KR101230845B1 - 주검출부 및 보조검출부를 가지는 원자로의 고정형 노내계측기 및 이를 이용한 중성자 검출방법 - Google Patents

주검출부 및 보조검출부를 가지는 원자로의 고정형 노내계측기 및 이를 이용한 중성자 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 원자로의 고정식 노내계측기는 핵연료 집합체가 구비된 원자로에 있어서, 상기 핵연료 집합체의 내부에 위치하며, 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하도록 상기 측정지점에 대응하여 배치되는 주검출부 및 이동에 따라 상기 측정지점에 위치하도록 배치되는 보조검출부를 포함한다.

Description

주검출부 및 보조검출부를 가지는 원자로의 고정형 노내계측기 및 이를 이용한 중성자 검출방법{Fixed In-core instrument having main-detector and sub-detector and Neutron detecting method using the same}
본 발명은 원자로의 고정형 노내계측기에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 핵연료집합체 내부의 설정지점을 측정하는 주검출부 및 노내계측기의 이동에 따라 선택적으로 설정지점을 측정하는 보조검출부를 포함하는 원자로의 고정형 노내계측기에 관한 것이다.
원자력 발전은 핵분열시 나오는 에너지를 이용하여 발전을 하는 방식으로 화석에너지를 이용한 발전을 대체할 수 있다는 장점이 있지만, 잘못 운영시 피해가 다른 발전 방식에 비하여 크기 때문에 안전성 또는 건전성을 확보가 필수적이다.
이를 위하여 다양한 방법들이 연구 또는 실제 사용되고 있으며, 그 중의 하나로 다수의 핵연료집합체에 노내계측기를 설치하여 노심 내부의 각 부분에서의 중성자의 출력을 검출함으로써, 노심의 상태를 감시를 하게 된다.
노내계측기(In-core instrument : ICI)는 이동형 노내계측기와 고정형 노내계측기로 구분된다. 이동형 노내계측기는 특정 주기에 따라서 출력에 대한 교정을 할 수 있다는 장점이 있는 반면, 상시 노심을 감시할 수 없다는 단점이 있다. 이에 반하여 고정형의 경우 상시 노심을 감시할 수는 있지만, 하나의 검출부(Emitter)가 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 측정을 하기 때문에 출력값의 신뢰도가 떨어질 수 있고, 교정을 할 수 없다는 단점이 있다.
한편 한국형 표준 원전(Korea Standard Nuclear Power Plant: KSNP)의 경우 177개의 핵연료집합체 중 45개에 고정형 노내계측기를 설치하여 노내의 수평방향으로의 중성자의 출력에 대한 검출을 한다. 그리고 하나의 노내계측기에 상, 하 방향으로 5개의 검출부를 구비하여 수직방향으로의 중성자의 출력을 검출한다.
결국 노내의 중성자의 출력을 225개의 측정지점에서 검출을 하고, 이에 따라 노내를 3차원적으로 상시 모니터링을 하게 된다.
그러나 종래의 고정형 노내계측기의 경우 설정된 지점에서의 중성자의 출력을 항상 하나의 검출부로 측정을 한다. 따라서 검출부의 출력결과의 신뢰도를 평가할 수 없다는 문제가 있었다.
예를 들어 검출부의 이상이 있는 경우, 원자로의 이상 운전으로 인하여 실제 중성자속이 높아지더라도 검출부에서는 정상적인 중성자속으로 판단을 하는 경우가 발생할 수 있다.
특히 검출부로 많이 사용되는 로듐(Rh)의 경우 중성자와 반응하여 지속적으로 로듐(Rh)이 감소하고, 이에 따라 일정 교환주기를 가지게 된다. 따라서 보다 정확한 출력값을 획득하기 위하여 로듐(Rh)의 감소에 따른 출력값의 변화를 핵설계 프로그램에 의하여 계산된 값으로 보정을 하는 것이 일반적이다.
그러나 보정을 하더라도 노내의 반응에 의한 실제 출력값과 핵설계 프로그램에 의하여 계산된 출력값은 차이가 발생을 할 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0960788호에는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 길이 및 다른 재료의 계측기를 복수 개 구비하여 하나의 측정지점에 대한 복수 개의 중성자의 출력을 계측하는 구조가 개시되어 있다.
