 달리 상기 방사선 감지센서(110)는 가스 및 반도체형 등의 방사선 검출기가 이용될 수도 있다. 한편, 방사선 신호만을 선별하여 특정지점의 방사선 세기를 정확히 측정하기 위해 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 3)가 마련된다.
상기 구동 유닛(140)은 상기 케이블(130)은 이송시켜 방사선 감지센서(110)를 상하 방향으로 이동시키기 위한 것으로서, 하우징(141)과, 상기 하우징(141)의 내부에 마련되는 이송 롤러 유닛(147)과, 상기 이송 롤러 유닛(147)을 구동시키는 구동 모터(150)를 포함한다.
상기 하우징(141)은 상부 하우징(142)과 하우 하우징(141)으로 구분될 수 있다. 상기 하부 하우징(143)은 그 상부가 개방되어 있으며, 상기 상부 하우징(142)은 상기 하부 하우징(143)에 힌지 등에 의해 상기 하우 하우징(141)의 상부를 선택 적으로 개폐할 수 있도록 설치된다. 상기 하부 하우징(143)은 상기 본체(100)의 전방으로 돌출되는 전방 연결부(144)와 후방으로 돌출된 후방 연결부(146)를 포함한다. 상기 전방 연결부(144)와 상기 후방 연결부(146)는 후술한 가이드 장치(160)가 착탈 가능하게 결합되는 부분으로서, 각각의 내부에는 중공부가 형성되며, 상기 중공부는 상기 하우징(141)의 내부와 연통된다.
상기 이송 롤러 유닛(147)은 케이블(130)을 이동시키기 위한 것으로서, 상기 상부 하우징(142)과 하부 하우징(143)의 후방 각각에 상호 맞물려 회전되는 한 쌍의 구동 롤러(148)와, 상기 상부 하우징(142)과 하부 하우징(143)의 전방 각각에 상호 맞물려 회전하는 한 쌍의 종동 롤러(149)를 포함한다. 상기 구동 롤러(148)의 축에는 상기 구동 모터(150)의 구동축이 연결된다. 한편, 상기 한 쌍의 종동 롤러(149)는 구동 롤러(148)에 의해 이송되는 케이블(130)에 의해 회전한다.
상기 구동 모터(150)는 상기 케이블(130)을 이송시킬 수 있도록 상기 한 쌍의 구동 롤러(148)를 회전시키기 위한 것으로서, 전술한 바와 같이, 상기 구동 롤러(148)의 축에 연결된다. 물론, 상기 구동 모터(150)의 축은 적당한 기어비를 갖을 수 있도록 복수의 기어 등을 매개로 상기 구동 롤러(148)에 연결될 수도 있다.
상기 위치 감지센서(151)는 상기 방사선 감지센서(110)의 상하 방향 위치를 검출하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 위치 감지센서(151)로 상기 종동 롤러(149)의 회전량을 감지하는 엔코더(151, enconder)를 예시하였다. 이하에서는 상기 위치 감지센서(151)의 일 예인 엔코더(151)에 대해 설명한다.
상기 엔코더(151)는 상기 종동 롤러(149)의 축에 연결되어 상기 종동 롤 러(149)의 회전량을 감지하나, 상기 종동 롤러(149)는 상기 구동 롤러(148)에 의해 이송되는 케이블(130)에 의해 회전한다. 보다 구체적으로, 상기 종동 롤러(149)는 한 쌍이 상기 케이블(130)을 압착하고 있기 때문에 상기 케이블(130)이 이송되면, 상기 종동 롤러(149)가 회전하게 되고, 이와 같이 회전하는 종동 롤러(149)의 회전량은 케이블(130)의 이송거리로 환산된다. 따라서, 상기 엔코더(151)가 상기 종동 롤러(149)의 회전량을 감지하는 것은 상기 케이블(130)의 이송 거리를 감지하는 것으로 간주될 수 있고, 또한, 상기 케이블(130)의 이송 거리는 상기 방사선 감지센서(110)의 이송 거리와 동일하다. 본 실시예에서는 위치 감지센서(151)로 종동 롤러(149)의 회전량을 감지하는 엔코더(151)를 예시하였으나, 본 실시예와 달리 상기 위치 감지센서(151)는 상기 방사선 감지센서(110)의 위치를 감지할 수 있는 한 다양한 종류의 센서가 다양한 형태로 이용될 수 있다.
그러나 엔코더(151)를 구동 롤러(148)에 설치하지 않고 종동 롤러(149)에 설치하여 종동 롤러(149)의 회전량을 감지할 경우, 구동 롤러(148)와 케이블(130) 사이의 슬립에 의한 오차를 방지할 수 있어 방사선 감지센서(110)의 위치를 정확하게 감지할 수 있게 된다. 즉, 구동 롤러(148)의 경우, 케이블 수납부(101)에 권선된 케이블(130)을 인출하여 이송시켜야 하기 때문에 구동 롤러(148)가 케이블(130)에 전달하는 힘이 매우 커서 구동 롤러(148)와 케이블(130)의 사이에서는 슬립이 발생할 가능성이 높다. 그러나 이송되는 있는 케이블(130)은 아이들 상태의 종동 롤러(149)만 회전시키기 때문에 케이블(130)이 종동 롤러(149)에 전달하는 힘은 작다. 따라서, 케이블(130)과 종동 롤러(149) 사이에서 슬립이 발생할 가능성은 매우 작으며, 이러한 이유로 엔코더(151)는 종동 롤러(149)에 설치되게 된다.
