KR101285479B1 - Steam generator tube on-line leak monitoring and methodology by using ion chromatography in pwr - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An online steam generator tube leakage monitoring method of a light water reactor nuclear power plant using an ion analysis method and a monitoring system are provided to accurately monitor a leakage by analyzing the concentration of Li ions. CONSTITUTION: A sample tank collects and supplies a sample. A sample pump transfers the sample. A pre-filter (25) removes the impurities of the sample. A concentration column (27) concentrates the sample. A suppressor (29) facilitates the detection of ions.

Description

이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 온라인 감시방법 및 감시시스템{Steam Generator Tube On-line Leak Monitoring and Methodology By Using Ion Chromatography in PWR}Steam Generator Tube On-line Leak Monitoring and Methodology By Using Ion Chromatography in PWR}

본 발명은 가압경수로(Pressurized Water Reactor) 원자력발전소 증기발생기(Steam Generator) 세관의 누설 감시방법 및 감시시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬(Li) 이온 분석을 통하여 가압경수로 증기발생기 세관의 열화 및 부식으로 인한 1차측 냉각재의 2차측으로의 누설징후 및 누설량을 실시간으로 정확하게 감시할 수 있는 '이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 온라인 감시방법 및 감시시스템'에 관한 것이다.
The present invention relates to a leak monitoring method and a monitoring system of a pressurized water reactor (Steam Generator) customs. More specifically, the deterioration of the pressurized water reactor steam generator through the lithium (Li) ion analysis and The present invention relates to the 'Online Monitoring Method and Monitoring System for the Leakage of the Steam Generator Steam Generator Customs at the Light-Water Reactor Using Ion Analysis', which can accurately monitor the leakage and leakage of the primary coolant to the secondary side due to corrosion.

미국 전력연구소(EPRI)의 조사결과에 의하면, 전 세계 조사대상 235기의 원자력발전소 중 총 80%에 해당하는 187기의 증기발생기의 세관에서 누설징후가 발견되었으며, 최근 수년간의 운전경험 보고서에 의하면 미국 원자력발전소의 증기발생기 세관의 누설 발생 비율도 평균 20%에 달하고 있다.
According to the US Electric Power Research (EPRI), leak signs were found in the customs of 187 steam generators, which account for 80% of the 235 nuclear power plants surveyed worldwide, and recent years of experience report. The leak rate of steam generator customs at US nuclear power plants also averages 20%.

국내 원자력발전소의 경우, 발전 호기수의 증가와 장기운전에 따른 설비의 경년화로 인해 일부 원자력발전소에서 증기발생기 세관의 누설을 경험한 바 있으며 누설징후도 포착되고 있다. 원자력발전소의 가동시간의 경과에 따라 설비의 노후화도 함께 진행되므로 증기발생기 세관의 누설 발생 가능성이 점차 증대되고 있어 예방차원의 누설감시가 더욱 요구되고 있다. 신속하고 정확한 증기발생기 세관의 누설 감시기술의 개발은 증기발생기의 세관파단사고를 예방할 수 있을 뿐 아니라 증기발생기의 사용기간 연장에 따른 예산절감으로 이어지기 때문에 매우 중요하다.
In the case of domestic nuclear power plants, some nuclear power plants have experienced leakage of steam generator customs due to the increase in the number of generators and the aging of the facilities due to long-term operation. As the operation time of the nuclear power plant is aging, the aging of the facility also progresses, and the possibility of leakage of the steam generator's customs is gradually increasing. Therefore, preventive leakage monitoring is required. The development of rapid and accurate steam generator customs leakage monitoring technology is important because it not only prevents the breakage of steam generators, but also leads to budget savings due to the extended use of steam generators.

원자력발전소 증기발생기 세관의 누설의 한 예로, 지난 1996년 7월 18일 영광원자력발전소 2호기의 증기발생기에서 시간당 0.75ℓ의 냉각재 누설이 감지된 후, 8월 2일 시간당 2.9ℓ로 증가하여 출력을 낮추어 운전하던 중 8월 6일 누설량이 다시 9ℓ로 증가하여 8월 7일에 운전을 정지시키고 정비에 들어간 사례가 있다.
An example of a leak in the steam generator customs of a nuclear power plant, after 0.75ℓ of coolant leakage was detected in the steam generator of Yeonggwang Nuclear Power Plant No. 2 on July 18, 1996, increased to 2.9ℓ per hour on August 2, On August 6, while leaking, the leakage increased to 9 liters again, stopping the operation on August 7, and entering maintenance.