그러나 상기의 경우, 하나의 지점에 대한 복수 개의 출력값을 얻기 위하여 복수 개의 계측기를 구비하여야 하고, 이에 따른 비용 증가 및 설치구조가 복잡해 진다는 문제점을 여전히 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설정된 측정지점에 위치하는 주검출부 및 이동에 따라 상기 측정지점의 출력값을 측정하는 보조검출부를 이용하여 설정된 측정지점에 대한 복수 개의 측정값을 확보하고, 복수 개의 측정값의 비교를 통하여 출력값의 신뢰도를 확보할 수 있는 고정식 노내계측기를 제공함에 있다.
그리고 본 발명은 주검출부에서의 측정된 출력값 및 보조검출부에서 측정된 출력값의 비교를 통하여 보다 신뢰도 있는 노내계측기의 출력값을 확보할 수 있는 중성자 검출방법을 제공함에 있다.
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상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원자로의 고정식 노내계측기는 핵연료 집합체가 구비된 원자로에 있어서, 상기 핵연료 집합체의 내부에 위치하며, 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하도록 상기 측정지점에 대응하여 배치되는 주검출부 및 이동에 따라 상기 측정지점에 위치하도록 배치되는 보조검출부를 포함한다.
여기서 상기 측정지점은 상, 하 방향으로 따라 복수 개가 설정되고, 상기 주검출부는 상기 측정지점에 대응되도록 배치되며, 상기 보조검출부는 상기 주 검출부의 상, 하 양 끝단 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
그리고 상기 복수 개의 측정 지점은 제1간격으로 이격되어 설치되고, 상기 보조검출부는 상기 주검출부에서 제1간격으로 이격되어 설치될 수 있다.
그리고 본 발명의 원자로의 중성자 검출 방법은 원자로의 핵연료 집합체의 내부에 위치하며, 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하도록 상기 측정지점에 대응하여 배치되는 주검출부 및 이동에 따라 상기 측정지점에 위치하도록 배치되는 보조검출부를 포함하는 노내계측기를 이용하여, 상기 주검출부로 설정된 측정지점의 중성자출력을 검출하는 제1검출단계, 상기 보조검출부가 상기 측정지점에 위치하도록 상기 노내계측기를 이동하는 노내계측기 이동단계 및 상기 보조검출부로 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 제2검출단계를 포함한다.
그리고 상기 보조검출부는 상기 주검출부의 상부에 배치되는 상부 보조검출부 및 상기 주검출부의 하부에 배치되는 하부 보조검출부를 포함하고, 상기 이동단계는 상기 상부 보조검출부를 하부로 이동시키는 제1이동과정 및 하부 보조검출부를 상부로 이동시키는 제2이동과정을 포함한다. 그리고 상기 제2검출단계는 상기 제1이동과정 후, 상부 보조검출부를 통하여 상기 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 과정 및 상기 제2이동과정 후, 하부 보조검출부를 통하여 상기 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 과정을 포함하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정지점은 복수 개가 설정되고, 상기 주검출부는 상기 측정지점에 대응하여 복수 개가 구비되며, 상기 제2검출단계에서 복수 개의 측정지점 중 일부는 주검출부로 검출하고, 나머지는 보조검출부로 검출할 수 있다.