상기 제어부(120)는 상기 방사선 감지센서(110)로부터 전송된 방사선 세기에 대한 정보와 상기 엔코더(151)로부터 전송된 방사선 감지센서(110)에 대한 위치 정보를 통해 핵연료 다발(20)의 개수를 산출하기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(120)는 상기 제 1 내지 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(PMT 3)로부터 전송된 전기적 신호로부터 감마선 및 중성자선의 세기를 산출한다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)로부터 전송된 신호에서 상기 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 3)로부터 전송된 신호를 제거하여 특정 지점의 감마선과 중성자선에 대한 세기를 산출하게 된다. 또한, 상기 제어부(120)는 상기 감마선과 중성자선의 세기를 개별적으로 표시부(121)로 출력할 수 있을 뿐만 아니라 감마선과 중성자선을 합한 방사선의 세기를 표시부(121)로 출력할 수 있으며, 핵연료 다발(20)의 개수를 산정하는 데는 상기 감마선과 중성자선을 합산한 방사선의 세기가 이용될 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는 케이블(130)의 이송량을 검출하는 엔코더(151)로부터 전송된 신호를 전송받아 상기 방사선 감지센서(110)의 상하 방향 위치 즉, 방사선 감지센서(110)가 위치한 수중 저장조(10)의 높이에 대한 정보를 산출한다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120)는 엔코더(151)로부터 방사선이 감지되는 깊이에 대한 정보와 그 깊이에서의 감마선 및 중성자선의 세기에 대한 정보를 입력받고 이로부터 수중 저장조(10) 내부에서 방사선 감지센서(110)의 상하 방향 거리에 따른 방사선의 세기에 대한 정보를 산출하게 된다. 이와 같이 산출된 정보는, 도 7에 도 시된 바와 같이, 그래프의 형식으로 표시부(121)에 출력될 수 있다.
또한, 제어부(120)는 도 7에 도시된 정보로부터 그 피크점(방사선 세기가 최대이며 변곡점인 지점)을 카운트하여 핵연료 다발(20)의 개수를 산출할 수 있다. 그러나 단순히 피크점만 카운트할 경우, 방사선 감지센서(110)나 케이블(130)의 흔들림에 의해 발생한 피크점 등으로 인해 핵연료 다발(20)의 개수를 정확하게 산출할 수 없게 된다. 이러한 이유로 상기 제어부(120)는 특정 지점의 측정 구간(MS)을 복수의 분할 구간(DS)으로 분할한다. 여기서, 측정 구간(MS)은 핵연료 다발(20)이 상하 방향으로 적층된 높이가 되고, 분할 구간(DS)은 핵연료 다발(20)이 1개가 존재하는 구간을 의미한다. 따라서, 분할 구간(DS)은 상하 방향으로 하나의 핵연료 다발(20)이 적층되는 선반(21)의 높이로 설정될 수 있다. 상기 측정 구간(MS) 및 분할 구간(DS)은 수중 저장조(10) 마다 다를 수 있기 때문에 입력부를 통해 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 이와 같이 설정된 측정 구간(MS) 및 분할 구간(DS)에 대한 정보는 메모리(122)에 저장될 수 있다.
이와 같이 측정 구간(MS)이 분할되면, 제어부(120)는 각 분할 구간(DS)에 피크점이 존재하는지를 판단하고, 피크점이 존재하는 분할 구간(DS)의 개수를 산출한다. 이와 같이 산출된 분할 구간(DS)의 개수는 핵연료 다발(20)의 개수가 된다. 상기 제어부(120)는 적층된 핵연료 다발(20)에 대한 개수와 산출된 핵연료 다발(20)의 개수를 비교하여 핵연료 다발(20)의 손실 여부를 판단하게 된다. 이와 같은 판단 결과는 표시부(121)를 통해 출력될 수 있다. 상기 피크점에 대한 판단은 방사선 세기의 최대 지점을 산출하고, 상기 최대 지점이 변곡점인지를 판단함으로써 이루 어진다.
한편, 상기 제어부(120)는 본체(100)의 내부에 마련되어 상기 제 1 내지 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(PMT 3)로부터 전송된 신호를 처리하여 감마선의 세기와 중성자선의 세기를 산출하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에 의해 산출된 정보와 방사선 감지센서(110)의 위치에 대한 정보를 전송받아 핵연료 다발(20)의 개수를 산출하는 제어모듈로 구성될 수도 있다. 상기 제어모듈은 노트북 등의 컴퓨터가 이용될 수 있을 뿐만 아니라 다양한 제어기가 이용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 광신호를 전기적 신호를 변환하는 제 1 내지 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(PMT 3)가 제어부(120)와 별도로 마련되는 것을 예시하였으나, 상기 제 1 내지 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(PMT 3)는 상기 제어부(120)에 실장되는 형태로 구현될 수 있으며, 이러한 경우 상기 제어부(120)는 상기 제 1 내지 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(PMT 3)의 기능도 수행하게 된다.
