KR101002720B1 - 방사선형광체와 불활성 가스의 반응에서 발생한 빛을 이용한 사용후핵연료 결함 판별 기법 - Google Patents

방사선형광체와 불활성 가스의 반응에서 발생한 빛을 이용한 사용후핵연료 결함 판별 기법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력발전소에서 태우고 난후 인출되는 사용후핵연료 집합체에 결함이 있는지 여부를 판별하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용후핵연료 집합체에서 방출되는 크립톤(Krypton), 크세논(Xenon)과 아르곤(Argon) 등의 방사성 불활성 가스(Noble Gas)가 방사선형광체(Radioluminescent Phosphor)와 반응하여 발생하는 광량을 계측하였을 때, 결함을 가진 사용후핵연료 집합체와 결함이 없는 사용후핵연료 집합체에서 계측되는 광량에 차이가 있다는 사실을 이용하여, 사용후핵연료 집합체에서 방출되는 방사성 불활성 가스가 방사선형광체와 반응하여 방출되는 광량을 계측하여 기준 광량과 비교하여 보면, 사용후핵연료에 결함이 있는 경우에 상대적으로 많은 광량이 계측되므로, 이를 통해 사용후핵연료 집합체 표면에 결함이 있는지를 판별할 수 있도록 한 기술적 특징을 구비하고 있는 기술이다.
사용후핵연료 집합체, 방사성 불활성 가스, 방사선형광체, 광량

Description

방사선형광체와 불활성 가스의 반응에서 발생한 빛을 이용한 사용후핵연료 결함 판별 기법{The method to discriminate between the intact spent nuclear fuel and the defected using lights from the reactions of radioluminescent phosphors and radioactive noble gases}
본 발명은 원자력발전소에서 태우고 난후 인출되는 사용후핵연료 집합체에 결함이 있는지 여부를 판별하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용후핵연료 집합체에서 방출되는 불활성 가스 중 크립톤(Krypton), 크세논(Xenon)과 아르곤(Argon)이 방사선형광체(Radioluminescent Phosphor)와 반응하여 발생하는 광량을 계측하였을 때, 결함을 가진 사용후핵연료 집합체와 결함이 없는 사용후핵연료 집합체에서 계측되는 광량에 차이가 있다는 사실을 이용하여 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 판별할 수 있는 방법에 관한 것이다.
원자로에서 다 태우고 난 후 인출된 사용후핵연료 집합체는 핵분열 반응에 의해 발생한 막대한 방사성 물질을 포함하고 있다. 이러한 방사성 물질은 사람과 환경에 큰 피해를 줄 수 있기 때문에, 사용후핵연료 집합체는 안전한 처리 또는 처분이 이루어질 때까지 건전성(즉, 결함이 없는 상태)을 유지하고 있어야 한다.
이에 따라 국내 원자력발전소에서는 원자력법 시행령 제42조제1항, 시행규칙 19조, 시행규칙 제120조 별표 5 등에 따라, 주기적으로 수행하는 계획예방정비 기간 중 원자로에서 사용후핵연료 집합체를 인출하여 이를 검사하고 그 결과를 기록하여 비치하고 있다. 현재 국내 원자력발전소에서는 계획예방정비 기간 중 수행하는 사용후핵연료 집합체 형상, 즉 사용후핵연료 집합체 표면에 결함 발생 여부를 주로 육안 및 초음파 검사에 의해 검사하고 있다.
육안 검사는 사용후핵연료 집합체로부터 방출되는 막대한 방사선 때문에 사용후핵연료 집합체를 물속에 둔 채 멀리 떨어져서 원격 카메라를 통해 전송된 사용후핵연료 집합체 표면의 영상을 가지고 결함 발생여부를 검사한다. 그 일례로서 사용후핵연료 집합체 취급공구로 사용후핵연료 집합체를 들어 올리면서 4대의 카메라로 사용후핵연료 집합체의 최상단부터 촬영하기 시작하여 사용후핵연료 집합체에 대한 영상정보를 얻는다. 이런 절차를 거쳐 획득한 영상을 통해 검사를 함으로써 원자로에서 사용후핵연료 집합체를 인출하는 과정 중 실시간으로 사용후핵연료 집합체의 결함 여부를 판단할 수 있다는 장점이 있지만, 정확한 검사결과를 얻는 데는 한계가 있다는 단점이 있다. 즉, 확보된 영상의 품질과 육안 검사자의 판독능력 등에 따라 검사결과의 정확도가 달라지며, 특히 사용후핵연료 집합체 표면에 미세 결함이 있거나 내부에 결함이 있는 경우에는 육안 검사로 판별이 거의 불가능하다.