상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 원자로의 고정식 노내계측기 및 원자로의 중성자 검출방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 설정된 측정지점의 중성자를 상시 검출하는 주검출부 및 노내계측기의 이동에 따라 측정지점을 검출하는 보조검출부를 이용하여 하나의 측정지점에 대하여 다수의 출력값을 확보할 수 있다. 따라서 측정된 다수의 출력값을 비교하거나 평균을 냄에 따라 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
둘째, 하나의 측정지점에 대한 여러 개의 출력값을 비교하여 다수의검출부 중 이상이 있는 검출부를 식별할 수 있다. 나아가 다수의 출력값의 상관관계를 분석하여 각 검출부의 출력값에 대한 보정을 할 수 있게 된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예의 중성자계측기가 원자로의 핵연료집합체 내부에 설치된 상태를 나타내는 개략 구성도;
도2는 한국형 표준 원전의 노내계측기가 설치되는 위치를 나타내는 핵연료집합체의 단면도;
도3은 본 발명의 노내계측기 및 가이드튜브를 개략적으로 나타내는 구성도;
도4는 본 발명의 노내계측기가 가이드튜브에 삽입된 상태의 단면도;
도5는 본 발명의 일실시예의 노내계측기가 하부로 일정 거리 이동한 상태를 나타내는 도면;
도6은 본 발명의 일실시예의 노내계측기가 상부로 일정거리 이동한 상태를 나타내는 도면;
도7은 본 발명의 이동가이드의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도;
도8은 본 발명의 다른 실시예의 차폐부가 구비된 가이드 튜브를 나타내는 도면;
도9은 본 발명의 일실시예의 노내계측기를 이용한 원자로의 중성자 검출 방법을 나타내는 순서도.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예의 중성자계측기가 원자로의 핵연료집합체 내부에 설치된 상태를 나타내는 개략도이고, 도2는 한국형 표준 원전의 노내계측기가 설치되는 위치를 나타내는 핵연료집합체의 단면을 나타내는 도면이다.
도1 및 2를 참조하면, 일반적인 원자로의 내부에는 핵반응을 위한 핵연료집합체가 복수 개 구비된다. 그리고 핵연료집합체에는 원자로 노심 내의 중성자의 출력분포를 측정하기 위한 노내계측기(ICI: In-core instrument)가 위치하게 된다.
원자로의 형태 및 내부 구성의 배치 등은 원자력의 방식 등에 따라서 다양하게 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 한국형 표준 원전(Korea Standard Nuclear Power Plant: KSNP)의 원자로(1)를 기준으로 설명한다.
한국형 표준 원전의 원자로(1) 내부에는 177개의 핵연료집합체(2)가 구비된다. 그리고 177개의 핵연료 집합체 중 45개에는 노내계측기(10)가 설치되어 전체 노심의 중성자 출력에 대한 모니터링을 하게 된다. 즉 도2에 도시된 바와 같이 177개의 핵연료집합체(2)는 노내계측기(10)가 설치되는 않는 핵연료집합체(2a)와 노내계측기(10)가 설치되는 핵연료집합체(2b)로 구분된다.
한편 노내계측기(10)는 다양한 구성에 의하여 고온, 고압의 원자로(1)의 내부에 밀봉된 상태로 위치하게 된다. 구체적으로 본 실시예에서는 밀봉테이블(3)을 통하여 밀봉이 되면서 원자로(1)의 내부로 삽입이 된다. 즉 밀봉테이블(3)은 고온, 고압이 작용하는 원자로의 내부와 외부의 경계면을 형성하여 압력누출을 방지하게 된다.
가이드튜브(4)은 밀봉테이블(3)을 통하여 삽입된 노내계측기(10)를 원자로의 내부로 안내하는 역할을 한다. 그리고 가이드튜브(4)의 타단은 핵연료집합체(2)의 내부에 위치한다. 그리고 가이드튜브(4)의 타단은 노내계측기(10)가 삽입될 수 있도록 개구 형성되며, 밀봉테이블(3)에 연결된다.
한편, 본 실시예에서의 노내계측기(10)는 밀봉을 유지한 상태에서 다양한 방법 및 구조의 구동부를 통하여 상, 하 방향으로 이동할 수 있고, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
노내계측기(10)에는 다수의 중성자검출부가 구비되어 어느 하나의 핵연료집합체의 길이 방향을 따라 서로 다른 지점에서의 중성자의 출력을 검출한다. 그리고 한국형 표준 원전의 경우 길이 방향으로 따라 5개의 중성자검출부가 구비되어 핵연료 집합체의 기 설정된 5개 지점에서의 중성자의 출력을 모니터링 하게 된다.
결국 한국형 표준 원전에서는 45개의 노내계측기(10)가 구비되므로, 하나의 원자로 내부의 다수의 핵연료 집합체(2)에서 225개의 지점에 대한 중성자의 출력을 획득함으로써, 원자로 내부의 중성자의 출력의 분포에 대한 데이터를 얻게 된다.
