KR101083108B1 - 핵연료 집합체 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자를 구비한 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 접근시켜서 송신 초음파 탐촉자로부터 초음파를 경사지게 송신하고 이를 수신 초음파 탐촉자를 이용하여 수신하여 핵연료봉의 누설 여부를 확인하며, 핵연료 집합체의 한쪽 측면으로만 접근하여도 검사가 가능하기 때문에 다수개의 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 배열하여 핵연료 집합체를 1회의 왕복이송만으로도 한번에 검사할 수 있도록 함으로써 검사 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있는, 핵연료 집합체 검사 장치에 관한 것으로서,
제어 및 초음파 신호수집을 위한 컴퓨터와, 상기한 제어 및 초음파 신호수집용 컴퓨터에 연결되어 있는 구동부 제어용 제어기와, 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 핵 연료봉의 길이방향으로 배열되고 상기한 송신 초음파 탐촉자로부터 수신 초음파 탐촉자가 배치된 방향으로 경사지게 초음파를 발생하고 초음파가 핵 연료봉으로 전파되었을 때 초음파가 수신되는 각도에 수신 초음파 탐촉자가 설치되어 있는 검사대와, 상기한 검사대로부터 수신되는 초음파 신호를 화면에 표시하는 초음파 송수신기를 포함하여 이루어진다.
핵연료 집합체, 핵연료봉, 초음파 송수신기, 컴퓨터, 제어기

Description

핵연료 집합체 검사 장치{The inspection apparatus for nuclear fuel rod assembly}
이 발명은 원자력 발전 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자를 구비한 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 접근시켜서 송신 초음파 탐촉자로부터 초음파를 경사지게 송신하고 이를 수신 초음파 탐촉자를 이용하여 수신하여 핵연료봉의 누설 여부를 확인하며, 핵연료 집합체의 한쪽 측면으로만 접근하여도 검사가 가능하기 때문에 다수개의 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 배열하여 핵연료 집합체를 1회의 왕복이송만으로도 한번에 검사할 수 있도록 함으로써 검사 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있는, 핵연료 집합체 검사 장치에 관한 것이다.
원자력 발전은 원자로 내부에서 핵연료를 이용하여 핵분열시 생성되는 에너지를 이용하여 1차 냉각수를 가열하고, 가열된 에너지를 이용하여 증기발생기에서 2 차 냉각수로 에너지를 전달하여 발생된 증기를 이용하여 증기터빈에서 회전에너지를 변환하여 발전기에서 전기를 생산하는 구조로 이루어진다.
원자로 내부에 배열된 핵연료는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 핵연료 집 합체(100)를 단위로 구성되어 있으며, 하나의 핵연료 집합체(100)은 다수개의 핵연료봉(105)으로 구성된다.
도 2는 일반적인 핵연료봉의 배열 상태를 나타내는 도면으로서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 핵연료봉(105)은 17행과 17열로 배열되는 구조로 이루어진다. 그리고, 하나의 핵연료봉(105)은 펠렛(120) 단위의 우라늄이 1mm 두께의 얇은 지르코늄 합금 피복관(110)으로 덮여 있어서 외부의 손상으로부터 보호되도록 하고 방사능 누출이 되지 않도록 하는 구조로 이루어진다.
핵연료 집합체(100)는 원자로 내에서 고온 고압의 유체 흐름으로 인하여 진동이 발생하고, 지지 격자(140)와의 마모로 인해서 핵연료봉(105)의 피복관(110)이 파손될 수도 있다. 이와 같이 핵연료봉(105)의 피복관(110)이 파손되면 핵연료로부터 방사능이 과다하게 누출되어 1차 냉각수의 오염이 심화되며, 파손이 심할 경우에는 핵연료봉(105)이 탈락되어 원자로 내부에서 이동하게 됨으로써 심각한 사태를 초래할 수도 있다.
따라서 원자력발전소 가동중 검사기간 동안 핵연료 집합체(100)는 주기적으로 누설 여부를 확인하여 그 건전성을 유지할 수 있도록 하여야 한다.
핵연료 집합체(100)의 건전성을 평가하는 방법으로서는, 시핑 테스트, 육안검사, 그리고 초음파 검사방법 등이 사용되고 있다.