국내 가압경수로 원자력발전소에서 증기발생기 냉각재 누설시 안전상의 운전정지 기준은 시간당 79ℓ이나, 보다 안전한 운전을 위하여 운전정지 기준보다 낮은 시간당 10ℓ 이내로 유지하도록 하고 있다.
In case of leakage of steam generator coolant in the nuclear power plant in Korea, the safety shutdown standard is 79ℓ per hour, but for safer operation, it should be kept within 10ℓ per hour lower than the shutdown standard.

증기발생기 열교환기를 경계로 1차측과 2차측으로 분리되는 가압경수로 원자력발전소에서 1차측 냉각재의 고압조건과 양측의 경계면이 되는 세관의 건전성 결함이 발생될 경우, 증기발생기 세관의 틈새를 통해 방사능을 띤 1차측의 원자로 냉각재가 2차측으로 누설될 가능성이 크다.
Pressurized water reactor that separates steam generator heat exchanger into primary side and secondary side. In nuclear power plant, if high pressure condition of primary side coolant and soundness defects of the customs that are the boundary of both sides occur, it becomes radioactive through the gap of steam generator customs. The reactor coolant on the primary side is likely to leak to the secondary side.

이러한 파단전누설(Leak Before Break)에 대한 감시는 발전소 운전정지 여부를 신속히 결정할 수 있으며, 파단사고를 사전에 예측하는데 유용하게 활용될 수 있기 때문에 파단전누설의 조기감지는 원자력발전의 안전성과 신뢰성에 직결되며 대민 홍보차원에서도 매우 중요한 사항이다.
Since the monitoring of leak before break can be used to quickly determine whether the plant is shut down and can be useful for predicting breakage accidents in advance, the early detection of break before leakage is safe and reliable. It is also very important for public relations.

가압경수로에서 1차측 냉각재의 2차측으로의 누설은 가압경수로 원자력발전소 운전정지의 가장 큰 원인 중의 하나이다. 누설발생은 원자력발전소 주변환경을 방사능으로 오염시킬 뿐 아니라 원자력발전소의 안전성 및 이용율 제고 측면에서도 지대한 영향을 미치기 때문에 조기에 누설을 감시하여 주변환경으로의 전파를 억제하여야 한다.
Leakage of the primary coolant from the pressurized water reactor to the secondary side is one of the biggest causes of shutdown of the nuclear power plant. Leakage not only pollutes the environment around nuclear power plants with radioactivity, but also has a great effect on the safety and utilization of nuclear power plants.

현재 가압경수로 원자력발전소에서 1차측 냉각재의 증기발생기 세관을 통한 2차측으로의 누설여부 및 누설량 감시를 위하여 16N을 이용하여 누설을 감시하는 방법을 사용하고 있으며, 보조 감시기술로는 증기발생기 취출계통의 시료 중 3H를 분석하거나 복수기 방출기체 유로(Condenser off-gas flow system)에 설치된 방사선 감시기를 이용해 누설 유무를 감시하고 있다.
And and using 16 N for a leak and whether leakage monitoring of the secondary side through the steam generator tube of the primary coolant in the present pressurized water reactor nuclear power plant using the method of monitoring the leakage, the secondary surveillance art steam generator extraction system 3H in the sample is analyzed or leak monitoring is performed using a radiation monitor installed in the condenser off-gas flow system.