도3은 본 발명의 노내계측기 및 가이드튜브를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도4는 본 발명의 노내계측기가 가이드튜브에 삽입된 상태의 단면도이다.
도3 및 도4를 참조하면, 본 발명에서의 노내계측기(10)는 핵원료집합체(2)의 중성자를 검출하는 주검출부(11) 및 보조검출부(12)를 포함한다. 주검출부(11) 및 보조검출부(12)는 에미터(Emitter)로 로듐(Rh)을 사용하는 로듐계측기가 사용되는 것이 일반적이지만, 에미터로 백금(Pt), 바나듐(V) 등이 사용될 수도 있을 것이다.
주검출부(11)는 핵연료집합체(2a) 내부의 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하도록 상기 측정지점에 대응하여 배치된다. 주검출부(11)의 개수는 다양하게 구비될 수 있고, 상기 설명한 바와 같이 한국형 표준 원전의 경우 5개의 주검출부(11)의 핵연료집합체(2a)의 길이 방향을 따른 5개의 지점(a1, a2, a3, a4, a5)에서의 중성자의 출력을 검출한다.
보조검출부(12)는 상기 설정된 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)이 아닌 다른 지점에 위치하도록 배치되며, 노내계측기(10)의 이동에 따라 상기 설정된 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)에 위치하게 된다.
보조검출부(12)는 노내계측기(10)의 이동에 따라서 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)에 위치하도록 다양한 개수로 다양한 위치에 배치될 수 있고, 구체적으로 본 실시예에서의 보조검출부(12)는 길이방향으로 배치되는 주검출부(11) 중 양 끝에 배치되는 상부 보조검출부(12a) 및 하부 보조검출부(12b)를 포함한다.
결국 본 실시예에서는 설정된 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)을 2개의 보조검출부(12) 및 5개의 주검출부(11)로 측정을 하게 된다. 그리고 본 실시예에서의 노내계측기(10)의 이동에 따른 주검출부(11) 및 보조검출부(12)의 구체적인 측정과정은 아래와 같다.
도5는 본 발명의 일실시예의 노내계측기가 하부로 일정 거리 이동한 상태를 나타내는 도면이고, 도6은 본 발명의 일실시예의 노내계측기가 상부로 일정거리 이동한 상태를 나타내는 도면이다.
도5 및 도6을 참조하면, 1차적으로 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)의 중성자의 출력은 5개의 주검출부(11)에 의하여 측정이 된다(도4 참조).
그리고 노내계측기(10)의 하부로의 이동에 따라, 상부 보조검출부(12a)는 제1측정지점(a1)으로 이동한다. 이에 따라 상부 보조검출부(12a) 하부의 4개의 주검출부(11)는 나머지 4개의 측정지점(a2, a3, a4, a5)으로 순차적으로 이동을 하게 된다. 그리고 제일 하부에 위치하는 주검출부(11)는 설정된 측정위치에서 벗어나게 된다. 결국 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)은 하나의 보조검출부(12a)와 4개의 주검출부(11)를 통하여 측정을 하게 된다.
또한 노내계측기(10)의 상부로의 이동에 따라, 하부 보조검출부(12b)는 제5측정지점(a5)으로 이동한다. 이에 따라 하부 보조검출부(12b)의 하부의 4개의 주검출부(11)는 나머지 4개의 측정지점(a1, a2, a3, a4)으로 순차적으로 이동을 하게 된다. 그리고 제일 상부에 위치하는 주검출부(11)는 설정된 측정지점에서 벗어나게 된다. 결국 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)은 4개의 주검출부(11)과 하나의 보조검출부(12b)를 통하여 측정을 하게 된다.
이에 따라 본 실시예에 따라서 2개의 보조검출부(12)를 추가하여 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)에서의 중성자의 출력을 검출하는 경우, 하나의 지점을 3개의 검출부를 이용하여 측정을 할 수 있게 된다.