상기한 시핑 테스트는 핵연료 집합체(100)를 별도의 수조에 담그고 물의 방사능 준위를 측정하여 누설여부를 확인하는 방법으로서, 핵연료 집합체(100) 단위로 검사가 이루어지므로, 핵연료 집합체(100)의 방사능 준위가 높을 경우에 핵연료 집합체(100)를 분리하여 핵연료봉(105) 단위로 검사를 다시 하여야 하므로 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있다. 또한 누설로 인하여 수조에 있는 물의 방사능 준위가 높아지게 되면 다음에 검사하게 될 검사대상을 정확하게 검사할 수 없는 문제점도 있다.
상기한 육안검사는 핵연료봉(105)의 외형적 형태를 육안으로 관찰하는 방법으로서, 단순히 핵연료봉(105)의 외형적 형태만을 관찰하는 것이므로, 육안으로 볼 수 있는 심각한 손상이 아니고 미세한 구멍이 발생한 경우에는 육안으로 검출을 할 수 없을 뿐만 아니라, 핵연료 집합체(100)의 외부쪽에 배열된 핵연료봉(105)만 검사가 가능할 뿐 핵연료 집합체(100)의 내부쪽에 있는 핵연료봉(105)은 검사할 수 없어서 사각지대가 되어 버리는 문제점이 있다.
상기한 방법들의 문제점으로 인하여 초음파를 사용한 검사 방법이 가장 보편적으로 사용되고 있으나, 검사 기법상의 한계로 인하여 핵연료 집합체(100)에 있는 핵연료봉(105) 단위로 검사를 시행하므로 검사시간이 많이 소요되는 단점이 있어왔다.
기존에 사용되던 초음파 검사방법에서 파손여부를 확인하는 방법으로서는 핵연료 펠렛(120)과 피복관(110)의 사이에 물이 존재하느냐 존재하지 않느냐에 의하여 판단을 한다. 건전한 핵연료봉(105)은 피복관(110)과 연료 펠렛(120)의 사이에 간극이 존재하고 그 사이에 공기가 있는데 반하여, 피복관(110)이 손상이 된 핵연료봉(105)은 손상된 부위로 물이 침수하여, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 피복관(110)과 연료 펠렛(120)의 사이에 물(130)이 채워지게 되기 때문이다. 따라서, 연료봉(105)의 건전한 경우와 파손된 경우는 피복관(110)과 연료 펠렛(120)의 사이에 물(130)이 있는지 없는지에 의하여 알 수 있다.
이와 같이 물의 존재 여부를 이용하여 파손 여부를 확인하는 종래의 초음파 검사 방법이 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 초음파 검사방법은, 연료봉(105)의 한쪽에 초음파를 수직으로 송신하는 송신 탐촉자(210)를 배치하고, 그 반대쪽에 초음파를 수신하는 수신 탐촉자(220)를 배열하고, 핵연료봉(105)의 한쪽 측면에서 시작하여 이동하면서 검사를 수행하는 구조로 이루어진다.
도 4a는 종래의 건전한 핵 연료봉의 초음파 검사방법을 보여주는 도면으로서, 건전한 핵 연료봉(105)일 경우에는 피복관(110)과 연료 펠렛(120)과의 사이에 공기층(135)이 존재하므로 송신 탐촉자(210)에서 생성된 초음파가 피복관(110)내에서만 전파하면서 진행하므로 초음파가 연료 펠렛(120)으로 전파될 수 없다. 따라서 산란되는 초음파 에너지의 양이 적으므로 수신 탐촉자(220)로 전달되어 수신되는 초음파의 크기가 상대적으로 크게 된다. 수신 탐촉자(220)에 수신되어 화면(250)에 나타나는 초음파 신호(230)의 형상과 크기는 도 4b에 도시되어 있다.
도 5a는 종래의 파손된 핵 연료봉의 초음파 검사방법을 보여주는 도면으로서, 핵연료봉(105)이 손상되어 핵연료봉(105)이 물이 침수하게 되므로, 송신 탐촉자(210) 및 수신 탐촉자(220)가 손상된 핵 연료봉(105)을 사이에 두고 검사를 진행하게 되면 송신 탐촉자에(210)서 발생된 초음파가 핵 연료봉(105)에 도달하고 내부에 존재하는 물(130) 때문에 초음파가 피복관(110)으로도 전파되지만 연료 펠 렛(120)으로도 전파된다. 따라서 수신 탐촉자(220)로 전달되는 최종 초음파 에너지의 크기가 줄어들어서 초음파 신호(230)의 진폭이 도 5b에 나타난 바와 같이 감소하게 된다.
