KR101089964B1 - 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치 및 이의 방법 - Google Patents

소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치 및 이의 방법 Download PDF

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Abstract

광범위하게 누출사고를 파악함과 아울러 누출사고의 정도까지도 판별할 수 있는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치 및 그 방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치는 소듐 냉각 고속로에 구비되는 증기발생기로 물의 누출여부를 감지하는 것으로서, 증기발생기로 소듐이 유입 및 배출되는 소듐 유입구 및 소듐 배출구 각각에 상호 마주하게 설치되는 초음파 방출센서와 초음파 수신센서를 포함하여 물의 누출을 능동적으로 감지하는 제1감지부, 증기발생기의 외벽에 설치되는 복수의 음향센서를 포함하여 물의 누출로 인한 음원의 음향 특성을 측정하여 물의 누출을 피동적으로 감지하는 제2감지부, 그리고, 제1감지부로부터 감지된 상기 소듐 유입구 측의 음향 신호 레벨값으로부터 소듐 배출구 측의 음향 신호 레벨값을 차감한 음향 신호 레벨 값과, 제2감지부를 통해 감지된 음향 신호 레벨 값에 근거하여, 누출사고 여부 및 정도를 판별하여 알리는 제어부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 증기발생기에서 발생된 물의 누출을 정확하고 신속하게 감지함과 아울러, 누출의 정도까지도 파악할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
Figure R1020090081986
증기발생기, 음향, 누출, 감지, 수소가스, 소듐, 정도.

Description

소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치 및 이의 방법{A BROAD ACOUSTIC LEAK DETECTOR IN A STEAM GENERATOR OF SODIUM-COOLED FAST REACTOR AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치 및 이의 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내부 균열로 인해 발생된 물의 누출을 광범위하게 감지함과 아울러, 누출사고의 정도까지도 파악할 수 있는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치 및 이의 방법에 관한 것이다.
원자력 발전에서는 우라늄과 같은 물질의 핵이 가지고 있는 막대한 에너지를 이용한다. 원자핵이 분열되거나 융합될 때 발생되는 원자력 에너지를 천천히 발산시켜 전기에너지로 변환시키기 위하여 가압 경수로, 가압 중수로, 고속로 등 다양한 형태의 원자로가 이용되고 있으며, 소듐과 같은 액체 금속을 냉각재로 이용하는 고속 증식로(Fast Breeder Reactor)로서 소듐 냉각 고속로(Sodium Cooled Fast Reactor; SFR)가 개발되어 사용되기도 한다.
이러한 소듐 냉각 고속로의 경우, 물을 이용하여 증기를 발생시키는 증기발생기를 구비한다. 상기 증기발생기는 물이 주입되는 복수의 전열관을 구비함으로 써, 고온의 소듐에 의해 증기가 발생된다.
그런데, 상기 증기발생기를 구성하는 전열관은 부식이나 열적 불균형으로부터 균열이 발생될 수 있다. 이러한 균열의 틈으로 물(스팀)이 소듐과 반응함으로써, 상기 증기발생기의 전열관 튜브를 심하게 손상을 줄 수 있음과 아울러, 소듐과 물의 화학적 반응에 의해 수소가스가 발생된다.
따라서 소듐으로 물의 누출을 감시할 수 있는 방법은 이런 수소 농도의 증가를 측정해서 누출을 감지하기도 하고, 소듐과 물이 반응할 때 심한 소음이 발생하기 때문에 이런 음향 신호음을 측정하여 누출을 감지하기도 한다.
이때 수소가스 농도의 측정은 농도 측정 지연이 있어서 감지 속도가 매우 늦다는 문제점이 있고, 음향감지의 경우는 여러 개의 센서 신호를 분석하여 판단하기 위한 신호처리의 구성이 많고, 복잡하며, 신호처리가 쉽지 않다는 문제점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 이러한 물의 누출을 감지하는 방법의 경우, 누출량이 어느 정도인지까지는 감지하지 못함에 따라, 누출사고의 정도를 판별하기 어려운 문제점도 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 광범위하게 누출사고를 파악할 수 있는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 누출사고의 정도를 파악하여 알릴 수 있는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적이 달성된 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 누출감지방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 소듐 냉각 고속로에 구비되는 증기발생기로 물의 누출여부를 감지하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치에 관한 것으로서, 제1감지부, 제2감지부 및, 제어부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 제1감지부는, 상기 증기발생기로 소듐이 유입 및 배출되는 소듐 유입구 및 소듐 배출구 각각에 상호 마주하게 설치되는 초음파 방출센서와 초음파 수신센서를 포함하여, 상기 물의 누출을 능동적으로 감지한다. 여기서, 상기 제1감지부는, 상기 소듐 유입구의 외벽에, 상기 소듐 유입구의 지름방향으로 상호 마주하는 적어도 하나의 제1초음파 방출센서 및 제1초음파 수신센서 및, 상기 소듐 배출구의 외벽에, 상기 소듐 배출구의 지름방향으로 상호 마주하도록 적어도 하나 설치되는 제2초음파 방출센서 및 제2초음파 수 신센서를 포함하는 것이 좋다.