상기 16N을 이용하는 누설감시법은 16N을 누설감시 추적자(Indicator)로 이용하며, 16N은 원자로 냉각재 중에 존재하는 산소(O)의 중성자와의 반응으로 손쉽게 생성된다. 16N은 약 7초의 반감기를 가지고 베타선(β)과 감마선(γ)을 방출하면서 붕괴된다. 누설 측정은 16N이 방사하는 감마선 에너지만을 검출하도록 설정된 NaI형 플라스틱 신틸레이터[Plastic Scintillator] 방사선 검출기를 증기발생기 출구에 설치하여 주증기배관을 통과하는 증기 중의 방사성 핵종(Nuclide) 중에서 16N만을 선별하여 측정하여 누설율을 계산한다.
The leak monitoring method using 16 N uses 16 N as a leak monitoring indicator, and 16 N is easily generated by reaction with neutrons of oxygen (O) present in the reactor coolant. 16 N has a half-life of about 7 seconds and breaks down, releasing beta rays (β) and gamma rays (γ). Leak measurements are screened only 16 N from the NaI-type plastic scintillator [Plastic Scintillator] radionuclides (Nuclide) of the steam through the main steam pipe by installing a radiation detector in the steam generator outlet is configured to detect only the gamma ray energy of 16 N, the radiation Calculate and calculate the leak rate.

측정대상이 되는 16N은 원자로 냉각재를 구성하는 경수, 즉 H2O 중의 산소의 대부분(99.762%)을 차지하는 동위원소인 16O이 중성자와 반응하여 [16O(n,p)16N]이 생성된다. 정상출력 중에는 원자로냉각재 계통 내에서 일정량의 16N이 생성되고 유지되고 있기 때문에 소규모의 누설감시에도 측정감도가 매우 뛰어난 장점을 지니고 있다.
 16 N to be measured is hard water constituting the reactor coolant, i.e., isotope 16 O, which takes up most of the oxygen (99.762%) in H 2 O, reacts with neutrons to form [ 16 O (n, p) 16 N]. Is generated. During positive power has the even small leakage monitoring of the measurement sensitivity is very great advantage because the amount of 16 N is generated and maintained in the reactor coolant system.

반면에, 16N은 에너지가 높아 감지하기는 용이하나 반감기(약 7초)가 매우 짧기 때문에 원자로가 정지되거나 원자로 기동시와 같은 20% 이하의 저출력 운전시에는 중성자 플럭스가 충분히 형성되지 않아 16N의 생성량이 많지 않기 때문에 이러한 경우에는 16N을 이용하는 누설감시가 불가능할 뿐 아니라 2차측으로 빠져나오는 누설량의 계산도 할 수 없게 된다. 또한, 16N을 이용하는 누설감시법은 16N의 짧은 반감기 및 증기발생기의 기하학적 구조로 인하여 누설 부위에 따른 오차도 발생하게 된다.
On the other hand, 16 N are not to detect higher energy facilitates a half-life time (about 7 seconds) due to the very short reactor is stopped or low-power operation of 20% or less, such as during the reactor start-up is not a neutron flux formed sufficiently 16 N In this case, leakage monitoring using 16 N is not possible in this case, and the amount of leakage to the secondary side cannot be calculated. In addition, leakage monitoring method using a 16 N is generated even error due to leaks due to the geometry of 16 N and a short half-life of the steam generator.

일례로 2002년 울진 4호기에서 정기보수를 위한 출력 감발 중 저출력 운전에 따른 16N 누설감시기의 누설감시능력 상실로 증기발생기 세관파열(Steam Generator Tube Rupture, SGTR) 사고가 발생하여 45m3의 냉각수가 유출되는 상황이 발생한 적도 있다.
In one example an accident steam generator tube rupture to leakage monitoring capacity loss of 16 N leakage monitor according to the low output operation of the output gambal for regular maintenance (Steam Generator Tube Rupture, SGTR) occurs sideways, No. 4 2002 and the cooling water of 45m 3 There has been a spill.