초음파 검사는 육안 검사를 통해 결함이 있는 것으로 의심되거나 판별된 사 용후핵연료 집합체를 대상으로 실시한다. 초음파 검사대상 사용후핵연료 집합체는 원자로 또는 사용후핵연료 저장 수조에서 인출하여 초음파 검사장비가 설치되어 있는 별도의 장소로 운반해야 한다. 초음파 검사는 육안 검사와는 달리 사용후핵연료 집합체 내부에 있는 결함을 판별할 수 있고, 보다 정확한 검사결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 하지만 초음파 검사는 별도의 장소로 이동하여 실시하기 때문에 원자로에서 사용후핵연료를 인출하는 과정 중 실시간으로 결함여부와 위치를 파악하기가 불가능하며, 사용후핵연료 집합체를 검사 장소로 이동하는 과정에서 사용후핵연료 집합체가 추가로 손상될 가능성과 사용후핵연료 집합체를 취급하는 작업종사자의 추가 방사선피폭 가능성이 높다는 단점을 갖고 있다. 또한 초음파 검사 장비를 운영하는 검사요원은 미국 비파괴검사학회(ASNT)의 SNT-TC-1에 근거한 자격을 갖추어야 하는 등 초음파 검사 장비의 운영에 고도의 기술이 필요하다.
방사선 계측기를 이용하여 사용후핵연료 봉에 포함되어 있는 핵분열성 가스인 크세논-133(Xe-133)이 누설되는지를 측정하여, 사용후핵연료 봉의 결함여부를 측정하는 방법도 있다. 이 방법은 사용후핵연료 봉의 끝단에 계측기를 정렬시키고 Xe-133을 특정 하는 에너지를 갖는 감마선의 농도를 측정하여, 손상된 사용후핵연료 봉과 손상되지 않은 것에 대한 Xe-133의 기준농도와 비교하여 손상여부를 판별하는 것이다. 하지만 이 방법은 Xe-133의 감마방사선만을 측정함으로써 에너지 분해능이 좋지 않은 계측기를 사용할 경우 사용후핵연료 결함여부 판정결과의 신뢰도가 높지 않은 단점이 있다.
<종래기술의 문헌정보>
[문헌1] 원자력법 시행령, 대통령령 제19582호 2006.06.30
[문헌2] 원자력법 시행규칙, 과학기술부령 제90호 2006.07.14
[문헌3] KR110-0128822-0000 1997.11.05, 도면 1
[문헌4] ASME Sec.Ⅴ Nondestructive Examination. Article 5. Ultrasonic Examination Methods for Materials and Fabrication (검색일 : 2008.04.08.)
[문헌5] US Patent No. 4,110,620 1978.8.29
본 발명은 원자력발전소에서 태우고 난후 인출되는 사용후핵연료 집합체에 결함이 있는지 여부를 원격 및 실시간으로 판별할 수 있음은 물론, 작동이 간편하여 사용후핵연료 집합체를 취급하는 작업종사자의 방사선 피폭을 저감할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적의 실현을 위한 본 발명은, 사용후핵연료 집합체의 일측에 위치·설정되는 계측센서를 통해 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 판별하는 장치에 있어서,
상기 계측센서는 불활성 가스 계측센서로서, 이 불활성 가스 계측센서는, 사용후핵연료 집합체로부터 광을 수용하여 발광하는 방사선형광체와, 이 방사선형광 체의 형광선을 집속하도록 상기 방사선형광체를 둘러싸는 밑면부를 가지고 정점부에는 광이 투과되는 투과공을 구비한 집광 거울로 이루어진 광유도부로 이루어지고,
상기 광유도부의 정점부에는 상기 광유도부를 통하여 소정각도로 반사되어 나오는 광을 유도하는 광파이버 또는 솔리드형 광스트립으로 이루어진 광 케이블이 연결되며,
상기 광유도부의 내면에는 상기 방사선형광체에서 발생된 광을 일 방향으로 유도하기 위한 광유도관이 구비되고,
상기 광 케이블의 타단에는 상기 광 케이블을 통해 집광하여 안내 유도된 광을 검출하는 광전변환기가 연결되며,
상기 광전변환기에는, 상기 광전변환기로 광파장을 측정·분석함으로써 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 실시간으로 정량 분석할 수 있도록 마이크로프로세서가 구비된 컴퓨터가 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기한 사용후핵연료 집합체 결함여부 판별장치를 이용하여, 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 판별하는 방법에 있어서,