상기 제2감지부는, 상기 증기발생기의 외벽에 설치되는 복수의 음향센서를 포함하여, 상기 물의 누출로 인한 음원의 음향 특성을 측정하여 상기 물의 누출을 피동적으로 감지한다. 여기서, 상기 제2감지부의 음향센서는 상기 증기발생기 내에 설치되는 전열관과 마주하도록 상기 증기발생기의 외벽에 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 증기발생기의 외벽 하부에 상기 증기발생기의 지름방향으로 상호 마주하도록 설치되는 제1 및 제2음향센서, 상기 제1 및 제2음향센서에 대해 90° 이격된 위치로부터 상방향으로 이격된 위치에서 상기 증기발생기의 지름방향으로 상호 마주하도록 설치되는 제3 및 제4음향센서, 그리고, 상기 제3 및 제4음향센서에 대해 90°이격된 위치로부터 상방향으로 이격된 위치에서 상기 증기발생기의 지름방향으로 상호 마주하도록 설치되는 제5 및 제6음향센서를 포함하는 것이 좋다.
상기 제어부는, 상기 제1감지부로부터 감지된 상기 소듐 유입구 측의 음향 신호 레벨값으로부터 상기 소듐 배출구 측의 음향 신호 레벨값을 차감한 음향 신호 레벨 값과, 상기 제2감지부를 통해 감지된 음향 신호 레벨 값에 근거하여, 누출사고 여부 및 정도를 판별하여 알린다. 이러한 제어부는, 제1 내지 제3산출부, 제1 및 제2판별부, 그리고, 알림부를 포함한다.
상기 제1산출부는, 상기 제1초음파 방출센서 및 상기 제1초음파 수신센서로부터 발생된 신호 값의 평균값을 산출하여 하나의 제1값을 생성함으로써 상기 소듐 유입구 측의 기준값을 정의한다.
상기 제2산출부는, 상기 제2초음파 방출센서 및 상기 제2초음파 수신센서로 부터 발생된 복수의 신호로부터 상기 제1산출부에서 생성된 상기 제1값을 차감하여 얻어진 복수의 제2값을 출력하며, 상기 제2값 중에서 기준치 이상의 누출신호가 1개 이상 측정될 경우, 이를 누출사고로 판단한다.
상기 제3산출부는, 상기 복수의 음향센서로부터 생성된 신호 값인 제3값 중에서 최소 2개 이상이 상기 기준치 이상의 누출신호로 감지될 경우 누출사고가 발생된 것으로 판단한다.
상기 제1 및 제2판별부는, 상기 제2 및 제3산출부에서 산출된 신호를 조합하여, 누출사고의 정도를 각각 판별한다. 보다 구체적으로, 상기 제1판별부는, 상기 제1감지부를 통해 감지된 누출신호가 없으며 상기 제2감지부를 통해 감지된 누출신호가 2개 이상으로 판단된 논리의 출력이 있을 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이하의 누출사고로 판별하며, 상기 제2판별부는 상기 제1감지부로부터 감지된 1개 이상의 누출신호와 상기 제2감지부로부터 감지된 2개 이상의 누출신호가 동시에 이루어지는 논리 출력신호가 있을 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고로 판별한다. 또한, 상기 제2판별부는 상기 제1감지부로부터 1초 이상의 누출신호가 발생되었을 경우에 대응하여 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고가 발생된 것으로 판별한다.
상기 알림부는, 상기 제1 및 제2판별부로부터 상기 물의 1g당 1초 이하의 누출사고 및, 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고 중 어느 하나의 누출사고라도 판별될 경우, 이를 근거로 경보신호를 발생시킨다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 누출감지방법은, 증기발생기에 마련된 소듐의 유입구 및 배출구측으로부터 물의 누출 여부를 능동적으로 감지하는 단계, 상기 증기발생기에 마련된 전열관으로부터 물의 누출 여부를 피동적으로 감지하는 단계, 상기 능동적 및 피동적으로 감지된 정보에 근거하여 누출사고의 정도를 판별하는 단계, 그리고, 상기 누출사고를 알리는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 능동적 감지단계는, 상기 소듐 유입구의 외벽에, 상기 소듐 유입구의 지름방향으로 상호 마주하도록 복수개 마련되는 제1초음파 방출 및 수신센서로부터 감지된 신호 값의 평균값을 산출하여 제1값을 생성하는 단계, 상기 소듐 배출구의 외벽에, 상기 소듐 배출구의 지름방향으로 상호 마주하도록 복수개 마련되는 제2초음파 방출 및 수신센서로부터 감지된 신호 값으로부터 상기 제1값을 각각 차감하여 복수의 제2값을 생성하는 단계 및, 상기 생성된 제2값 중 기준치 이상의 값이 1개 이상 감지된 경우 누출사고로 판단하는 단계를 포함한다.