따라서 3개의 검출부를 통하여 측정된 값을 비교하여, 계측값의 이상이 있는 검출부를 구분할 수 있다. 그리고 3개의 검출부에서 측정된 값의 평균값을 출력값으로 하여 측정되는 출력값의 신뢰도를 향상시킬 수도 있을 것이다.
도7은 본 발명의 이동가이드의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도7을 참조하여 본 실시예에서의 이동가이드(5)의 구성을 설명한다.
노내계측기(10)는 원자로의 내부에 밀봉된 상태를 유지하면서 다양한 방식으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 구체적으로 본 실시예에서는 원자로(1)에 설치되는 이동가이드(5)를 더 포함한다.
이동가이드(5)는 노내계측기(10)가 원자로(1) 내부와 차단된 상태를 유지하면서 이동을 할 수 있는 구조로 형성된다. 구체적으로 본 실시예에서의 이동가이드(5)의 내부에는 공간이 형성되고, 노내계측기(10)는 상기 공간을 각각 차폐된 상부공간(S1) 및 하부공간(S2)으로 구분하는 분리부(10a)를 포함한다.
그리고 이동가이드(5)는 상부공간(S1)으로 유체 등이 유, 출입할 수 있는 제1유로(5b) 및 하부공간(S2)으로 유체 등이 유, 출입할 수 있는 제2유로(S2)가 형성된다. 따라서 상부공간(S1) 및 하부공간(S2)으로의 유체의 유, 출입에 따라 상기 분리부(10a)는 상부 또는 하부로 이동을 하게 되고, 이에 따라 노내계측기(10)가 상, 하 이동을 하게 된다.
그리고 이 경우 가이드튜브(4)는 밀봉테이블(3) 및 이동가이드(5)의 사이에 연결되는 부분과 이동가이드(5)에서 원자로(1)의 내부에 위치하는 부분으로 구분될 수 있다. 그리고 가이드튜브(4) 및 이동가이드(5)는 원자로(1)의 안정성 등을 고려한 다양한 방식으로 밀봉될 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예에서의 이동가이드(5)는 원자로(1)에 설치가 되었지만, 본 실시예와 달리 밀봉테이블(3)에 설치가 되어, 원자로(1)의 밀봉상태를 유지하면서 노내계측기(10)를 상, 하 방향으로 이동시킬 수도 있을 것이다.
나아가 노내계측기(10)가 밀봉 및 고정되는 밀봉테이블(3) 자체가 상, 하 방향으로 이동할 수 있는 구조로 형성될 수도 있다. 그리고 노내계측기(10)의 위치는 개별적으로 변동될 수도 있지만, 다수의 노내계측기(10)의 위치가 일회의 작업으로 변경될 수 있도록, 다수의 노내계측기(10)가 고정되는 별도의 고정판(미도시)을 구비하고, 고정판을 상, 하 방향으로 일정거리 이동시킴으로써, 전체 노내계측기를 이동시킬 수도 있을 것이다.
그리고 상기 고정판은 밀봉테이블(3)의 일부 구성으로 구비될 수도 있고, 밀봉테이블(3)과 원자로(1)의 사이에 복수 개의 노내계측기(10)를 고정하면서 이동시키는 구조로 형성될 수도 있을 것이다.
도8은 본 발명의 다른 실시예의 차폐부가 구비된 가이드 튜브를 나타내는 도면이다.
도8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 가이드튜브(4)에 방사선을 차폐하는 재질의 차폐부(4a)가 구비된다. 차폐부(4a)는 가이드튜브(4)의 보조검출부(12)가 측정위치에 있지 않는 경우 보조검출부(12)로 유입되는 방사선을 차폐할 수 있는 위치에 형성된다. 즉 가이드튜브(4)의 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)의 상부 및 하부에 대응되는 위치에 구비된다.
차폐부(4a)는 방사선을 효과적으로 차폐할 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있고, 본 실시예에서는 가이드튜브(4)의 내측 또는 외측 둘레를 따라 납(Pb) 성분의 차폐부(4a)가 구비된다. 차폐부(4a)는 가이드튜브(4)에 코팅이 되거나, 별도의 하우징 형태로 가이드튜브(4)에 설치될 수도 있을 것이다.