상기 케이블(130)은 감마형 광섬유섬광체(111)와 중성자형 광섬유섬광체(112)로 이루어지는 방사선 감지센서(110)와, 제 1 내지 제 3 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)(PMT 3)를 신호 전달가능하게 연결하는 기능을 한다. 보다 구체적으로, 상기 케이블(130)은 3개의 광섬유 케이블로 구성되고, 이중 2개의 광섬유 케이블은 상기 감마형 광섬유섬광체(111)와 상기 중성자형 광섬유섬광체(112)로부터 발생하는 빛을 상기 제 1 및 제 2 포토 멀티플라이어(PMT 1)(PMT 2)에 전달하며, 나머지 1개의 광섬유 케이블은 노이즈 등을 제거하기 위한 것으로서 제 3 포토 멀 티플라이어(PMT 3)에 연결된다.
상기 가이드 장치(160)는 케이블(130)의 이송을 가이드 하기 위한 것이다. 상기 케이블(130)은 수중 저장조(10)의 저장수와 접촉되기 때문에 방사선의 오염에 쉽게 노출된다. 따라서, 사용된 케이블(130)은 교환하거나 제염 처리를 하는 등 보수 관리를 자주 진행해야 한다. 이러한 이유로, 상기 가이드 장치(160)는 상기 케이블(130)을 정밀하게 가이드할 수 있을 뿐만 아니라 교환이 용이해야 하며, 본 실시예의 가이드 장치(160)는 전술한 기능적인 면을 모두 갖추고 있다.
본 실시예에 따른 가이드 장치(160)는 전방 가이드 부재(161)와, 전방 덮개 부재(164)와, 고정 유닛(165)과, 이탈 방지 유닛(166)과, 후방 가이드 부재(170)와, 후방 덮개 부재(172)를 포함한다.
상기 전방 가이드 부재(161)는 구동 유닛(140)의 하우징(141)을 통과한 케이블(130)을 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 내부로 이동할 수 있도록 가이드하기 위한 것으로서, 상기 전방 연결부(144)로부터 하측으로 휘어진 형상으로 제작된다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 전방 가이드 부재(161)는 케이블(130)은 수중 저장조(10)로 안내할 수 있는 한 다양한 형태로 제작될 수 있다. 상기 전방 가이드 부재(161)의 상면에는 상기 케이블(130)이 삽입되어 이동하는 전방 가이드 홈(162)이 케이블(130)의 이송 방향으로 형성된다.
또한, 상기 전방 가이드 부재(161)는 상기 하우징(141)의 전방 연결부(144)의 내부에 착탈 가능하게 연결된다. 보다 구체적으로, 상기 전방 가이드 부재(161)는 그 일단이 상기 전방 연결부(144)의 내부에 삽입된 후에 상기 전방 체결부 재(145)에 의해 체결되고, 상기 전방 체결부재(145)만 탈거하면, 상기 전방 가이드 부재(161)는 상기 전방 연결부(144)로부터 탈거된다.
이는 케이블(130)을 케이블 수납부(101)로부터 인출하여 후방 가이드 부재(170) 및 하우징(141)과 전방 가이드 부재(161)를 순차적으로 통과시켜 케이블을 설치해야 하나, 상기 후방 가이드 부재(170)와 상기 전방 가이드 부재(161) 각각에 형성된 가이드 홈(162)(171)은 케이블(130) 이송시 흔들림을 방지하기 위해 케이블(130)보다 약간 크게 제작되기 때문에, 케이블(130)보다 직경이 큰 방사선 감지센서(110)가 가이드 홈(162)(171)에 삽입되지 않을 뿐만 아니라 케이블(130)을 가이드 홈(162)(171)에 삽입하는 과정이 어렵다. 이러한 이유로 케이블(130)을 상기 가이드 부재(161)(170)와 하우징(141)에 용이하게 설치할 수 있도록 상기 각 가이드 부재(161)(170)는 하우징(141)의 전방 연결부(144) 및 후방 연결부(146)에 착탈 가능하게 설치된다. 또한, 상기 전방 가이드 부재(161)는 본체(100)의 외부로 돌출되게 설치되어야 하기 때문에 방사선 검출 시스템(40) 운반시 주변 사물과 충돌하기 쉽다. 따라서, 전방 가이드 부재(161)를 탈거한 상태로 방사선 검출 시스템(40)을 운반할 수 있게 됨으로써 그 운반성이 향상되기도 한다.
즉, 상기 케이블(130)을 설치시, 상기 전방 가이드 부재(161)와 후방 가이드 부재(170)는 하우징(141)의 전방 연결부(144) 및 후방 연결부(146)로부터 탈거되고, 상기 케이블(130)을 설치한 후에 상기 각 가이드 부재(161)(170)는 상기 각 연결부(144)(146)에 설치되게 된다.
한편, 상기 전방 체결부재(145)는 상기 전방 연결부(144)로부터 완전히 이탈 되지 않도록 설치된다. 이는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전방 체결부재(145)가 완전히 탈거되면 수중 저장조(10)로 낙하될 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 상기 전방 체결부재(145)는 전방 연결부(144)에 일정 구간에서만 이동되도록 설치되고 스프링에 의해 전방 연결부(144)의 외측으로 가압되게 설치된다.