상기 피동적 감지단계는, 상기 증기발생기 내에 설치되는 전열관과 마주하도록 상기 증기발생기의 외벽에 복수개 설치되는 음향센서로부터 복수의 제3값 측정하는 단계 및, 상기 복수의 제3값 중에서 상기 기준값 이상의 신호가 2개 이상 감지될 경우에 누출사고로 판단하는 단계를 포함한다.
상기 판별단계는, 상기 능동적 감지단계로부터 감지된 누출신호가 없으며 상기 피동적 감지단계로부터 감지된 누출신호가 2개 이상일 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이하의 미세한 누출사고로 판별하는 단계, 그리고, 상기 능동적 감지단계로부터 감지된 1개 이상의 누출신호와 상기 피동적 감지단계로부터 감지된 2개 이상 의 누출신호가 동시에 있거나, 상기 능동적 감지단계로부터 1초 이상의 누출신호가 발생되었을 경우에, 상기 물의 1g당 1초 이상의 중간정도의 누출사고가 발생된 것으로 판별하는 단계를 포함한다.
상기 알림단계는, 상기 미세한 누출사고 또는 중간정도의 누출사고 중 어느 하나라도 판별될 경우, 이를 근거하여 경보신호를 발생시킨다.
한편, 상기 능동적 및 피동적 감지단계는 동시에 이루어지는 것이 좋다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 증기발생기의 균열로 인한 물의 누출을 능동적 및 피동적으로 감지하여 누출사고를 파악할 수 있음에 따라, 신속 정확하면서도 누출사고 발생여부를 감지할 수 있게 된다.
둘째, 미세한 누출사고를 비롯한 중간정도 이상의 누출사고까지도 모두 감지할 수 있음에 따라, 광범위한 누출감지가 가능해진다.
셋째, 증기발생기의 누출사고 발생을 빠르게 감지하여 신속히 대응할 수 있음에 따라, 유지/보수 저감의 효과를 기대할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치(30)는 소듐과 같은 액체금속을 냉각재로 사용하여 전력을 생산하는 원자로인 소듐 냉각 고속로에 채용되는 증기발생기(1)로부터 균열에 의한 물이 누출됨을 감지한다. 여기서, 상기 증기발생기(1)는 원통형으로 형성되며 내부에 수 용공간을 구비한 수밀성이 뛰어난 저장 케이스인 쉘부(10)와, 상기 쉘부(10)의 수용공간상에 설치되는 복수의 전열관(20)으로 구성된다.
상기 쉘부(10)는 내부의 수용공간에 원자로(미도시)의 노심에서 발생한 열을 전달받기 위해 공급된 소듐을 포함한 액체금속(이하, 소듐으로 지칭함)(S)을 저장한다. 이에 따라, 상기 쉘부(10)의 상부에는 상기 소듐(S)이 유입되는 소듐 유입구(11)가 마련되며, 상기 쉘부(10)의 하부에는 상기 소듐(S)이 배출되는 소듐 배출구(12)가 마련됨으로써, 상기 소듐(S)은 상부에서 하부로 흐르게 된다. 이때, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 소듐 유입구(11)와 소듐 배출구(12)에는 각각 밸브 및 저장탱크가 연결되어 소듐의 유입 및 배출이 제어됨은 당연하다.
상기 전열관(20)은 상기 쉘부(10)의 수용공간 상에 위치함으로써, 상기 소듐(S)이 가지고 있는 열을 전달받기 위한 작동유체인 물(W)의 경로를 제공한다. 이에 따라, 상기 전열관(20)은 상기 물(W)이 유입 및 배출될 수 있는 물 유입구(21) 및 물 배출구(22)를 가진다. 이때, 상기 물 유입구(21)는 상기 증기발생기(1)의 하부에 마련되며, 상기 물 배출구(22)는 증기발생기(1)의 상부에 마련된다. 이에 따라, 상기 전열관(20)을 따라 흐르는 물(W)은 하부에서 상부로 흐르면서 고온의 소듐(S)과 열교환하여 증기를 발생시키게 된다. 이러한 전열관(20)은 상기 쉘부(10)의 수용공간 상에서 소듐(S)과의 열전달 효과를 증대하기 위해 도시된 것과 같이 나선형으로 마련됨이 좋다.