결국 상기 실시예에서 보조계측기(12)가 방사선에 항상 노출되는 것과 달리 본 실시예에서는 보조계측기(12)가 측정위치에 있지 않는 경우 방사선에 노출되지 않는다. 따라서 방사선에 노출이 되지 않은 보조검출부(12)를 이용하여 측점지점의 보다 신뢰도 있는 출력값을 얻을 수 있게 된다.
한편, 차폐부(4a)의 높이는 노내계측기(10)의 상, 하 방향 이동에 따른 보조계측기(12)의 이동거리(d1)의 2배보다 큰 크기(d2)로 구비될 수 있다. 따라서 상부 보조계측기(12a)의 하부로의 이동에 따라서 하부 보조계측기(12b)는 차폐부(4a) 내부에 위치하면서 방사선에 노출되지 않는다. 그리고 하부 보조계측기(12b)의 상부로의 이동시 상부 보조계측기(12a)는 차폐부(4a) 내부에 위치하면서 방사선에 노출되지 않게 된다.
그리고 보조계측기(12)가 방사선에 노출되지 않기 때문에 보조계측기(12)로 방사선에 지속적으로 노출되는 주계측기(11)보다 신뢰성이 높은 출력값을 획득할 수 있고, 보조계측기(12)에서 측정된 중성자의 출력값으로 주계측기(11)의 측정값을 보정할 수 있게 된다.
구체적으로 본 실시예에서와 같이 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)을 갖는 경우, 제1주검출부(11')가 제1측정지점(a1)의 출력값(φ1)을 측정을 한다. 그리고 노내계측기(10)의 이동에 따라 방사선에 노출되지 않은 상부의 보조검출부(12a)가 제1측정지점(a1)의 출력값(φ2)을 측정을 한다.
그리고 제1측정지점의 출력값은 보조검출부(12a)가 측정한 값으로 결정을 한다. 그리고 제1측정지점에 대한 제1주검출부(11') 및 상부 보조검출부(12a)의 출력값의 차이를 제1주검출부(11')의 오차(|φ2- φ1|)로 결정을 한다.
한편, 제2주검출부(11")가 제2측정점(a2)의 출력값(φ3)을 측정을 한다. 그리고 노내계측기(10)의 이동에 따라 제1주검출부(11')가 제2측정지점(a2)의 출력값(φ4)을 측정을 한다. 제1주검출부(11')의 제2측정지점(a2)은 상기 출력값 (φ4)은 상기 제1측정지점의 측정에서 얻어진 제1주검출부(11')의 오차(|φ2- φ1|)에 의하여 보정이 된다. 그리고 보정된 값(φ5)이 제2측정값으로 결정한다.
그리고 결정된 제2측정지점의 출력값(φ5)과 제2주검출부(11")의 출력값(φ3)의 차이를 제2주검출부(11")의 오차(|φ5- φ3|)로 결정을 한다. 그리고 상기 방법에 따라서 순차적으로 나머지 측정지점(a3,a4,a5)의 보정된 출력값 및 나머지 주검출부(11)의 오차값을 구할 수 있게 된다.
한편, 하부 보조검출부(12b)를 이용하고, 노내계측기(10)를 상부로 이동시키면서 상기와 같은 방법으로 각 측정지점의 보정된 출력값 및 주검출부(11)의 오차를 구할 수 있다. 나아가 상기 상부 보조검출부(11a)를 통하여 구하여진 보정된 각 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)의 출력값 및 각 주검출부(11)의 오차값의 정확도를 확인할 수도 있을 것이다.
도9은 본 발명의 일실시예의 노내계측기를 이용한 원자로의 중성자 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도9을 참조하면, 본 발명의 중성자 검출방법은 제1검출단계(S10), 노내계측기 이동단계(S20) 및 제2검출단계(S30)을 포함한다.
제1검출단계(S10)은 주검출부(11)로 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출한다. 구체적으로 본 실시예에서는 상기 설명한 바와 같이 핵연료집합체(2)의 5개의 설정된 지점(a1, a2, a3, a4, a5)을 5개의 주검출부(11)가 검출을 한다.