불활성 방사성기체(Xe, I, Kr, Ar 등)를 이용하는 누설감시방법은 2차측의 복수기 방출단에 설치한 방사선감시계통(RMS)의 총베타방사선감시기로 감시하나 핵연료를 둘러싸고 있는 피복재의 결함이 증가되면 원자로냉각재계통(RCS) 내의 핵분열 생성원의 불활성 방사성기체의 농도가 증가하게 되고 정상운전 중에는 핵연료 손상율이 거의 제로(0)에 가깝기 때문에 미량의 누설 감시는 물론 실질적 누설감시가 어렵다는 단점이 있다.
Leak monitoring methods using inert radioactive gases (Xe, I, Kr, Ar, etc.) are monitored by total beta radiation monitoring of the radiation monitoring tube (RMS) installed in the discharge stage of the secondary side, but defects in the cladding surrounding the nuclear fuel are observed. Increasing the concentration of inert radioactive gas in the nuclear fission generating source in the reactor coolant system (RCS) increases, and the nuclear fuel damage rate is nearly zero during normal operation. have.

KR 10-0960787 B (원자력발전소 증기발생기의 누설 감지장치 및 방법) 2010. 06. 01.KR 10-0960787 B (Leak detection device and method for steam generator of nuclear power plant) 2010. 06. 01. KR 10-0869074 B (질량분석법을 이용한 중수로 중수누설감시방법 및 장치) 2008. 11. 18.KR 10-0869074 B (Method and device for monitoring heavy water leakage in heavy water reactors using mass spectrometry) 2008. 11. 18.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 정상 운전시는 물론 비정상 운전시와 저출력 운전시에도 누설여부와 누설량을 감시할 수 있을 뿐만 아니라 고감도로 실시간 감시가 가능한 증기발생기 세관의 누설 감시방법 및 감시시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention can monitor whether the leakage and the amount of leakage during normal operation as well as abnormal operation and low output operation, as well as high-sensitivity real-time monitoring of the steam generator customs leakage monitoring method And to provide a surveillance system.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원자로냉각재 중에 상시 일정량 존재하는 Li 이온을 감시, 분석하여 증기발생기 세관의 틈새를 통한 1차측 냉각재의 2차측으로의 누설여부와 누설량을 감시하며, 시료의 채취, 이송, 분석 및 누설량의 계산 등 전 감시과정을 프로그램화하여 누설여부와 누설량을 온라인으로 실시간 감시한다.
In order to achieve the above object, the present invention monitors and analyzes the leakage and amount of leakage to the secondary side of the primary coolant through the gap of the steam generator tubule by monitoring and analyzing Li ions present in a constant amount in the reactor coolant. The entire monitoring process, including sampling, transfer, analysis, and calculation of leakage, is programmed to monitor leakage and leakage online in real time.

본 발명의 감시시스템은 연속적인 시료채취를 위한 시료탱크, 고온의 시료의 온도제어를 위한 냉각장치, 시료의 이송을 위한 시료펌프, 시료 중의 불순물을 제거하기 위한 전처리필터(Pre-Filter), 시료의 이송 촉진을 위한 이동상유체(Eluent,溶離液) 공급부, 시료의 농축을 위한 농축칼럼, 이온분리를 위한 이온분리컬럼, 이동상유체의 전도도를 낮추고 시료의 전도도를 높게 하여 이온의 검출을 용이하게 하는 써프레서(Suppressor) 및 전도도를 검출하는 전도도 검출기(Detector)를 포함한다.
The monitoring system of the present invention includes a sample tank for continuous sampling, a cooling device for temperature control of a high temperature sample, a sample pump for transporting a sample, a pre-filter for removing impurities in a sample, and a sample. Mobile phase fluid supply unit to facilitate the transfer of oil, concentrated column for sample concentration, ion separation column for ion separation, low conductivity of mobile phase fluid and high conductivity of sample to facilitate ion detection A suppressor and a conductivity detector for detecting conductivity are included.

이와 같은 본 발명의 감시시스템은 증기발생기 취출수계통(Steam Generator Blow Down) 또는 강수관(Down-Comer)에 연결되며, 감시시스템을 제어하는 제어컴퓨터를 더 포함할 수 있고, 수질관리시스템 및 발전소감시시스템에 연결될 수 있다.
Such a monitoring system of the present invention is connected to the Steam Generator Blow Down or Down-Comer, may further include a control computer for controlling the monitoring system, water quality management system and power plant It can be connected to a surveillance system.