참고로, 본 실시예에서 상기 쉘부(10)에 유입되는 액체금속으로써 소듐을 예시하고, 상기 전열관(20)으로 유입되는 작동유체로써 물을 예시하였으나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 액체금속은 소듐을 포함한 리튬 또는 칼륨 등과 같은 알칼리 금속으로 채용될 수 있으며, 상기 작동유체는 이산화탄소(CO2)를 사용하는 것과 같은 변형도 가능함은 당연하다.
한편, 상기 전열관(20)이 고열에 의해 파손 또는 부식될 경우, 상기 물(W)이 소듐(S) 측으로 누출되는 누출사고(L)가 발생될 수 있다. 이 경우, 상기 물(W)과 소듐(S)이 하기 화학식 1과 같이 반응하여, 금속 화합물과 함께 수소기체를 생성한다.
Figure 112009053821541-pat00001
이러한 전열관(20)으로부터 물(W)이 누출됨을 감지하기 위해, 본 발명에 의한 증기발생기(1)는 광역 음향누출감지장치(30)를 구비한다. 이러한 광역 음향누출감지장치(30)는 제1감지부(40), 제2감지부(50) 및 제어부(60)를 포함한다.
상기 제1감지부(40)는 상기 증기발생기(1)의 소듐 유입구(11) 및 소듐 배출구(12) 각각에 상호 마주하도록 설치되는 적어도 한 쌍의 초음파 방출 및 수신센서(41)(42)(43)(44)를 포함한다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1감지부(40)가 상기 소듐 유입구(11)의 외벽에 상호 마주하도록 설치되는 2쌍의 제1초음파 방출센서(41) 및 제1초음파 수신센서(42)를 포함하고, 상기 소듐 배출 구(12)의 외벽에 상호 마주하도록 설치되는 2쌍의 제2초음파 방출센서(43) 및 제2초음파 수신센서(44)를 포함하는 것으로 예시한다. 이때, 상기 2쌍으로 상기 소듐 유입구(11) 및 소듐 배출구(12)에 설치되는 초음파 방출 및 수신센서(41)(42)(43)(44)는 도 2의 도시와 같이, 상기 소듐 유입구(11) 또는 소듐 배출구(12)의 지름방향으로 상호 마주한다.
참고로, 상술한 초음파 방출 및 수신센서(41)(42)(43)(44)의 개수는 도 1에 도시된 예로 한정되지 않음은 당연하다.
이러한 제1감지부(40)는 상기와 같이, 제1 및 제2초음파 방출센서(41)(43)와 제1 및 제2초음파 수신센서(43)(44)로 구성됨에 따라, 상기 소듐 유입구(11) 및 소듐 배출구(12)에서 발생된 물(W)의 누출에 의해 수소기포가 발생됨을 능동적으로 감지하게 된다.
상기 제2감지부(50)는 상기 증기발생기(1)의 외벽에 설치되는 복수의 음향센서(51)(52)(53)(54)(55)(56)를 포함하여, 상기 물(W)의 누출로 인한 음원의 음향 특성을 측정하여 물(W)의 누출을 피동적으로 감지한다. 여기서, 상기 제2감지부(50)는 상기 증기발생기(1) 내부의 수용공간 상에 마련되는 전열관(20)과 마주하도록 상기 증기발생기(1)의 쉘부(10) 외벽에 설치된다. 즉, 상기 제2감지부(50)는 상기 제1초음파 방출 및 수신센서(41)(42) 및, 상기 제2초음파 방출 및 수신센서(43)(44)의 사이에 배치되는 것이다.
본 실시예에서는, 상기 제2감지부(50)가 도 1의 도시와 같이, 6개의 음향센서(51)(52)(53)(54)(55)(56)를 포함하는 것으로 도시 및 예시하여 설명한다. 구체 적으로, 상기 증기발생기(1)의 외벽 하부 즉, 상기 소듐 배출구(12) 측으로 치우치게 상호 마주하도록 설치되는 제1 및 제2음향센서(51)(52), 상기 제1 및 제2음향센서(51)(52)로부터 상방향으로 이격된 위치에서 상호 마주하도록 설치되는 제3 및 제4음향센서(53)(54), 그리고, 상기 제3 및 제4음향센서(53)(54)로부터 상방향으로 이격됨으로써 소듐 유입구(11) 측으로 치우친 위치에서 상호 마주하도록 설치되는 제5 및 제6음향센서(55)(56)를 포함한다. 여기서, 상기 제1 및 제2음향센서(51)(52), 제3 및 제4음향센서(53)(54), 제5 및 제6음향센서(55)(56)는 모두, 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 증기발생기(1)의 지름방향으로 상호 마주하도록, 증기발생기(1)의 쉘부(10)의 외벽에 설치된다. 또한, 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 상기 제1 및 제2음향센서(51)(52)에 대해 상기 제3 및 제4음향센서(53)(54)는 90°이격된 위치에 설치되며, 상기 제5 및 제6음향센서(55)(56)도 제3 및 제4음향센서(53)(54)에 대해 90°이격된 위치에 설치된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제5음향센서(51)(55), 상기 제2 및 제6음향센서(52)(56)는 동일한 방향을 향하게 된다.