따라서 기존의 초음파 검사 방법에서는 수신된 초음파의 상대적 크기를 비교함으로써 핵 연료봉(105)의 파손여부를 확인할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 초음파 검사 방법은 초음파 탐촉자를 공간이 협소한 핵연료봉(105)의 양측면에서 접근하여야 하므로 한번에 한개의 핵연료봉(105)만을 검사할 수 있어서, 한개의 핵연료 집합체(100)를 검사하기 위해서는 17회의 검사를 수행하여야 하는 문제점이 있다.
또한 종래의 초음파 검사방법은 수신된 초음파 신호(230)의 크기 차이가 현저하지 않을 경우에는 핵연료봉(105)의 파손 여부를 판정하기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자를 구비한 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 접근시켜서 송신 초음파 탐촉자로부터 초음파를 경사지게 송신하고 이를 수신 초음파 탐촉자를 이용하여 수신하여 핵연료봉의 누설 여부를 확인하는, 핵연료 집합체 검사 장치를 제공하는 데 있다.
이 발명의 다른 목적은, 핵연료 집합체의 한쪽 측면으로만 접근하여도 검사가 가능하기 때문에 다수개의 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 배열하여 핵연료 집합체를 1회의 왕복이송만으로도 한번에 검사할 수 있도록 함으로써 검사 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있는, 핵연료 집합체 검사 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 제어 및 초음파 신호수집을 위한 컴퓨터와, 상기한 제어 및 초음파 신호수집용 컴퓨터에 연결되어 있는 구동부 제어용 제어기와, 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 핵 연료봉의 길이방향으로 배열되고 상기한 송신 초음파 탐촉자로부터 수신 초음파 탐촉자가 배치된 방향으로 경사지게 초음파를 발생하고 초음파가 핵 연료봉으로 전파되었을 때 초음파가 수신되는 각도에 수신 초음파 탐촉자가 설치되어 있는 검사대와, 상기한 검사대로부터 수신되는 초음파 신호를 화면에 표시하는 초음파 송수신기를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 검사대는 핵연료 저장조의 수중에 설치되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 검사대는, 송수신 초음파 탐촉자 모듈과, 상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈이 배열된 이송부와, 상기한 이송부를 핵연료 집합체로 전진 및 후진할 수 있는 모터를 구비한 구동부와, 상기한 이송부와 구동부의 사이에 설치되어 있는 레일과, 핵연료 저장조에서 검사대가 랙에 안착하여 안정되게 고정할 수 있는 지지대를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 이송부는 수중에서 설치되어 내부로 물이 침수하지 않도록 방수 처리가 되어 있으면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈은 핵 연료봉의 수량과 동일한 수량으로 설치되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 구동부에는 상기한 이송부를 이송하기 위한 구동력을 제공하는 모터와 이송거리를 측정하기 위한 엔코더를 구비하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 송수신 초음파 탐촉자 모듈은 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 수직으로 배열되며, 초음파 신호의 수신범위내에서 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자의 간격을 조절하여 수신되는 초음파의 크기를 변경하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈은 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 핵 연료봉의 길이 방향에 수직으로 배열되면 바람직하다.
이 발명은, 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자를 구비한 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 핵 연료봉의 한쪽 측면으로만 접근시켜서 송신 초음파 탐촉자로부터 초음파를 경사지게 송신하고 이를 수신 초음파 탐촉자를 이용하여 수신하여 핵연료봉의 누설 여부를 확인하며, 핵연료 집합체의 한쪽 측면으로만 접근하여도 검사가 가능하기 때문에 다수개의 송수신 초음파 탐촉자 모듈을 배열하여 핵연료 집합체를 1회의 왕복이송만으로도 한번에 검사할 수 있도록 함으로써 검사 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있는, 효과를 갖는다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 구성도이고, 도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 검사대의 측면 구성도이고, 도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 송수신 초음파 탐촉자 모듈의 측면 설치구성도이고, 도 9는 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 송수신 초음파 탐촉자 모듈의 정면 설치구성도이고, 도 10은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 송수신 초음파 탐촉자 모듈의 평면 설치구성도이다.