상기 전방 가이드 부재(161)에는 2개의 덮개 장착부(163)가 형성된다. 상기 덮개 장착부(163)는 전방 가이드 부재(161)의 일면으로부터 일정 깊이 함몰되어 형성된다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 덮개 장착부(163)는 함몰되지 않은 형태로 형성될 수도 있다.
상기 전방 덮개 부재(164)는 상기 전방 가이드 홈(162)을 덮도록 상기 전방 가이드 부재(161)에 설치되는 것으로서, 본 실시예에서는 2개의 전방 덮개 부재(164)가 설치되는 것을 예시하였다. 상기 2개의 전방 덮개 부재(164)는 그 구조가 동일하므로 하나의 전방 덮개 부재(164)에 대해서만 설명한다. 상기 전방 덮개 부재(164)는 이탈 방지 유닛(166)에 의해 상기 전방 가이드 부재(161)의 일면에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 고정 유닛(165)에 의해 상기 전방 가이드 부재(161)의 일면에 밀착된 상태로 고정된다. 즉, 상기 전방 덮개 부재(164)는 케이블(130)을 설치할 때는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 전방 가이드 부재(161)의 일면으로부터 이격시켜 케이블(130)을 전방 가이드 홈(162)에 삽입한다. 그리고 케이블(130)의 삽입이 완료되면, 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 전방 덮개 부재(164)를 전방 가이드 부재(161)의 일면에 밀착되게 고정하게 된다. 전방 덮개 부재(164)가 전방 가이드 부재(161)의 일면에 밀착되게 고정되면, 상기 케 이블(130)은 전방 가이드 홈(162)과 전방 덮개 부재(164)에 의해 전방 가이드 부재(161)로부터 이탈되거나 흔들리는 것이 방지되게 된다. 이처럼 전방 덮개 부재(164)만을 전방 가이드 부재(161)로부터 이격시킬 경우, 상기 방사선 감지센서(110) 및 케이블(130)은 상기 전방 가이드 홈()에 삽입 및 인출될 수 있게 된다. 따라서, 방사선 감지센서(110) 및 케이블(130)을 삽입 및 인출시 상기 전방 가이드 부재(161)를 전방 연결부(144)로부터 탈거하지 않을 수도 있다.
상기 고정 유닛(165)은, 전술한 바와 같이, 전방 가이드 부재(161)의 일면에 전방 덮개 부재(164)를 밀착되게 고정하기 위한 것으로서, 전방 가이드 부재(161)의 일면에 함몰되게 설치된 자석 부재(165a)와, 상기 자석 부재(165a)에 대응하는 상기 전방 덮개 부재(164)의 하면에 하부로 돌출되게 설치되는 금속 부재(165b)를 포함한다. 본 실시예에서는 상기 자석 부재(165a)와 금속 부재(165b)가 총 4개 설치되는 것을 예시하였으나, 본 실시예와 달리 그 개수는 상황에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 이와 같은 고정 유닛(165)에 의해, 상기 전방 덮개 부재(164)는 자석 부재(165a)와 금속 부재(165b)의 인력에 의해 상기 전방 가이드 부재(161)의 일면에 밀착되게 되며, 작업자가 케이블(130)을 삽입하기 위해 상기 전방 덮개 부재(164)는 상기 전방 가이드 부재(161)로부터 이격되는 방향으로 잡아 당기면, 상기 금속 부재(165b)는 상기 자석 부재(165a)와 이격되어 상기 전방 덮개 부재(164)는 상기 전방 가이드 부재(161)로부터 이탈되게 된다. 한편, 케이블(130)의 설치 작업이 완료되면, 작업자는 상기 전방 덮개 부재(164)를 상기 전방 가이드 부재(161)의 일면으로 근접시킨다. 그러면, 상기 전방 덮개 부재(164)는 자석 부 재(165a)와 금속 부재(165b)의 인력에 의해 상기 전방 가이드 부재(161)의 일면에 밀착되게 고정된다. 이처럼, 자석 부재(165a)와 금속 부재(165b)를 사용함으로써, 상기 전방 덮개 부재(164)를 전방 가이드 부재(161)로부터 용이하게 착탈할 수 있게 되고, 이에 의해 케이블(130)을 더욱 용이하게 설치 및 해체할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 자석 부재(165a)를 상기 전방 가이드 부재(161)에 설치하고 금속 부재(165b)를 전방 덮개 부재(164)에 설치되는 것을 예시하였으나, 자석 부재(165a)와 금속 부재(165b)의 설치 위치는 상황에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 따라서, 자석 부재(165a)와 금속 부재(165b)의 인력을 이용하여 전방 덮개 부재(164)를 선택적으로 전방 가이드 부재(161)에 고정시키는 한 본 발명의 사상에 포함된다.