방사선형광체 등으로 구성된 계측센서를 통해 사용후핵연료 집합체로부터 방출되는 방사성 불활성 가스와 방사선형광체의 반응에서 발생하는 빛을 계측하는 단계와;
상기 계측된 광량으로부터 방사성 불활성 가스 방출량을 산출하는 단계;
상기 산출된 방사성 불활성 가스 방출량으로부터 결함여부를 판별하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사용후핵연료집합체에서 방출되는 불활성 가스가 방사선형광체와 반응하여 방출되는 광량을 계측하여 기준 광량과 비교하여 사용후핵연료에 결함이 있음을 손쉽게 파악할 수 있어, 원자력발전소에서 사용후핵연료 집합체 검사에 소요되는 시간을 단축할 수 있음은 물론 원격으로 광량을 계측할 수 있으므로 사용후핵연료 집합체를 취급하는 작업자의 방사선 피폭을 저감하는 효과를 가질 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치를 구성하는 계측센서의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치는, 사용후핵연료 집합체로부터 발생하는 방사성 불활성 가스와 반응하여 빛을 발생시키는 불활성 가스 계측센서(100), 계측센서(100)에서 발생된 빛을 전송하는 케이 블(200)과, 케이블(200)을 통해 전송된 빛을 전기신호로 변환하는 광전변환기(300) 및 광전변환기(300)에서 변환된 전기신호를 이용하여 사용후핵연료 집합체로부터 발생하는 광량을 산출하고 이를 통해 사용후핵연료 집합체의 결함 여부 및/또는 결함 위치를 판별하는 마이크로프로세서(400)를 포함하여 구성된다.
도 2에서는 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치를 구성하는 불활성 가스 계측센서(100)의 구성을 보다 상세하게 보여주고 있는데, 방사선 계측센서(100)는 방사선형광체(120), 광유도관(130), 광유도부(140) 등으로 구성된다.
본 발명의 주된 기술적 특징은, 사용후핵연료 집합체(10)의 일측에 위치설정되는 계측센서를 통해 사용후핵연료 집합체(10)의 결함여부를 판별하는 방법의 도출을 위해 안출된 것이다.
여기에서 사용되는 계측센서는 불활성 가스 계측센서(100)로서, 이 불활성 가스 계측센서(100)는, 사용후핵연료 집합체(10)로부터 광을 수용하여 발광하는 방사선형광체(120)와, 이 방사선형광체(120)의 형광선을 집속하도록 상기 방사선형광체(120)를 둘러싸는 밑면부를 가지고 정점부에는 광이 투과되는 투과공을 구비한 집광 거울로 이루어진 절두 원뿔형태의 광유도부(140)로 이루어져 있다.
상기 광유도부(140)의 정점부에는 상기 광유도부(140)를 통하여 소정각도로 반사되어 나오는 광을 유도하는 광파이버 또는 솔리드형 광스트립으로 이루어진 광 케이블(200)이 연결되어 있다.
상기 광유도부(140)의 내면에는 상기 방사선형광체(120)에서 발생된 광을 일 방향으로 유도하기 위한 광유도관(130)이 구비된다. 이때, 상기 광유도관(130)은 광파이버나 또는 띠형 스트립 판 형태의 광파이버 물질로 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 광유도부(140)는 계측센서(100) 외부로 빠져나가려는 빛을 광유도관(130)으로 반사시켜주는 기능을 하며, 광유도관(130)과는 빛의 굴절률이 다른 물질을 사용한다.
상기 광 케이블(200)의 타단에는 상기 광 케이블(200)을 통해 집광하여 안내 유도된 광을 검출하는 광전변환기(300)가 연결되어 있다.
상기 광전변환기(300)에는, 상기 광전변환기(300)로 광파장을 측정분석함으로써 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 실시간으로 정량분석할 수 있도록 마이크로프레서서(400)가 구비된 컴퓨터가 연결되어 있다.