본 발명은 저출력 운전 및 고온 정지시에는 감시능력이 상실되는 방사능을 이용하는 기존의 누설감시법과는 달리, 원자로 냉각재 중에 늘 일정하게 존재하는 Li 이온의 농도를 분석하여 누설을 감시함으로써 정상운전시 뿐만 아니라 비상정지와 저출력 운전시에도 누설여부 및 누설량을 감시할 수 있는 효과가 있다.
The present invention, unlike the conventional leak monitoring method using the radioactivity that loses the monitoring ability at low power operation and high temperature stop, by monitoring the leakage by analyzing the concentration of Li ions constantly present in the reactor coolant, as well as during normal operation In case of emergency stop and low power operation, it is possible to monitor the leakage status and leakage amount.

또, 본 발명은 누설여부와 누설량을 온라인 실시간으로 감시하고 누설징후를 조기에 감시할 수 있어 증기발생기 세관의 파단사고를 사전에 예방하고 원자로를 안정적으로 운전할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention can monitor the leakage and leakage in real time on-line in real time, and early monitoring of the leakage symptoms can prevent the breakage of the steam generator customs in advance and can operate the reactor stably.

또한, 본 발명은 시료의 채취, 이송, 분석, 누설량의 계산 등 전 감시과정을 프로그램화하여 자동화함으로써 분석인력과 폐기물 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention has the effect of minimizing the analysis personnel and waste generation by programming and automating the entire monitoring process, such as sample collection, transfer, analysis, calculation of leakage.

도 1은 원자력발전소 증기발생기와 본 발명의 감시시스템과의 연결도이고,
도 2는 본 발명의 감시시스템의 구성도이다.
도 3은 표준용액(5, 10, 20, 50, 100ppt)의 이온분석결과이고,
도 4는 표준용액(5, 10, 20, 50, 100ppt)의 검량선이다.
도 5 및 6은 농도가 5ppt인 경우의 이온분석결과 및 분석데이터이고,
도 7 및 8은 농도가 10ppt인 경우의 이온분석결과 및 분석데이터이며,
도 9 및 10은 농도가 20ppt인 경우의 이온분석결과 및 분석데이터이고,
도 11 및 12는 농도가 50ppt인 경우의 이온분석결과 및 분석데이터이며,
도 13 및 14는 농도가 100ppt인 경우의 이온분석결과 및 분석데이터이다.1 is a connection diagram of a nuclear power plant steam generator and the monitoring system of the present invention,
2 is a configuration diagram of the monitoring system of the present invention.
3 is an ion analysis result of the standard solution (5, 10, 20, 50, 100ppt),
4 is a calibration curve for standard solutions (5, 10, 20, 50, 100 ppt).
5 and 6 are ion analysis results and analysis data when the concentration is 5ppt,
7 and 8 are ion analysis results and analysis data when the concentration is 10ppt,
9 and 10 are ion analysis results and analysis data when the concentration is 20ppt,
11 and 12 are ion analysis results and analysis data when the concentration is 50ppt,
13 and 14 are ion analysis results and analysis data when the concentration is 100ppt.

본 발명은 원자로 냉각재 중에 상시 일정량 존재하는 Li 이온을 감시하고 분석하여 가압경수로 원자력발전소의 증기발생기 세관의 틈새를 통한 1차측 냉각재의 2차측으로의 누설여부와 누설량을 감시하며, 시료의 채취, 이송, 분석, 누설량의 계산 등 전 감시과정을 프로그램화하여 자동화함으로써 누설여부와 누설량을 온라인으로 실시간 감시한다.
The present invention monitors and analyzes Li ions present in a constant amount in the reactor coolant to monitor the leakage and the amount of leakage to the secondary side of the primary coolant through the gap of the steam generator tubule of the pressurized water reactor nuclear power plant. The program monitors and monitors leaks and leaks online in real time by programming and automating the entire monitoring process, including analysis and calculation of leaks.