참고로, 상기 제1 내지 제6음향센서(51)(52)(53)(54)(55)(56)의 설치 위치는 도시된 예로 한정되지 않는다.
상기 제어부(60)는 상기 제1 및 제2감지부(40)(50)로부터 감지된 정보를 결합하여 최종 물(W)의 누출여부를 판별한다. 이러한 제어부(60)는 제1 내지 제3산출부(61)(62)(63), 제1 및 제2판별부(64)(65), 그리고, 알림부(66)를 포함한다.
상기 제1산출부(61)는 상기 소듐 유입구(11) 측에 설치되는 2쌍으로 마련된 제1초음파 방출 및 수신센서(41)(42)로부터 발생된 복수의 음향 레벨 신호의 평균 값을 산출함으로써, 상기 소듐 유입구(11) 측의 기준값인 제1값을 정의한다. 여기서, 상기 제1산출부(61)가 평균값 산출에 의해 제1값을 정의하는 이유는, 상기 소듐 유입구(11) 측에는 누출사고(L)로 인한 수소기포의 발생량이 미세함에 따른 오작동 가능성이 있으므로 인해, 상기 소듐 유입구(11) 측의 기준값을 정확히 정의하기 위함이다.
상기 제2산출부(62)는 상기 소듐 배출구(12) 측에 2쌍으로 마련된 제2초음파 방출 및 수신센서(43)(44)로부터 발생된 2개의 신호로부터 상기 제1산출부(61)에 의해 산출되어 정의된 제1값을 차감하여 얻어진 제2값(M)을 출력한다. 또한, 상기 제2산출부(62)는 상기 출력된 제2값(M) 중에서 기준치 이상인 누출신호(M)가 1개 이상 측정되었을 경우, 이를 누출사고(L)로 출력한다. 즉, 상기 제1산출부(61)로부터 산출된 제1값을 이용하여 제2산출부(62)로부터 누출신호(M) 정보가 출력되는 것이다.
상기 제3산출부(63)는 상기 제2감지부(50)를 구성하는 제1 내지 제6음향센서(51)(52)(53)(54)(55)(56)로부터 감지된 복수의 제3값(N) 중에서 기준치 이상인 누출신호가 2개 이상 감지될 경우, 이를 누출사고(L)로 출력한다.
상기 제1 및 제2판별부(64)(65)는 상기 출력된 누출신호(M)를 근거하여 누출사고(L)의 정도를 판별한다. 이를 위해, 상기 제1 내지 제3산출부(61)(62)(63)를 통해 출력된 제2 및 제3신호(M)(N)에 근거하여 발생된 누출사고(L) 여부를 조합하여, 상기 제1판별부(64)는 물(W)의 1g당 1초 이하의 미세한 누출사고(L<1g/초)(small leak)인지를 판별하며, 상기 제2판별부(65)는 상기 제1판별부(65)와 반 대로 물(W)의 1g당 1초 이상의 중간정도의 누출사고(L>1g/초)(intermediate leak)인지를 판별한다.
구체적으로, 상기 제1판별부(65)는 상기 제1감지부(40)를 통해 감지된 누출신호(M)가 없으며, 상기 제2감지부(50)를 통해 감지된 누출신호(M)가 2개 이상일 시점으로 판단되는 논리의 출력이 있을 경우, 이를 물(W)의 1g당 1초 이하의 누출사고(L<1g/초)로 판별한다. 또한, 상기 제2판별부(65)는 상기 제1감지부(40)로부터 1개 이상의 누출신호(M)와, 상기 제2감지부(50)로부터 2개 이상의 누출신호(M)가 동시에 이루어지는 논리 출력신호가 있을 경우, 이를 물(W)의 1g당 1초 이상의 누출사고(L>1g/초)로 판별한다. 여기서, 상기 제2판별부(65)는 상기 제2감지부(50)는 상기 제1감지부(40)로부터 1초 이상의 누출신호(M)가 발생되었을 경우에도, 이를 물(W)의 1g당 1초 이상의 누출사고(L>1g/초)로 판별함이 좋다.
상기 알림부(66)는 상기 제1 및 제2판별부(64)(65)로부터 각각 판별된 물(W)의 1g당 1초 이하의 누출사고(L<1g/초) 및, 물(W)의 1g당 1초 이상의 누출사고(L>1g/초) 중 어느 하나의 누출사고(L)라도 판별될 경우, 이를 근거로 경보신호를 발생한다. 이때, 상기 경보신호는 누출사고(L)의 정도에 따라 상이하게 발생될 수도 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치(30)의 누출감지방법을 도 5를 참고하여 설명한다.