상기한 방사선 형광체(120)는 방사성 불활성 가스와 반응하여 빛을 발생시키는 ZnS:Mn 등이 사용될 수 있다.
상기 광 케이블(200)은 광섬유로 구성되며, 상기 계측센서(100)에 연결되어 센서(100)에서 발생한 가시광선을 광전변환기(300)로 전송해준다.
광전변환기(300)는 케이블(200)을 통해 전송된 빛을 각각의 에너지에 대응하는 크기의 전기신호로 변환하여 마이크로프로세서(400)에 전달한다. 광전변환기(300)에는 필요에 따라 변환된 전기신호를 적절하게 증배시켜 미량의 빛만으로도 충분한 크기의 전기신호를 생성할 수 있도록 신호증폭기 등의 추가 구성요소가 연결될 수도 있다.
마이크로프로세서(400)는 광전변환기(300)에서 전기신호를 입력받아 이를 취합하여 불활성 가스의 양을 산출하고, 산출된 불활성 가스의 양과 기 저장된 불활 성 가스의 양, 즉 결함이 없는 사용후핵연료 집합체의 불활성 가스 방출량을 상호 비교하여 사용후핵연료 집합체의 결함 여부를 판별한다.
이하에서는 상술한 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치를 이용한 결함 판별방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치를 이용하여 사용후핵연료 집합체에 발생한 결함 여부를 판별하는 과정을 보여주는 순서도이다.
본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별방법은 연소가 완료된 사용후핵연료 집합체를 원자로 내에서 인출하는 과정, 또는 저장장소에 저장되어 있는 사용후핵연료 집합체에 대한 운반 전 검사과정 중에서 모두 적용할 수 있으며, 이하에서는 그 구체적 단계에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 원자로 내에서 인출한 사용후핵연료 집합체(10)의 최상단부에 계측센서(100)를 위치시킨다(S410). 이때, 사용되는 계측센서(100)의 개수는 사용후핵연료 집합체(10)의 형태에 따라 달라질 수 있는데, 사용후핵연료 집합체(10)의 형태가 사각기둥 형태인 경우에는 4개의 계측센서를 사용하여 사용후핵연료 집합체(10)의 4개의 측면 최상단부에 각각 위치시켜 검사를 수행하면 보다 효과적이다.
다음, 계측센서를 사용후핵연료 집합체(10)의 최하단부까지 이동시키거나, 또는 계측센서를 고정시키고 사용후핵연료 집합체(10)를 일 방향, 즉 사용후핵연료 집합체(10)의 길이방향으로 이동시키면서 계측센서를 통해 사용후핵연료 집합체(10)의 표면으로 방출되는 불활성 가스를 계측한다(S420).
계측센서에 불활성 가스가 입사되면, 계측센서(100)는 입사된 불활성 가스 의 양에 따라 빛이 발생한다. 계측센서(100)에서 발생된 빛은 각각의 계측센서(100)에 연결된 케이블(200)을 통해 광전변환기(300)로 전송된다(S430).
광전변환기(300)에서는 계측센서(100)에서 전송된 빛을 각각 검출하여 빛의 크기, 즉 계측센서(100)에서 계측된 광량에 상응하는 전기신호로 각각 변환시킨 후 변환된 전기신호를 마이크로프로세서(400)로 전송한다(S440).
마이크로프로세서(400)는 광전변환기(300)에서 전송된 전기신호를 취합하여 총 광량을 산출하고(S450), 산출된 광량과 기 저장된 결함이 없는 사용후핵연료 집합체의 광량을 상호 비교한다(S460).
마이크로프로세서(400)에서 산출된 광량과 결함이 없는 광량을 비교한 결과(S470), 광량이 급격하게 변화되어 결함이 없는 광량과 차이를 보이면 사용후핵연료 집합체(10)에 결함이 발생한 것으로 판별하고(S480), 결함이 없는 광량과 차이를 보이지 않고 일정한 값을 가지면 사용후핵연료 집합체(10)에 결함이 발생하지 않은 것으로 판별한다(S490).
여기에서, 본 발명은 사용후핵연료 집합체에 결함이 존재하느냐에 따라 사용후핵연료 집합체로부터 방출되는 방사선 특성이 달라지는 사실을 이용하는 것이 특징이다.