상기 이탈 방지 유닛(166)은 상기 전방 덮개 부재(164)가 전방 가이드 부재(161)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동하는 가이드 함과 아울러 상기 전방 덮개 부재(164)가 전방 가이드 부재(161)로부터 완전히 이탈되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 전방 가이드 부재(161)의 양 측면에 마련된 가이드 핀(167)과, 상기 가이드 핀(167)이 삽입되어 그 이동이 안내되는 슬롯(169)이 형성되며 상기 전방 덮개 부재(164)에 설치되는 슬롯 부재(168)를 포함한다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 전방 덮개 부재(164)가 전방 가이드 부재(161)로부터 근접 및 이격되는 방향으로 이동하면, 상기 슬롯(169)에 의해 슬롯 부재(168)가 상기 가이드 핀(167)을 따라 이동하게 되고, 상기 가이드 핀(167)은 상기 슬롯(169)으로부터 완전히 이탈되지 않게 되어 상기 이탈 방지 유닛(166)은 상기 전방 덮개 부재(164)의 이동을 가이드 함과 아울러 상기 전방 덮개 부재(164)가 상기 전방 가이드 부재(161)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
상기 후방 가이드 부재(170)는 케이블 수납부(101)의 케이블(130)을 구동 유닛(140)의 하우징(141) 내부로 안내하거나 구동 유닛(140)의 하우징(141)의 케이블(130)을 케이블 수납부(101)로 안내하기 위한 것으로서, 그 일면에는 후방 가이드 홈(171)이 형성된다. 상기 후방 가이드 부재(170)는 상기 케이블 수납부(101)는 구동 유닛(140)의 하우징(141) 보다 아래쪽에 배치되기 때문에 하방으로 휘어진 형태로 제작된다. 또한, 상기 후방 가이드 부재(170)의 일면에는 케이블(130)이 삽입되는 후방 가이드 홈(171)이 함몰되게 케이블(130)의 이송방향으로 형성된다.
상기 후방 덮개 부재(172)는 상기 후방 가이드 부재(170)의 일면에 착탈 가능하게 설치되어 상기 케이블(130)이 후방 가이드 홈(171)으로부터 이탈되는 것을 방지한다. 상기 후방 덮개 부재(172)에는 신호용 창(173)이 절개된 형태로 형성된다.
상기 신호용 창(173)은 상기 후방 덮개 부재(172)에 설치된 구동정지용 센서(174)가 케이블(130)에 부착되는 반사판을 감지하기 위한 것이다. 상기 구동정지용 센서(174)는 광센서로 구성될 수 있으며, 이러한 경우 상기 구동정지용 센서(174)는 신호용 광을 출사하고 상기 케이블(130)로부터 반사되는 반사광을 수광하게 되며, 수광된 반사광의 세기로부터 구동 모터(150)의 정지 여부를 결정하기 위한 정보를 산출하게 된다. 일 예로 상기 케이블(130)의 끝단에 마련된 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 바닥에 위치할 때, 상기 신호용 창(173)을 통해 노출되는 케이블(130)의 위치에 반사판을 부착한다. 그런 후에, 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 바닥면을 향해 하강하도록 케이블(130)을 이송시킨다. 이때, 상기 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 바닥면에 다다르면 상기 반사판이 신호용 창(173)을 통해 구동정지용 센서(174)에 감지된다. 그러면 구동정지용 센서(174)는 케이블(130)의 다른 지점보다 높은 세기의 반사광을 수광하게 된다. 그러면, 제어부(120)는 상기 구동 모터(150)의 구동을 정지시키게 된다.
이하, 전술한 가이드 장치(160)의 활용 방법에 대하여 살펴본다.
우선, 방사선 검출 시스템(40)이 브릿지(30)에 장착되면, 케이블(130)을 케이블 수납부(101)로부터 인출하여 수중 저장조(10)에 하강시키게 된다. 따라서, 방사선 검출 시스템(40)이 브릿지(30)에 장착되면, 작업자는 케이블 수납부(101)로부터 케이블(130)을 인출하여 그 끝단에 마련된 방사선 감지센서(110)부터 후방 가이드 부재(170)와 구동 유닛(140)의 하우징(141) 및 전방 가이드 부재(161)에 순차적으로 삽입된다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 케이블(130)의 끝단에는 방사선 감지센서(110)와 상기 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 물속에서도 낙하할 수 있도록 무게추가 달려있어서, 방사선 감지센서(110)의 직경이 케이블(130)의 직경보다 크다. 따라서, 케이블(130)을 가이드 하기 위한 후방 가이드 홈(171)과 전방 가이드 홈(162)으로 케이블(130)은 물론 방사선 감지센서(110)를 삽입하는 과정이 용이하지 않다.
이에 케이블(130) 및 방사선 감지센서(110)의 삽입 공간을 확보하기 위해, 우선 후방 덮개 부재(172)를 후방 가이드 부재(170)로부터 탈거한다. 그런 후에, 방사선 감지센서(110) 및 케이블(130)을 후방 가이드 홈(171)을 통해 구동 유닛(140)의 하우징(141) 내부로 삽입한다.