도 5를 참고하면, 우선, 능동적 또는 피동적 음향 감지법에 의해 증기발생기(1) 내부의 물(W) 누출여부를 감지한다(S110, S120). 이를 구체적으로 설명하 면, 상기 능동적 감지단계(S110)는 상기 증기발생기(1)에 마련된 소듐 유입구(11) 및 소듐 배출구(12)측으로부터 물의 누출 여부를 능동적으로 감지하는 단계로써, 상기 소듐 유입구(11)에 마련된 제1초음파 방출 및 수신센서(41)(42)로부터 감지된 신호 값의 평균값을 산출하여 제1값을 생성한 후, 상기 소듐 배출구(12)에 마련된 제2초음파 방출 및 수신센서(43)(44)로부터 감지된 신호 값으로부터 상기 제1값을 각각 차감하여 복수의 제2값(M)을 생성한다. 이때, 생성된 상기 제2값(M) 중 기준치 이상의 값이 1개 이상 감지된 경우 누출사고(L) 발생으로 판단한다. 이러한 능동적 감지단계(S110)는 제1감지부(40), 제1산출부(61) 및 제2산출부(62)에 의해 이루어진다.
상기 피동적 감지단계(S120)는 상기 증기발생기(1)에 마련된 전열관(20)으로부터 물(W)의 누출 여부를 피동적으로 감지한다. 구체적으로, 상기 피동적 감지단계(S120)는, 상기 증기발생기(1)의 외벽에 설치된 복수의 음향센서(51)(52)(53)(54)(55)(56)로부터 복수의 제3값(N)을 측정한 후, 이 측정된 복수의 제3값(N) 중에서 상기 기준값 이상의 신호가 2개 이상 감지될 경우에 누출사고(L)로 판단한다. 이러한 피동적 감지단계(S120)는 제2감지부(50)와 제3산출부(63)에 의해 이루어진다.
이상과 같은 능동적 및 피동적 감지단계(S110)(S120)는 동시에 이루어지는 것이 좋다.
이 후, 상기 능동적 및 피동적으로 감지된 정보 즉, 상기 제2 및 제3값(M)(N)에 근거하여 누출사고(L)의 정도를 판별한다(S130). 이러한 판별단 계(S130)는, 상술한 바와 같이, 상기 능동적 감지단계(S110)로부터 감지된 누출신호가 없으며 상기 피동적 감지단계(S120)로부터 감지된 누출신호가 2개 이상일 경우, 제1판별부(65)에 의해 상기 물의 1g당 1초 이하의 미세한 누출사고(L)로 판별된다. 또한, 상기 판별단계(S130)는 상기 능동적 감지단계(S110)로부터 감지된 1개 이상의 누출신호와 상기 피동적 감지단계(S120)로부터 감지된 2개 이상의 누출신호가 동시에 있거나, 상기 능동적 감지단계(S110)로부터 1초 이상의 누출신호가 발생되었을 경우에, 상기 제2판별부(65)에 의해 물의 1g당 1초 이상의 중간정도의 누출사고(L)가 발생된 것으로 판별된다.
이렇게 누출사고(L)의 정도까지 판별이 되면, 이를 알린다(S140). 이때, 상기 알림단계(S140)는 상기 미세한 누출사고(L) 또는 중간정도의 누출사고(L) 중 어느 하나라도 판별될 경우, 이를 근거하여 경보신호를 발생시킨다. 이때, 상기 누출사고(L)의 정도에 따라 경보신호가 상이할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 제1감지부가 설치상태를 설명하기 위한 단면도,
도 3 및 도 4는 제2감지부가 설치상태를 설명하기 위한 단면도, 그리고,
도 5는 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지방법을 설명하기 위한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 증기발생기 10: 쉘부
11: 소듐 유입구 12: 소듐 배출구
20: 전열관 30: 광역 음향누출감지장치
40: 제1감지부 41: 제1초음파 방출센서
42: 제1초음파 수신센서 43: 제2초음파 방출센서
44: 제2초음파 수신센서 50: 제2감지부
60: 제어부 61: 제1산출부
62: 제2산출부 63: 제3산출부
64: 제1판별부 65: 제2판별부
66: 알림부

Claims (19)

  1. 소듐 냉각 고속로에 구비되는 증기발생기로 물의 누출여부를 감지하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치에 있어서,
    상기 증기발생기로 소듐이 유입 및 배출되는 소듐 유입구 및 소듐 배출구 각각에 상호 마주하게 설치되는 초음파 방출센서와 초음파 수신센서를 포함하여, 상기 물의 누출을 능동적으로 감지하는 제1감지부;
    상기 증기발생기의 외벽에 설치되는 복수의 음향센서를 포함하여, 상기 물의 누출로 인한 음원의 음향 특성을 측정하여 상기 물의 누출을 피동적으로 감지하는 제2감지부; 및
    상기 제1감지부로부터 감지된 상기 소듐 유입구 측의 음향 신호 레벨값으로부터 상기 소듐 배출구 측의 음향 신호 레벨값을 차감한 음향 신호 레벨 값과, 상기 제2감지부를 통해 감지된 음향 신호 레벨 값에 근거하여, 누출사고 여부 및 정도를 판별하여 알리는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2감지부에 의한 상기 물의 누출을 능동적 및 피동적으로 감지하는 동작은 동시에 이루어지는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1감지부는,