도 6 내지 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 의 구성은, 제어 및 초음파 신호수집을 위한 컴퓨터(410)와, 상기한 제어 및 초음 파 신호수집용 컴퓨터(410)에 연결되어 있는 구동부 제어용 제어기(420)와, 송신 초음파 탐촉자(510)와 수신 초음파 탐촉자(520)가 핵 연료봉(105)의 길이방향으로 배열되고 상기한 송신 초음파 탐촉자(510)로부터 수신 초음파 탐촉자(520)가 배치된 방향으로 경사지게 초음파를 발생하고 초음파가 핵 연료봉(105)으로 전파되었을 때 초음파가 수신되는 각도에 수신 초음파 탐촉자(520)가 설치되어 있는 검사대(400)와, 상기한 검사대(400)로부터 수신되는 초음파 신호를 화면에 표시하는 초음파 송수신기(430)를 포함하여 이루어진다.
상기한 검사대(400)를 제외한 제어 및 초음파 신호 수집용 컴퓨터(410), 구동부 제어용 제어기(420), 초음파 송수신기(430)는 상기한 검사대(400)와 별도로 설치된다.
원자력 발전소의 핵연료 집합체(100)는 검사를 위하여 원자로가 설치된 시설의 주변에 있는 핵연료 저장조(도시되지 않음)로 운반이 되며, 이와 같이 핵연료 저장조로 운반된 핵연료 집합체(100)는 물이 가득찬 핵연료 저장조의 수중 랙에 거치됨으로써 물속에 잠겨져 보관이 된다. 상기한 검사대(400)는 이와 같이 핵연료 집합체(100)가 저장된 핵연료 저장조의 수중에 핵연료 집합체(100)와 함께 설치된다. 상기한 검사대(400)를 핵연료 저장조의 비어 있는 랙으로 이동하여 고정시키고, 제어 및 초음파 신호 수집용 컴퓨터(410)와 연결되어 있는 구동부 제어용 제어기(420)와 초음파 송수신 장비(430)에 각각 케이블을 연결함으로써 검사를 위한 준비가 완료된다.
상기한 검사대(400)는, 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)과, 상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)이 배열된 이송부(440)와, 상기한 이송부(400)를 핵연료 집합체(100)로 전진 및 후진할 수 있는 모터를 구비한 구동부(460)와, 상기한 이송부(440)와 구동부(460)의 사이에 설치되어 있는 레일(450)과, 핵연료 저장조에서 검사대(400)가 랙에 안착하여 안정되게 고정할 수 있는 지지대(470)를 포함하여 이루어진다.
상기한 이송부(440)는 수중에서 설치되어 내부로 물이 침수하지 않도록 방수 처리가 되어 있으며, 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)이 핵 연료봉(105)의 수량과 동일하게 수평으로 배열되어 있다.
상기한 구동부(460)에는 상기한 이송부(440)를 이송하기 위한 구동력을 제공하는 모터와 이송거리를 측정하기 위한 엔코더를 구비하고 있다.
상기한 이송부(440)와 구동부(460)의 사이에는 레일(450)이 설치되어 있어서 기어를 이용하여 이송부(440)가 레일(450)을 따라 일직선으로 전진과 후진을 할 수 있도록 제작이 되어 있다.
상기한 검사대(400)의 설치가 완료됨으로써 검사를 위한 핵연료 집합체(100)가 상기한 검사대(400)가 설치된 곳의 전면에 위치하게 되면, 이송부(440)에 의해 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)이 핵연료 집합체(100)의 핵연료 봉(105)을 한꺼번에 검사를 함으로써 1회 전진 및 후진으로 검사가 완료된다.
상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)은 송신 초음파 탐촉자(510)와 수신 초음파 탐촉자(520)가 핵연료봉(110)의 길이 방향을 따라 수직으로 배열되는 구조로 이루어진다.
상기한 송신 초음파 탐촉자(510)는 핵연료봉(105)의 축방향을 향하여 경사각도로 초음파를 입사할 수 있도록 핵 연료봉(105)의 길이 방향으로 배열된다.
상기한 수신 초음파 탐촉자(520)는 상기한 송신 초음파 탐촉자(510)로부터 입사되는 초음파를 수신할 수 있는 경사각도의 위치내에서 핵연료봉(105)의 길이 방향으로 배열된다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 작용은 다음과 같다.
핵 연료봉(105)에 초음파를 입사하고 수신하는 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)의 구동 원리는 도 11 및 도 12에 도시되어 있다.