다음으로, 전방 덮개 부재(164)를 자석 부재(165a)와 금속 부재(165b)의 인력 이상으로 상방으로 들어올려 전방 가이드 부재(161)로부터 전방 덮개 부재(164)를 이격시킨다. 그런 후에 방사선 감지센서(110)와 케이블(130)을 전방 연결부(144)를 통해 전방 가이드 부재(161)의 전방 가이드 홈(162)에 삽입한다. 그런 후에 전방 덮개 부재(164)를 전방 가이드 부재(161)의 일면에 밀착시키고 후방 덮개 부재(172)를 후방 가이드 부재(170)에 결합시킨다. 이때, 전방 덮개 부재(164)는 이탈 방지 유닛(166)에 의해 전방 가이드 부재(161)로부터 완전히 이탈되지 않기 때문에 전방 덮개 부재(164)가 부주의에 의해 수중 저장조(10)로 낙하하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이와 같은 과정에 의해 방사선 감지센서(110)는 수중 저장조(10)로 하강할 준비가 완료되게 된다.
한편, 방사선 감지센서(110)를 하강한 후 상승하면서 핵연료 다발(20)의 방사선 세기를 측정하게 되는데, 방사선 세기의 측정이 완료된 후에도 방사선 감지센서(110)는 전방 가이드 홈(162) 및 후방 가이드 홈(171)을 통과할 수 없기 때문에 전방 덮개 부재(164)와 후방 덮개 부재(172) 각각을 전방 가이드 부재(161)와 후방 가이드 부재(170)로부터 이격시키게 된다. 이와 같이, 간단한 조작에 의해 케이블(130)을 방사선 검출 시스템(40)에 설치 및 해체를 할 수 있게 되어 방사선 검출 시스템(40)의 작업 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 방사선 감지센서(110)를 수중 저장조(10)로 하강시키거나 상승시킬 때, 전방 가이드 홈(162)과 전방 덮개 부재(164) 및 후방 가이드 홈(171)과 후방 덮개 부재(172)에 의해 케이블(130)과 방사선 감지센서(110)가 흔들리는 것을 최대한 억제하여 1.5cm 정도의 핵연료 다발(20) 사이로 용이하게 삽입할 수 있고 핵연료 다발(20)의 방사선 세기를 정밀하게 감지할 수 있게 된다.
상기 이동 유닛(180)은, 도 1 및 도 10을 참조하면, 본체(100)를 브릿지(30)를 따라 이동시키기 위한 것으로서, 브릿지(30)에 본체(100)를 지지시키기 위한 메인 프레임(181)과, 상기 메인 프레임(181)의 상부에 마련되어 상기 본체(100)를 브릿지(30)의 상부 레일(31)의 상부에 이동 가능하게 지지시키는 상부 롤러(183)와, 본체(100)를 브릿지(30)의 상부 레일(31)의 외측 측부에 이동 가능하게 지지시키는 외부 측면 롤러(184)와, 본체(100)를 브릿지(30)의 하부 레일(32)의 내측 측부에 이동가능하게 지지하는 내부 측면 롤러(185)를 포함한다. 상기 상부 롤러(183)에 의해 상기 본체(100)의 상하 방향의 자중이 브릿지(30)에 지지되며, 상기 외부 측면 롤러(184) 및 내부 측면 롤러(185)에 의해 상기 본체(100)의 모멘트에 의해 발생하는 측면 방향의 하중을 지지하게 된다.
이와 같은 이동 유닛(180)에 의해 상기 본체(100)는 브릿지(30)를 따라 거시적인 이동이 가능하게 된다. 그러나 핵연료 다발(20) 사이의 간격은 전술한 바와 같이 1.5cm 정도이어서 방사선 감지센서(110)를 그 간극의 사이로 삽입하기 위해서는 본체(100)의 위치를 정밀하게 조정할 수 있는 미세 조정 유닛(200)이 필요하다. 이하에서는 미세 조정 유닛(200)에 대하여 설명한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 미세 조정 유닛(200)은 상기 이동 유 닛(180)과 나란한 방향인 좌우 방향으로 상기 본체(100)를 이동시키기 위한 제 1 미세 조정 유닛(210)과, 상기 브릿지(30)와 교차하는 방향 즉, 전후 방향으로 상기 본체(100)를 이동시키기 위한 제 2 미세 조정 유닛(220)을 포함한다.
상기 제 1 미세 조정 유닛(210)은 상기 메인 프레임(181)의 일측으로 연장된 거치대(182)에 설치되는 제 1 지지대(211)와, 상기 제 1 지지대(211)에 회전가능하게 설치되는 제 1 볼 스크류(212)와, 상기 제 1 지지대(211)에 좌우 방향으로 마련된 한 쌍의 제 1 가이드 레일(213)과, 상기 제 1 가이드 레일(213)에 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 제 1 볼 스크류(212)에 나사 결합되는 제 1 이동부(214)를 포함한다. 상기 제 1 이동부(214)에는 상기 제 2 미세 조정 유닛(220)이 고정되게 설치된다. 전술한 바와 같은 구성에 의해 상기 제 1 볼 스크류(212)가 회전하면 상기 제 1 이동부(214)는 상기 제 1 가이드 레일(213)을 따라 좌우 방향으로 이동하게 된다.