본 발명의 감시시스템은 연속적인 시료채취를 위한 시료탱크, 고온의 시료의 온도제어를 위한 냉각장치, 시료의 이송을 위한 시료펌프, 시료 중의 불순물을 제거하기 위한 전처리필터, 시료의 이송 촉진을 위한 이동상유체 공급부, 시료의 농축을 위한 농축칼럼, 이온분리를 위한 이온분리컬럼, 이동상유체의 전도도를 낮추고 시료의 전도도를 높게 하여 이온의 검출을 용이하게 하는 써프레서, 전도도를 검출하는 전도도 검출기를 포함한다.
The monitoring system of the present invention includes a sample tank for continuous sampling, a cooling device for temperature control of a high temperature sample, a sample pump for transporting a sample, a pretreatment filter for removing impurities in a sample, and a sample for promoting transport of a sample. Mobile phase fluid supply unit, concentration column for concentration of sample, ion separation column for ion separation, suppressor for detecting ion by lowering conductivity of mobile phase fluid and increasing conductivity of sample, conductivity detector for detecting conductivity do.

이와 같은 본 발명의 감시시스템은 증기발생기 취출수계통 또는 강수관에 연결되며, 감시시스템을 제어하는 제어컴퓨터를 더 포함할 수 있고, 수질관리시스템 및 발전소감시시스템에 연결될 수 있다.
Such a monitoring system of the present invention is connected to the steam generator take-out system or precipitation pipe, and may further include a control computer for controlling the monitoring system, it may be connected to the water quality management system and power plant monitoring system.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 감시시스템(20)은 연속적인 시료채취를 위한 시료탱크(21), 고온의 시료의 온도제어를 위한 냉각장치(23), 시료의 이송을 위한 시료펌프(24), 시료 중의 불순물을 제거하기 위한 전처리필터(25), 시료의 이송 촉진을 위한 이동상유체 공급부(26), 시료의 농축을 위한 농축칼럼(27), 이온분리를 위한 이온분리컬럼(28), 이동상유체의 전도도를 낮추고 시료의 전도도를 높게 하여 이온의 검출을 용이하게 하는 써프레서(29), 전도도를 검출하는 전도도 검출기(30)를 포함한다.
The monitoring system 20 of the present invention includes a sample tank 21 for continuous sampling, a cooling device 23 for temperature control of a high temperature sample, a sample pump 24 for transporting a sample, and impurities in a sample. Pretreatment filter 25 for removal, mobile phase fluid supply 26 for promoting the transport of the sample, concentrated column 27 for the concentration of the sample, ion separation column 28 for ion separation, lowering the conductivity of the mobile phase fluid A suppressor 29 for increasing the conductivity of the sample to facilitate the detection of ions and a conductivity detector 30 for detecting the conductivity are included.

이와 같은 본 발명의 감시시스템(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 증기발생기(5) 취출수계통 또는 강수관(12)에 연결되며, 도 2에 도시된 바와 같이 감시시스템(20)을 제어하는 제어컴퓨터(40)를 더 포함할 수 있고, 수질관리시스템(50) 및 발전소감시시스템(60)에 연결될 수 있다.
Such a monitoring system 20 of the present invention is connected to the steam generator 5 withdrawal system or precipitation pipe 12 as shown in Figure 1, and controls the monitoring system 20 as shown in Figure 2 The control computer 40 may further include, and may be connected to the water quality management system 50 and the power plant monitoring system 60.

상기 시료탱크(21)는 연속적인 시료채취를 위한 것으로, 취출수계통 또는 강수관(12)과 유입관로(P1)로 연결되고 시료관로(P2)와 방출수관로(P3)에 연결되며 취출수계통 또는 강수관(12)에서 유입되는 냉각재 시료를 보관한다. 시료탱크(21)에 보관된 시료 중 일부의 시료는 시료펌프(24)에 의하여 시료관로(P2)를 통하여 냉각장치(23)를 거쳐서 전처리필터(25)로 이송된다.
The sample tank 21 is for continuous sampling, is connected to the withdrawal system or precipitation pipe 12 and the inlet pipe (P1) and connected to the sample pipe (P2) and discharge water pipe (P3) Store coolant samples from the system or downcomer 12. Some of the samples stored in the sample tank 21 are transferred by the sample pump 24 to the pretreatment filter 25 through the sample pipe P2 via the cooling device 23.