도 11a는 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 건전한 핵 연료봉의 검사방법을 보여주는 도면으로서, 핵연료봉(105)이 건전한 연료봉일 경우에 송신 초음파 탐촉자(510)에서 송신된 초음파가 핵연료봉(105)의 피복관(110)을 전파하여 수신 초음파 탐촉자(520)로 수신되는 경로와 초음파 신호를 나타낸다. 건전한 핵 연료봉(105)의 외부로부터 송신 초음파 탐촉자(510)에서 초음파를 경사지게 입사를 시키면 피복관(110)의 내측에는 공기가 충진되어 있으므로 피복관(110)과 공기의 음향 임피던스 차이로 인하여 공기층(135)으로 초음파가 전파될 수 없어 초음파는 피복관(110)의 내부면에서 다시 반사를 하게 된다. 이와 같이 피복관(110)의 내부면에서 반사된 초음파는 다시 외부면으로 방향을 틀고 피복관(110)의 외부면에서 다시 반사되어 내부로 진행하는 거동을 취하면서 진행함으로써 수신 초음파 탐촉자(520)에 초음파가 수신된다.
수신 초음파 탐촉자(520)에 수신된 초음파 신호는 초음파 송수신기(430)로 전송됨으로써, 도 11b에 도시되어 있는 바와 같이 초음파 송수신기(430)의 화면에는 수신 초음파 신호(230)가 나타나게 된다. 이와 같이 초음파 송수신기(430)의 화면에 수신 초음파 신호(230)가 나타나게 되면 핵연료봉(105)이 건전하다는 것을 확인할 수 있다. 이 경우에, 송신 초음파 탐촉자(510)와 수신 초음파 탐촉자(520)의 배치거리가 짧게 되면 핵연료봉(105)으로부터 수신되는 초음파 신호(230)의 진폭이 월등하게 높아 검사자가 쉽게 파손여부를 판별할 수 있으며, 초음파 신호(230)의 수신범위내에서 송신 초음파 탐촉자(510)와 수신 초음파 탐촉자(520)의 간격을 조절하여 수신되는 초음파의 크기를 변경할 수가 있게 된다.
도 12a는 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 파손된 핵 연료봉의 검사방법을 보여주는 도면이다. 핵연료 피복관(110)이 손상되어 핵연료봉(105)의 내부에 물(130)이 들어갔을 경우에, 송신 초음파 탐촉자(510)에서 송신된 초음파는 내부에 물(130)이 충수되어 있으므로 핵연료 피복관(110)의 내부에서 반사되지 않고 물(130)로 투과되고, 이와 같이 물을 투과하여 통과된 초음파는 다시 핵연료 펠렛(120)으로 진행하여 반대면 피복관(110)에서 일부는 핵 연료봉(105)의 외부로 투과되고 일부는 다시 핵 연료봉(105)의 내부로 반사되어 들어온다. 그러나 핵 연료봉(105)의 내부로 반사된 초음파는 에너지가 작을 뿐만 아니라 수신 초음파 탐촉자(520)에서 수신할 수 없는 경로로 각도가 변경되어 있으므로 수신 초음파 탐촉자(520)에서는 어떠한 초음파 에너지도 수신을 할 수 없으므로 도 12b에 도시되어 있는 바와 같이 초음파 송수신기(430)의 화면에는 아무런 수신 초음파 신 호도 나타나지를 않게 된다.
이와 같이 건전한 핵 연료봉(105)에 있어서는 수신 초음파 탐촉자(520)에 초음파가 도달하게 됨으로써 초음파 송수신기(430)의 화면에 초음파 신호(230)가 나타나게 되고, 파손된 핵 연료봉(105)에서는 핵 연료봉(105)의 내부로 초음파가 전파되어 경로가 변경되어 수신 초음파 탐촉자(520)에 초음파 신호가 전혀 수신되지 않게 됨으로써 초음파 송수신기(430)의 화면상에 초음파 신호가 나타나지 않게 된다.
상기한 컴퓨터(410)는 이송부(440)의 위치와 초음파 신호를 수집하여, 이와 같이 수집된 신호를 B-Scan 이미지로 표시함으로써 핵 연료봉(105)의 손상 여부를 평가할 수 있도록 한다.