상기 제 2 미세 조정 유닛(220)은 상기 제 1 미세 조정 유닛(210)의 상기 제 1 이동부(214)에 설치되는 제 2 지지대(221)와, 상기 제 2 지지대(221)에 회전 가능하게 설치되는 제 2 볼 스크류(222)와, 상기 제 2 지지대(221)에 전후 방향으로 마련된 한 쌍의 제 2 가이드 레일(223)과, 상기 제 2 가이드 레일(223)에 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 제 2 볼 스크류(222)에 나사 결합되는 제 2 이동부(224)를 포함한다. 상기 제 2 이동부(224)에는 상기 본체(100)에 설치된다. 전술한 바와 같은 구성에 의해 상기 제 2 볼 스크류(222)를 회전하면 상기 제 2 이동부(224)는 상기 제 2 가이드 레일(223)을 따라 전후 방향으로 이동하게 된다.
이와 같은 제 1 및 제 2 미세 조정 유닛(210)(220)에 의해 본체(100)의 위치가 정밀하게 조절될 수 있고, 이에 의해 케이블(130) 및 방사선 감지센서(110)의 위치가 정밀하게 조절되어 핵연료 다발(20)의 사이로 삽입하는 공정을 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 핵연료 다발(20)과 방사선 감지센서(110) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있게 되어 방사선 세기를 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 방사선 검출 시스템(40)의 작동 방법에 대하여 설명한다.
우선, 방사선 시스템을 수중 저장조(10)의 브릿지(30)에 설치한다. 이때, 상기 브릿지(30)는 별도의 이동 수단에 의해 수중 저장조(10)의 전후 방향으로 이동이 가능하다. 따라서, 브릿지(30)를 측정 장소의 전후 방향에 이동시킨 후에 브릿지(30)에 방사선 시스템을 설치하게 된다. 보다 구체적으로, 메인 프레임(181)을 브릿지(30)의 상부 레일(31)과 하부 레일(32)에 설치하게 된다. 그리고 메인 프레임(181)을 좌우 방향으로 이동시켜 수중 저장조(10)의 측정지점의 좌우 방향 위치를 조정한다. 이때, 상기 브릿지(30)와 상기 메인 프레임(181)의 이동은 방사선 감지센서(110)의 개략적인 위치만을 조절할 수 있을 뿐 정밀한 위치를 조정할 수 없게 된다.
상기 방사선 검출 시스템(40)의 전후 방향과 좌우 방향의 개략적인 위치 조정이 완료되면, 방사선 감지센서(110) 및 케이블(130)을 케이블 수납부(101)로부터 인출하여 후방 가이드 부재(170)와, 구동 유닛(140)의 하우징(141) 및 전방 가이드 부재(161)에 설치한다. 그 설치 방법이 전술한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략 한다.
케이블(130)의 설치가 완료되면, 구동 모터(150)를 구동시켜 방사선 감지센서(110)가 하강하도록 케이블(130)을 이동시킨다. 이때, 방사선 감지센서(110)가 일정 위치에 도달하게 되면, 측정하고자 하는 핵연료 다발(20)의 사이의 위치에 방사선 감지센서(110)가 정밀하게 위치할 수 있도록 제 1 및 제 2 미세 조정 유닛(220)을 조작한다. 그런 후에 구동 모터(150)를 구동시켜 수중 저장조(10)의 바닥면까지 하강시킨다. 방사선 감지센서(110)의 하강은 신호용 창(173)으로 반사판이 도달할 때까지 계속된다. 상기 반사판이 상기 신호용 창(173)에 도달하게 되면, 구동정지용 센서(174)가 반사판을 감지하여 제어부(120)로 전송한다. 그러면 제어부(120)는 구동 모터(150)의 구동을 정지시킨다. 상기 반사판의 위치, 방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 바닥면에 도달할 때의 신호용 창(173)을 통해 노출되는 케이블(130)의 위치는 방사선 감지센서(110)를 특정 수중 저장조(10)에 시험 하강시킨 후에 알 수 있을 뿐만 아니라 수중 저장조(10)의 높이로부터 산출될 수도 있다.
방사선 감지센서(110)가 수중 저장조(10)의 바닥면에 근접한 상태에서 구동 모터(150)가 정지되면, 제어부(120)는 구동 모터(150)를 다시 역으로 구동시킨다. 그러면 방사선 감지센서(110)는 다단으로 적층된 핵연료 다발(20) 사이로 상승하면서 방사선의 세기를 감지하게 된다. 이때, 엔코더(151)로부터 감지된 케이블(130)의 이송량에 대한 신호와 방사선 감지센서(110)에 의해 감지된 방사선 세기에 대한 정보는 제어부(120)로 전송된다. 보다 구체적으로, 상기 엔코더(151)에 의해 감지 된 방사선 감지센서(110)의 위치와 그 위치에서의 방사선 세기에 대한 정보가 제어부(120)로 전송된다.