1차측 냉각재의 방사능 누출을 최소화하기 위하여 시료의 이송은 분당 0.001∼0.1㎖ 정도로 이송되도록 한다. 이를 위하여 시료펌프(24)는 미량펌프(Micro Pump)로 구성하고 시료관로(P2)는 모세관(Capillary Tube)으로 구성한다.
In order to minimize the radiation leakage of the primary coolant, the sample should be transported at 0.001 ~ 0.1ml / min. For this purpose, the sample pump 24 is composed of a micro pump and the sample pipe P2 is composed of a capillary tube.

상기 냉각장치(23)는 취출수계통 또는 강수관(12)에서 유입되는 고온의 시료를 약 40℃ 정도의 온도로 냉각시킬 수 있도록 구성하며, 시료는 냉각장치(23)에 의하여 온도가 제어되어 전처리필터(25)로 이송된다.
The cooling device 23 is configured to cool a high temperature sample introduced from the take-out water system or the precipitation pipe 12 to a temperature of about 40 ℃, the temperature is controlled by the cooling device 23 It is transferred to the pretreatment filter 25.

상기 전처리필터(25)는 시료 중의 불순물을 제거하며, 장기간 사용하면 미세한 오염물질에 의하여 막힐 수 있으며, 그럴 경우에는 막힌 전처리필터(25)를 교환하기 위하여 감시시스템(20)의 작동을 정지해야 하므로 동일 규격의 전처리필터(25)를 병열로 복수로 설치하여 어느 전처리필터(25)가 막힐 경우 자동으로 다음 전처리필터(25)로 시료가 유입되도록 구성한다.
The pretreatment filter 25 removes impurities in the sample, and may be blocked by fine contaminants when used for a long time. In this case, the operation of the monitoring system 20 must be stopped to replace the blocked pretreatment filter 25. A plurality of pretreatment filters 25 of the same standard are installed in parallel so that when a pretreatment filter 25 is blocked, samples are automatically introduced into the next pretreatment filter 25.

상기 이동상유체 공급부(26)는 이동상유체 탱크(261), 이동상유체 중의 용존기체를 제거하기 위한 이동상유체 탈기장치(262), 이동상유체 공급펌프(263) 및 이동상유체관로(P4)로 구성된다.
The mobile fluid supply unit 26 includes a mobile fluid tank 261, a mobile fluid degassing apparatus 262 for removing dissolved gas in the mobile fluid, a mobile fluid supply pump 263, and a mobile fluid flow path P4.

이동상유체는 다른 성분을 자신의 이동방향으로 이동시키는 성질의 유체로, 이동상유체 탱크(261)에 저장되어 있다가 이동상유체 공급펌프(263)의 작동으로 이동상유체관로(P4)를 따라 시료관로(P2)에 공급되어 시료와 혼합된다. 이동상유체 중에 함유되어 있는 용존기체는 이동상유체가 시료에 혼합되기 전에 탈기장치(262)에 의하여 제거된다.
The mobile fluid is a fluid that moves other components in its moving direction. The mobile fluid is stored in the mobile fluid fluid tank 261 and is operated by the mobile fluid supply pump 263. Supplied to P2) and mixed with the sample. The dissolved gas contained in the mobile phase fluid is removed by the degassing apparatus 262 before the mobile phase fluid is mixed with the sample.

상기 농축컬럼(27)은 Li 이온과 같은 양이온을 농축하는 컬럼으로 이온교환수지로 구성되며, 농축비율이 최적의 상태가 될 때까지는 시료를 다음 공정인 이온분리컬럼(28)으로 보내지 않고 배출한다.
The concentration column 27 is a column for concentrating cations such as Li ions, and is composed of ion exchange resins, and the sample is discharged without being sent to the ion separation column 28 which is the next process until the concentration ratio becomes optimal. .