그리고 상기 설명한 바와 같이 한국형 표준 원전에서는 45개의 핵연료집합체(2)에 노내계측기(10)를 설치하여 중성자를 검출하는 바, 제1검출단계(S10)에서는 원자로 내부의 225개 설정된 지점의 중성자의 출력을 주기적으로 검출하면서 원자로 내부의 중성자의 출력 분포에 대한 모니터링을 하게 된다.
이동단계(S20)은 상기 보조검출부(12)가 설정된 측정지점에 위치하도록 노내계측기(10)를 이동시킨다. 상기 설명한 바와 같이 구체적으로 도시되지는 않았지만, 원자로의 밀봉상태를 유지한 상태에서 다양한 방법 및 구조의 구동부를 통하여 노내계측기(10)는 가이드튜브(4)를 따라 상, 하 방향으로 이동할 수 있을 것이다.
구체적으로 본 실시예에서는 5개의 주검출부(11)의 상부 및 하부에 2개의 보조검출부(12)가 구비된다. 그리고 이동단계(S20)은 상부 보조검출부(12a)를 하부로 이동시키는 제1이동과정(S22) 및 하부 보조검출부(12b)를 상부로 이동시키는 제2이동과정(S24)을 포함한다.
제1이동과정(S22)를 통하여 상부 보조검출부(12a)는 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5) 중 제일 상부에 위치하는 제1측정지점(a1)에 위치하게 된다. 그리고 상부 보조검출부(12a) 하부의 4개의 주검출부(11)가 제1측정지점(a1)의 하부의 4개의 측정지점(a2, a3, a4, a5)에 순차적으로 위치하게 된다.
제2이동과정을 통하여 하부 보조검출부(12b)는 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5) 중 제일 하부에 위치하는 제5측정지점(a5)에 위치하게 된다. 그리고 하부 보조검출부(12a) 상부의 4개의 주검출부(11)가 제5측정지점(a5)의 상부의 4개의 측정지점(a1, a2, a3, a4)에 순차적으로 위치하게 된다.
제2검출단계(S30)은 보조검출부(12)로 측정지점의 중성자의 출력을 검출한다. 예를 들어 하나의 측정지점에 대하여 하나의 보조검출부 및 하나의 주검출부가 있는 경우 하나의 측정지점에 대한 2개의 측정값을 구할 수 있고, 상기 값의 평균값을 출력값으로 산정을 하거나, 양 출력값을 비교하여 출력값의 신뢰도를 평가할 수 있게 된다.
나아가 하나의 측정지점에 대하여 하나의 주검출부 및 상기 주검출부의 상부에 배치되는 상부 보조검출부 및 주검출부의 하부에 배치되는 하부 보조검출부를 포함할 수 있다. 그리고 이 경우 제2검출단계(S30)은 제1이동과정(S22) 후, 상부 보조검출부(12a)를 통하여 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 제1보조검출과정(S32) 및 제2이동과정(S24) 후, 하부 보조검출부(12b)를 통하여 상기 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 제2보조검출과정(S34)을 포함한다. 이에 따라 하나의 측정지점에 대한 3개의 측정값을 확보할 수 있을 것이다.
구체적으로 본 실시예에서는 5개의 측정지점(a1, a2, a3, a4, a5)을 5개의 주검출부(11) 및 2개의 보조검출부(12)를 통하여 측정을 한다. 즉 노내계측기(10)의 상, 하 방향으로 이동에 따라 제1측정지점(a1)의 중성자의 출력은 상부 보조검출부(12a) 및 상부 보조검출부(12a) 하부의 2개의 주검출부(11)에 의하여 측정이 된다.
그리고 제5측정지점(a5)의 중성자의 출력은 하부 보조검출부(12b) a및 하부 보조검출부(12b) 상부의 2개의 주검출부(11)에 의하여 측정이 된다. 그리고 나머지 측정지점(a2, a3, a4)의 중성자의 출력은 제1검출단계(S10)에서 각 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 주검출부(11) 및 상기 주검출부(11) 상, 하부의 주검출부(11)에 의하여 측정이 된다.