사용후핵연료 집합체에는 핵물질의 핵분열 반응에 의해 생성된 수많은 핵분열생성물이 존재하는데, 이 중에는 크립톤, 크세논, 아르곤과 같은 방사성 불활성 가스가 있다. 불활성 가스는 다른 물질과 잘 반응하지 않고 독립된 원소로 존재한다. 사용후핵연료 집합체에 결함이 생기면, 이 결함 부위는 불활성 가스가 외부로 손쉽게 빠져나오는 이동통로 역할을 하게 되어, 결함이 있는 사용후핵연료에서 더 많은 불활성 가스가 방출된다.
다시 말해서, 사용후핵연료 집합체는 원자로 노심설계에 따라 핵연료 봉의 수가 다르긴 하지만, 수백 개의 핵연료 봉이 촘촘하게 묶여 있다. 핵연료봉은 새끼 손톱만한 크기의 세라믹 소결체 300여개를 특수한 금속 튜브에 넣고 밀봉하여 제작한다. 이때 소결체와 핵연료봉 외피인 금속 튜브 사이에는 소결체의 열팽창에 의한 핵연료 봉 손상을 방지하기 위해 좁은 간극(Gap)을 두고 있다. 이러한 핵연료 봉에는 핵물질의 핵분열 반응에 의해 생성된 수많은 핵분열생성물이 존재하는데, 이중에는 크립톤, 크세논, 아르곤과 같은 방사성 불활성 가스도 있다. 방사성 불활성 가스는 물질 특성상 다른 물질과 반응하지 않고 핵연료봉의 간극으로 이동하여 분포하고 있다. 이러한 핵연료 봉이 수백 개 묶여 있는 핵연료집합체에서 결함이 발생하게 되면, 이 결함부위는 불활성 가스가 외부로 이동하는 통로 역할을 하게 된다. 따라서 결함이 있는 사용후핵연료 집합체에서 더 많은 불활성 가스가 방출된다.
방사선형광체(Radioluminescent Phosphor)는 방사성 불활성 가스와 반응할 경우, 자외선 영역의 빛을 방출한다. 순수 불활성 가스(크립톤, 크세논, 아르곤)의 방사선형광 스펙트럼과 관련하여, 아르곤은 127.5 nm 파장에서 광량이 최대이며, 크립톤은 146nm, 크세논은 172nm에서 광량이 최대이다. 불활성 가스에 의한 방사선형광(Radioluminescence) 현상은 방사선형광체가 방사성 불활성 가스에 노출되었을 때, 엑시머 분자(Excimeric Molecules)가 생성되는 것에 기인한다. 엑시머는 들뜬 상태(Excited State)에서만 안정한 이합체(Dimers)이다. 엑시머(A2 *)가 형성되는 메커니즘으로는 1) 아래 식과 같이 불활성 가스 원자(A)와 기체 복사시 형성된 들뜬 원자(A*)가 삼체 충돌(Three-body Collisions)을 하거나,
Figure 112009058394260-pat00001
2) 아래 식과 같이 기체 복사시 형성된 불활성 가스 이온(A+)과 불활성 가스 원자의 삼체 충돌에 의한 불활성 가스 분자 이온(A2 +)이 형성되고 뒤이어 이 이온이 전자(e-)와 결합하는 방법이 있다.
Figure 112009058394260-pat00002
Figure 112009058394260-pat00003
엑시머가 들뜬 상태에서 기저 상태(Ground State)로 전환되면서 자외선 영역의 광자가 방출되면서 분자가 쪼개진다.
Figure 112009058394260-pat00004
따라서 사용후핵연료 집합체에서 빠져나온 방사성 불활성 가스가 방사선형광체와 만나면, 불활성 가스 엑시머가 발생하고, 이들 엑시머가 에너지 변환을 일으켜 빛이 발생한다. 이때 빛의 양은 사용후핵연료 집합체에서 방출되는 불활성 가스의 양에 비례한다. 사용후핵연료 집합체에 결함이 없다면 밀봉상태가 유지되어, 불활성 가스가 거의 방출되지 않아 빛도 거의 발생하지 않는다. 하지만 사용후핵연료 집합체에 결함이 있으면, 이 결함 부위를 통해 상대적으로 많은 양의 불활성 가스가 유출되어, 빛의 발생량도 많아지게 된다. 따라서 결함이 없는 정상 상태의 사용후핵연료 집합체에 대한 광량을 기준으로 하여, 이보다 많은 광량이 방출되면 사용후핵연료에 결함이 있음을 알 수 있다.