    상기 소듐 유입구의 외벽에, 상기 소듐 유입구의 지름방향으로 상호 마주하는 적어도 하나의 제1초음파 방출센서 및 제1초음파 수신센서; 및
    상기 소듐 배출구의 외벽에, 상기 소듐 배출구의 지름방향으로 상호 마주하도록 적어도 하나 설치되는 제2초음파 방출센서 및 제2초음파 수신센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2감지부의 음향센서는 상기 증기발생기 내에 설치되는 전열관과 마주하도록 상기 증기발생기의 외벽에 설치되되,
    상기 증기발생기의 외벽 하부에 상기 증기발생기의 지름방향으로 상호 마주하도록 설치되는 제1 및 제2음향센서, 상기 제1 및 제2음향센서에 대해 90° 이격된 위치로부터 상방향으로 이격된 위치에서 상기 증기발생기의 지름방향으로 상호 마주하도록 설치되는 제3 및 제4음향센서, 그리고, 상기 제3 및 제4음향센서에 대해 90°이격된 위치로부터 상방향으로 이격된 위치에서 상기 증기발생기의 지름방향으로 상호 마주하도록 설치되는 제5 및 제6음향센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소듐 유입구에는 각각 2개 이상의 제1초음파 방출센서 및 상기 제1초음파 수신센서가 마련되며,
    상기 제어부는, 상기 2개 이상의 상기 제1초음파 방출센서 및 상기 제1초음 파 수신센서로부터 발생된 신호 값의 평균값을 산출하여 하나의 제1값을 생성함으로써 상기 소듐 유입구 측의 기준값을 정의하는 제1산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소듐 배출구에는 각각 2개 이상의 제2초음파 방출센서 및 상기 제2초음파 수신센서가 마련되며,
    상기 제어부는, 상기 제2초음파 방출센서 및 상기 제2초음파 수신센서로부터 발생된 2개 이상의 신호로부터 상기 제1산출부에서 생성된 상기 제1값을 차감하여 얻어진 복수의 제2값을 출력하며, 상기 제2값 중에서 1개 이상의 기준치 이상의 누출신호가 측정될 경우 누출사고로 판단하는 제2산출부 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 음향센서 중에서 최소 2개 이상의 음향센서로부터 상기 기준치 이상의 누출신호가 감지될 경우 누출사고가 발생된 것으로 판단하는 제3산출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 및 제3산출부에서 산출된 신호를 조합하여, 1g/초 이하의 미세한 누출사고로 판별하는 제1판별부 및, 1g/초 이상의 중간정도의 누출사고로 판별하는 제2판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1판별부는, 상기 제1감지부를 통해 감지된 누출신호가 없으며 상기 제2감지부를 통해 감지된 누출신호가 2개 이상으로 판단된 논리의 출력이 있을 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이하의 누출사고로 판별하며,
    상기 제2판별부는 상기 제1감지부로부터 감지된 1개 이상의 누출신호와 상기 제2감지부로부터 감지된 2개 이상의 누출신호가 동시에 이루어지는 논리 출력신호가 있을 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고로 판별하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2판별부는 상기 제1감지부로부터 1초 이상의 누출신호가 발생되었을 경우에 대응하여 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고가 발생된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 및 제2판별부로부터 상기 물의 1g당 1초 이하의 누출사고 및, 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고 중 어느 하나의 누출사고라도 판별될 경우, 이를 근거로 경보신호를 발생시키는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  11. 소듐 냉각 고속로에 구비되는 증기발생기로 물의 누출여부를 감지하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치에 있어서,
    상기 증기발생기로부터 소듐이 유입 및 배출되는 소듐 유입구 및 소듐 배출구 각각에 마련되어, 상기 물의 누출을 능동적으로 감지하는 제1감지부;
    상기 증기발생기의 외벽에 설치되어, 상기 물의 누출을 피동적으로 감지하는 제2감지부; 및