결과적으로 한국형 표준 원전에 일반적으로 구비되는 5개의 주검출부(11)의 상부 및 하부에 보조검출부(12) 2개를 구비하고, 노내계측기(10)를 상, 하로 이동시킴에 따라, 5개의 측정지점((a1, a2, a3, a4, a5) 각각에 3개의 출력값을 얻을 수 있게 된다.
결국 5개의 주검출부(11)로 각 측정지점의 하나의 출력값을 모니터링 하는 경우보다 신뢰성이 높은 출력값에 대한 정보를 확보를 할 수 있다. 나아가 각 측정지점에서의 3개의 출력값을 비교하여 이상이 있는 주검출부(11)를 찾아 낼 수 있다.
나아가 상기 설명한 바와 같이 가이드튜브(4)에 차폐부(4a)를 구비하여 보조검출부(12)를 방사선에 노출되지 않도록 하는 경우, 주검출부(11)의 장시간 방사선에 노출로 인한 출력값의 오차를 순차적으로 보정을 할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
1 : 원자로 2: 핵연료집합체
3: 밀봉테이블 4: 가이드 튜브
4a: 차폐부 10 : 노내계측기
11: 주검출부 12: 보조검출부

Claims (6)

  1. 핵연료 집합체가 구비된 원자로의 고정식 노내계측기에 있어서,
    상기 핵연료 집합체의 내부에 위치하며, 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하도록 상기 측정지점에 대응하여 배치되는 주검출부; 및
    이동에 따라 상기 측정지점에 위치하도록 배치되는 보조검출부;
    를 포함하는 원자로의 고정식 노내계측기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정지점은 상, 하 방향으로 따라 복수 개가 설정되고,
    상기 주검출부는 상기 측정지점에 대응되도록 배치되며,
    상기 보조검출부는 상기 주 검출부의 상, 하 양 끝단 중 적어도 하나에 배치되는 원자로의 고정식 노내계측기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 측정 지점은 제1간격으로 이격되어 설치되고,
    상기 보조검출부는 상기 주검출부에서 제1간격으로 이격되어 설치되는 원자로의 고정식 노내계측기.
  4. 원자로의 핵연료 집합체의 내부에 위치하며, 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하도록 상기 측정지점에 대응하여 배치되는 주검출부 및 이동에 따라 상기 측정지점에 위치하도록 배치되는 보조검출부를 포함하는 노내계측기를 이용한 원자로의 중성자검출방법에 있어서,
    상기 주검출부로 설정된 측정지점의 중성자출력을 검출하는 제1검출단계;
    상기 보조검출부가 상기 측정지점에 위치하도록 상기 노내계측기를 이동하는 노내계측기 이동단계; 및
    상기 보조검출부로 설정된 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 제2검출단계;
    를 포함하는 원자로의 고정식 노내계측기를 이용한 중성자 검출방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조검출부는 상기 주검출부의 상부에 배치되는 상부 보조검출부 및 상기 주검출부의 하부에 배치되는 하부 보조검출부를 포함하고,
    상기 이동단계는,
    상기 상부 보조검출부를 하부로 이동시키는 제1이동과정 및 하부 보조검출부를 상부로 이동시키는 제2이동과정을 포함하고,
    상기 제2검출단계는 상기 제1이동과정 후, 상부 보조검출부를 통하여 상기 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 과정 및 상기 제2이동과정 후, 하부 보조검출부를 통하여 상기 측정지점의 중성자의 출력을 검출하는 과정을 포함하는 과정을 포함하는 원자로의 고정식 노내계측기를 이용한 중성자 검출방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 측정지점은 복수 개가 설정되고,
    상기 주검출부는 상기 측정지점에 대응하여 복수 개가 구비되며,
    상기 제2검출단계에서 복수 개의 측정지점 중 일부는 주검출부로 검출하고, 나머지는 보조검출부로 검출하는 원자로의 고정식 노내계측기를 이용한 중성자 검출방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0587978A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Toshiba Corp 原子炉出力計測装置
KR20090119163A (ko) * 2008-05-15 2009-11-19 한국전력공사 원자로의 고정형 계측기
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