한편, 상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)은 송신 초음파 탐촉자(510)와 수신 초음파 탐촉자(520)의 배열 방향이 핵 연료봉(105)의 길이 방향이 아닌 길이 방향에 수직으로 배열될 수도 있다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 원자력발전소의 원자로에 설치된 핵연료 집합체(100)를 검사하는 장비로서, 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)을 핵 연료봉(105)의 안쪽 측면에 수직으로 배열하여 초음파 사각으로 발생하게 함으로써 핵 연료봉(105)에서 초음파의 전달거리를 최소화하고, 핵 연료봉(105)이 누설하였을때와 건전하였을때의 신호가 분명하게 분간이 되도록 하여 피복관(110)이 파단되어 누설되는 핵 연료봉(105)을 명확하게 찾을 수 있다.
또한 본 발명은, 핵연료 집합체(100)내에서 핵 연료봉(105) 사이의 간극이 세밀하게 배열되어 있어도 송수신 초음파 탐촉자 모듈(500)의 1회의 이동만으로 전체 핵 연료봉(105)을 모두 검사할 수 있으므로 검사 속도를 향상할 수 있어서, 원자력발전소 가동중검사 기간중 핵연료 검사에 소요되는 검사기간을 획기적으로 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 핵연료 집합체 및 핵연료봉의 구성도이다.
도 2는 일반적인 핵연료봉의 배열 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 손상된 핵연료봉의 평면 구조도이다.
도 4a는 종래의 건전한 핵 연료봉의 초음파 검사방법을 보여주는 도면이고, 도 4b는 그의 초음파 신호를 보여주는 도면이다.
도 5a는 종래의 파손된 핵 연료봉의 초음파 검사방법을 보여주는 도면이고, 도 5b는 그의 초음파 신호를 보여주는 도면이다.
도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 구성도이다.
도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 검사대의 측면 구성도이다.
도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 송수신 초음파 탐촉자 모듈의 측면 설치구성도이다.
도 9는 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 송수신 초음파 탐촉자 모듈의 정면 설치구성도이다.
도 10은 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 송수신 초음파 탐촉자 모듈의 평면 설치구성도이다.
도 11a는 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 건전한 핵 연료봉의 검사방법을 보여주는 도면이고, 도 11b는 그의 초음파 신호를 보여주는 도면이다.
도 12a는 이 발명의 일실시예에 따른 핵연료 집합체 검사 장치의 파손된 핵 연료봉의 검사방법을 보여주는 도면이고, 도 12b는 그의 초음파 신호를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
400 : 검사대 410 : 컴퓨터
420 : 제어기 430 : 초음파 송수신기
500 : 송수신 초음파 탐촉자 모듈 510 : 송신 초음파 탐촉자
520 : 수신 초음파 탐촉자

Claims (8)

  1. 제어 및 초음파 신호수집을 위한 컴퓨터와,
    상기한 제어 및 초음파 신호수집용 컴퓨터에 연결되어 있는 구동부 제어용 제어기와,
    송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 핵 연료봉의 길이방향으로 배열되고 상기한 송신 초음파 탐촉자로부터 수신 초음파 탐촉자가 배치된 방향으로 경사지게 초음파를 발생하고 초음파가 핵 연료봉으로 전파되었을 때 초음파가 수신되는 각도에 수신 초음파 탐촉자가 설치되어 있는 검사대와,
    상기한 검사대로부터 수신되는 초음파 신호를 화면에 표시하는 초음파 송수신기를 포함하여 이루어지며,
    상기한 검사대는, 송수신 초음파 탐촉자 모듈과, 상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈이 배열된 이송부와, 상기한 이송부를 핵연료 집합체로 전진 및 후진할 수 있는 모터를 구비한 구동부와, 상기한 이송부와 구동부의 사이에 설치되어 있는 레일과, 핵연료 저장조에서 검사대가 랙에 안착하여 안정되게 고정할 수 있는 지지대를 포함하여 이루어지며,
    상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈은 핵 연료봉의 수량과 동일한 수량으로 설치되며,
    상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈은 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 수직으로 배열되며, 초음파 신호의 수신범위내에서 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자의 간격을 조절하여 수신되는 초음파의 크기를 변경하며,
    상기한 송수신 초음파 탐촉자 모듈은 송신 초음파 탐촉자와 수신 초음파 탐촉자가 핵 연료봉의 길이 방향에 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 검사대는 핵연료 저장조의 수중에 설치되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기한 이송부는 수중에서 설치되어 내부로 물이 침수하지 않도록 방수 처리가 되어 있는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체 검사 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기한 구동부에는 상기한 이송부를 이송하기 위한 구동력을 제공하는 모터와 이송거리를 측정하기 위한 엔코더를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체 검사 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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