    상기 제1 및 제2감지부로부터 감지된 정보에 근거하여 상기 물의 누출 여부 및 정도를 판별하여 알리는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2감지부에 의한 상기 물의 누출을 능동적 및 피동적으로 감지하는 동작은 동시에 이루어지는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1감지부는, 상기 소듐 유입구의 외벽에, 상기 소듐 유입구의 지름방향으로 상호 마주하도록 복수개 마련되는 제1초음파 방출 및 수신센서, 그리고, 상기 소듐 배출구의 외벽에, 상기 소듐 배출구의 지름방향으로 상호 마주하도록 복수 개 마련되는 제2초음파 방출 및 수신센서를 포함하며,
    상기 제2감지부는, 상기 증기발생기 내에 설치되는 전열관과 마주하도록 상기 증기발생기의 외벽에 복수개 설치되는 음향센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 제1초음파 방출 및 수신센서로부터 감지된 신호 값의 평균값을 산출하여 제1값을 생성하는 제1산출부;
    상기 복수의 제2초음파 방출 및 수신센서로부터 감지된 신호 값으로부터 상기 제1값을 각각 차감하여 복수의 제2값을 생성함과 아울러, 생성된 제2값 중 1개 이상의 기준치 이상의 값이 감지된 경우 누출사고로 판단하는 제2산출부;
    상기 복수의 음향센서 중에서 상기 기준치 이상의 신호가 2개 이상 감지될 경우, 누출사고로 판단하는 제3산출부;
    상기 제1감지부를 통해 감지된 누출신호가 없으며 상기 제2감지부를 통해 감지된 누출신호가 2개 이상으로 판단된 논리의 출력이 있을 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이하의 누출사고로 판별하는 제1판별부;
    상기 제1감지부로부터 감지된 1개 이상의 누출신호와 상기 제2감지부로부터 감지된 2개 이상의 누출신호가 동시에 이루어지는 논리 출력신호가 있거나, 상기 제1감지부로부터 1초 이상의 누출신호가 발생되었을 경우에, 상기 물의 1g당 1초 이상의 누출사고가 발생된 것으로 판별하는 제2판별부; 및
    상기 제1 및 제2판별부 중 어느 하나로부터 누출사고가 판별됨에 근거하여 경보신호를 발생시키는 알림부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로 증기발생기의 광역 음향누출감지장치.
  14. 증기발생기에 마련된 소듐의 유입구 및 배출구측으로부터 물의 누출 여부를 능동적으로 감지하는 단계;
    상기 증기발생기에 마련된 전열관으로부터 물의 누출 여부를 피동적으로 감지하는 단계;
    상기 능동적 및 피동적으로 감지된 정보에 근거하여 누출사고의 정도를 판별하는 단계; 및
    상기 누출사고를 알리는 단계;
    를 포함하며,
    상기 물의 누출 여부를 능동적 및 피동적으로 감지하는 단계는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 능동적 감지단계는,
    상기 소듐 유입구의 외벽에, 상기 소듐 유입구의 지름방향으로 상호 마주하도록 복수개 마련되는 제1초음파 방출 및 수신센서로부터 감지된 신호 값의 평균값 을 산출하여 제1값을 생성하는 단계;
    상기 소듐 배출구의 외벽에, 상기 소듐 배출구의 지름방향으로 상호 마주하도록 복수개 마련되는 제2초음파 방출 및 수신센서로부터 감지된 신호 값으로부터 상기 제1값을 각각 차감하여 복수의 제2값을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 제2값 중 1개 이상의 기준치 이상의 값이 감지된 경우 누출사고로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 피동적 감지단계는,
    상기 증기발생기 내에 설치되는 전열관과 마주하도록 상기 증기발생기의 외벽에 복수개 설치되는 음향센서로부터 복수의 제3값 측정하는 단계; 및
    상기 복수의 제3값 중에서 상기 기준치 이상의 신호가 2개 이상 감지될 경우에 누출사고로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 누출사고의 정도를 판별하는 단계는,
    상기 능동적 감지단계로부터 감지된 누출신호가 없으며 상기 피동적 감지단계로부터 감지된 누출신호가 2개 이상일 경우, 이를 상기 물의 1g당 1초 이하의 미세한 누출사고로 판별하는 단계; 및
    상기 능동적 감지단계로부터 감지된 1개 이상의 누출신호와 상기 피동적 감지단계로부터 감지된 2개 이상의 누출신호가 동시에 있거나, 상기 능동적 감지단계로부터 1초 이상의 누출신호가 발생되었을 경우에, 상기 물의 1g당 1초 이상의 중간정도의 누출사고가 발생된 것으로 판별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 누출사고를 알리는 단계는,
    상기 미세한 누출사고 또는 중간정도의 누출사고 중 어느 하나라도 판별될 경우, 이를 근거하여 경보신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 증기발생기 광역 음향누출감지방법.
  19. 삭제
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