[문헌6] Kenneth E. Bower, Yuri A. Barbanel, Yuri G. Shreter, and Geoge W. Bohnert, Polymers, Phosphors, and Voltatics for Radioisotope Microbatteries, CRC Press, 2002.
상술한 바와 같이, 본 발명은 원자력발전소 계획예방정비기간 중 핵연료 교체를 위해 원자로에서 사용후핵연료 집합체를 인출할 때, 사용후핵연료 집합체를 검사하는데 사용할 수 있다. 원자력발전소 계획예방정비기간 중 핵연료를 교체하기 직전에 사용후핵연료 집합체의 인출경로를 고려하여 사용후핵연료 집합체의 상ㆍ하단을 제외한 4면을 스캔할 수 있도록 불활성 가스 계측센서 4개를 사용후핵연료 집합체 최상단 보다 약간 높은 위치에 설치한다. 그 후 사용후핵연료 집합체 취급공구를 이용하여 하나의 사용후핵연료 집합체를 잡고 들어 올리는 시점부터 그 사용후핵연료 집합체가 원자로 내 핵연료 채널에서 완전히 빠져나올 때까지 사용후핵연료 집합체 4면의 축 방향(위에서 아래)에 대한 불활성 가스 방출량을 계측하여, 미리 결정되어 있는 결함이 없는 사용후핵연료의 불활성 가스 방출량과 비교함으로써 해당 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 판별한다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였 으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치를 구성하는 계측센서의 구성을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 사용후핵연료 집합체의 결함 판별장치를 이용하여 사용후핵연료 집합체에 발생한 결함 여부를 판별하는 과정을 보여주는 순서도.
<도면의 주요부에 대한 설명>
10 : 사용후핵연료 집합체 100 : 계측센서
110 : 방사성 불활성 가스 120 : 방사선형광체
130 : 광 유도관 140 : 광 유도부
200 : 케이블 300 : 광전변환기
400 : 마이크로 프로세서

Claims (4)

  1. 사용후핵연료 집합체의 일측에 위치설정되는 계측센서를 통해 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 판별하는 장치에 있어서,
    상기 계측센서는 불활성 가스 계측센서로서, 이 불활성 가스 계측센서는, 사용후핵연료 집합체로부터 광을 수용하여 발광하는 방사선형광체와, 이 방사선형광체의 형광선을 집속하도록 상기 방사선형광체를 둘러싸는 밑면부를 가지고 정점부에는 광이 투과되는 투과공을 구비한 집광 거울로 이루어진 광유도부로 이루어지고,
    상기 광유도부의 정점부에는 상기 광유도부를 통하여 소정각도로 반사되어 나오는 광을 유도하는 광파이버 또는 솔리드형 광스트립으로 이루어진 광 케이블이 연결되며,
    상기 광유도부의 내면에는 상기 방사선형광체에서 발생된 광을 일 방향으로 유도하기 위한 광유도관이 구비되고,
    상기 광 케이블의 타단에는 상기 광 케이블을 통해 집광하여 안내 유도된 광을 검출하는 광전변환기가 연결되며,
    상기 광전변환기에는, 상기 광전변환기로 광파장을 측정분석함으로써 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 실시간으로 정량분석할 수 있도록 마이크로프레서서가 구비된 컴퓨터가 연결된 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 결함여부 판별장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광유도부는 상기 계측센서 외부로 빠져나가려는 빛을 광유도관 안쪽으로 반사시켜주는 기능을 하며, 상기 광유도관과는 빛의 굴절률이 다른 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 결함여부 판별장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광유도관은 광파이버 또는 띠형 스트립 판 형태의 광파이버 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 결함여부 판별장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 사용후핵연료 집합체 결함여부 판별장치를 이용하여, 사용후핵연료 집합체의 결함여부를 판별하는 방법에 있어서,
    방사선형광체를 포함하여 구성된 계측센서를 통해 사용후핵연료 집합체로부터 방출되는 방사성 불활성 가스와 방사선형광체의 반응에서 발생하는 빛을 계측하는 단계와;
    상기 계측된 광량으로부터 방사성 불활성 가스 방출량을 산출하는 단계;
    상기 산출된 방사성 불활성 가스 방출량으로부터 결함여부를 판별하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 결함여부 판별 방법.
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