방사선의 세기는 방사선 감지센서(110)가 핵연료 다발(20)과 가까울수록 커진다. 따라서, 다층으로 적층된 핵연료 다발(20) 사이로 상승하면서 감지된 방사선의 세기는 도 7의 그래프와 같이 나타난다. 즉, 방사선의 세기는 분할 구간(DS)에서 하나의 피크점을 가지는 포물선을 형성해야 한다. 따라서, 측정 지점의 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발(20)들이 분실 없이 정상적이고 방사선 감지센서(110)가 정상적으로 방사선을 감지하는 상태라면, 방사선 감지센서(110)가 상승하는 동안 감지한 방사선 세기의 피크점은 각 분할 구간(DS)에 하나 존재하고, 핵연료 다발(20)는 피크점이 존재하는 분할 구간(DS)의 개수와 동일하다. 제어부(120)는 산출된 핵연료 다발(20)의 개수와 적층된 핵연료 다발(20)의 개수가 동일한 경우, 표시부(121)에 '정상'이란 표시를 출력할 수 있다. 이와 같은 측정과정은 국제 원자력 기구(IAEA, International Atomic Energy Agency)에 의해 지정된 다수의 측정 지점에서 반복적으로 수행하게 된다.
제어부(120)는 전술한 바와 같이 산출된 방사선 감지센서(110)의 위치에 대한 방사선의 세기를 그래프의 형식으로 표시부(121)를 통해 출력하고, 또한 피크점이 있는 분할 구간(DS)의 개수 즉, 핵연료 다발(20)의 개수에 대한 정보를 표시부(121)로 출력할 뿐만 아니라 핵연료 다발(20)의 개수가 정상인지에 대한 정보도 표시부(121)로 출력할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 시스템이 브릿지에 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 수중 저장조에 놓여진 핵연료 다발의 배치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 방사선 시스템의 결합 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 방사선 시스템의 상부를 개방한 상태를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 5a는 도 3에 도시된 방사선 시스템의 분해 사시도,
도 5b는 도 5a의 A부분에 대한 확대 사시도,
도 6은 도 3에 도시된 방사선 시스템의 신호 처리 흐름을 설명하기 위한 블록도,
도 7은 도 3에 도시된 방사선 시스템에 의해 검출된 방사선 세기를 개략적으로 나타낸 그래프,
도 8은 도 1에 도시된 케이블 및 방사선 센서를 개략적으로 나타낸 사진 도면,
도 9a 및 도 9b는 전방 개폐 부재의 동작을 설명하기 위해 도 4의 Ⅸ-Ⅸ을 따라 절개한 단면도,
도 10은 도 3에 도시된 이동 유닛 및 미세 조정 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 11은 미세 조정 유닛을 설명하기 위해 도 10의 ⅩI-ⅩI을 따라 절개하여 개략적으로 나타낸 단면도,
도 12는 미세 조정 유닛을 설명하기 위해 도 10의 ⅩII-ⅩII을 따라 절개하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10; 수중 저장조 20; 핵연료 다발
30; 브릿지 100; 본체
101; 케이블 수납부 110; 방사선 감지센서
120; 제어부 130; 케이블
140; 구동 유닛 148; 구동 롤러
149; 종동 롤러 150; 구동 모터
151; 위치 감지센서, 엔코더

Claims (2)

  1. 본체와, 수중 저장조에 저장된 핵연료 다발로부터 방출되는 방사선 세기에 대한 정보를 전송하기 위한 케이블을 포함하는 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치로서,
    상기 케이블의 일단에 마련되어 상기 수중 저장조의 상하 방향으로 적층된 핵연료 다발로부터 방출된 방사선 세기를 감지하는 방사선 감지센서;
    상기 본체의 내부에 마련되며 상기 방사선 감지센서를 상기 수중 저장조의 내부로 승강시킬 수 있도록 상기 케이블을 이송시키는 구동 유닛;
    상기 구동 유닛에 의해 승강하는 상기 방사선 감지센서의 상하 방향 위치를 감지하는 위치 감지센서; 및
    상기 위치 감지센서에 의해 감지된 상기 방사선 감지센서의 위치에 대한 정보와 상기 방사선 감지센서에 의해 감지된 방사선 세기에 대한 정보로부터 상기 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간 내에서의 핵연료 다발의 개수를 산출하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 수중 저장조의 상하 방향 측정 구간을 각 구간에 하나의 핵연료 다발이 포함되도록 복수의 분할 구간으로 분할하고, 상기 위치 감지센서와 상기 방사선 감지센서로부터 전송된 신호로부터 상기 각 분할 구간 내에서 상기 방사선 세기의 피크점이 존재하는지를 판단하며, 상기 피크점이 존재하는 상기 분할 구간의 개수를 산출하여 상기 수중 저장조의 측정 구간 내에서 상하 방향으로 적층 된 핵연료 다발의 개수를 산출하는 것을 특징으로 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    구동 모터;
    상기 구동 모터와 동력 전달 가능하게 연결되어 상기 케이블을 사이에 두고 상호 맞물려 회전하면서 상기 케이블을 이송시키는 한 쌍의 구동 롤러; 및
    상기 구동 롤러에 의해 이송되는 케이블에 의해 회전하며, 상기 케이블을 사이에 두고 상호 맞물리도록 배치된 한 쌍의 종동 롤러를 포함하고,
    상기 위치 감지센서는 상기 종동 롤러의 회전량을 감지하는 엔코더로 구성되며,
    상기 제어부는 상기 엔코더로부터 전송된 상기 종동 롤러의 회전량으로부터 상기 방사선 감지센서의 상하 방향 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 시스템의 핵연료 자동검증장치.
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