상기 이온분리컬럼(28)은 이동상유체와 혼합되어 유입되는 시료 중의 Li 이온을 분리하는 역할을 하며, 병열로 복수로 설치하여 이온분리컬럼(28)의 교체시에 자동으로 다른 이온분리컬럼(28)으로 시료가 유입되도록 구성한다.
The ion separation column 28 serves to separate Li ions in the sample mixed with the mobile phase fluid and is installed in a plurality in parallel to automatically replace other ion separation columns 28 when the ion separation column 28 is replaced. Configure the sample to flow into

상기 써프레서(29)는 이동상유체의 전도도를 낮추고 시료의 전도도를 높게 하여 Li 이온의 전도도 검출을 용이하게 하는 역할을 하며, 이온교환막, 이온교환수지 및 전극으로 구성하며, 도 2에 도시되어 있는 2 단계의 써프레서(291,292)와 같이 직열로 복수로 설치하는 것이 바람직하다.
The suppressor 29 lowers the conductivity of the mobile phase fluid and increases the conductivity of the sample to facilitate the detection of the conductivity of Li ions. The suppressor 29 is composed of an ion exchange membrane, an ion exchange resin, and an electrode. It is preferable to provide a plurality of lines in series such as the two-stage suppressors 291 and 292.

상기 전도도 검출기(30)는 Li 이온의 전도도를 검출하여 Li 이온의 농도를 ppt(parts per trillion) 수준으로 측정하며, 이와 같이 측정된 Li 이온의 농도 데이터를 상기 제어컴퓨터(40)에서 실시간으로 분석하여 누설여부 및 누설량을 감시한다.
The conductivity detector 30 detects the conductivity of Li ions and measures the concentration of Li ions at the parts per trillion (ppt) level, and analyzes the measured concentration of Li ions in real time in the control computer 40. Monitor for leaks and leaks.

상기 제어컴퓨터(40)는 시료의 채취, 이송, 분석, 누설량 계산 등 전 감시과정을 프로그램화하여 자동으로 제어하는 제어프로그램을 구비하며, 발전소 자체에서 운영하고 있는 수질관리시스템(50) 및 발전소감시시스템(60)과 상호 통신이 가능하도록 구성한다.
The control computer 40 is provided with a control program for automatically controlling the entire monitoring process such as sample collection, transfer, analysis, leakage calculation, and the like, and the water quality management system 50 and power plant monitoring operated by the power plant itself. It is configured to enable mutual communication with the system 60.

한편, 극미량 이온에 대한 감지능력과 분석의 정밀도를 향상시키기 위하여 농축컬럼, 이온분리컬럼 및 써프레서를 추가로 더 설치할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 2 단계의 써프레서(291,292)를 거친 시료를 추가농축컬럼(31)으로 보내서 이온을 재농축한 후, 이동상유체와 함께 추가이온분리컬럼(32)을 통과시켜 시료 중의 Li 이온을 재분리시킨 다음, 2 단계의 추가써프레서(331,332)를 통과시켜서 이동상유체의 전도도를 더욱 낮추고 시료의 전도도를 더욱 높게 하여 전도도 검출기(30)에서 Li 이온의 농도를 측정한다. 이와 같은 시료의 추가처리는 시료 중의 Li 이온의 농도 및 발전소의 운전상황 등에 따라 탄력적으로 운용한다.
On the other hand, in order to improve the detection ability and analysis accuracy of the trace ions can be further installed a concentrated column, ion separation column and suppressor. That is, as shown in FIG. 2, the samples passed through the two-level suppressor 291 and 292 are sent to the additional concentration column 31 to reconcentrate the ions, and then passed through the additional ion separation column 32 together with the mobile phase fluid. The Li ions in the sample are re-separated, and then passed through two additional suppressors 331 and 332 to further reduce the conductivity of the mobile phase fluid and increase the conductivity of the sample to measure the concentration of Li ions in the conductivity detector 30. Such further processing of the sample is flexibly operated according to the concentration of Li ions in the sample and the operating conditions of the power plant.

다음에 본 발명의 누설감시방법에 대하여 설명한다.Next, the leak monitoring method of the present invention will be described.

증기발생기(5) 취출수계통 또는 강수관(12)에서 시료탱크(21)로 냉각재 시료가 유입되면 시료탱크(21)에 임시 보관된다. 시료펌프(24)가 작동되면 시료탱크(21)의 시료의 일부가 냉각장치(23)를 거쳐 지속적으로 전처리필터(25)로 이송된다. 이 때 고온의 시료는 냉각장치(23)에 의하여 약 40℃ 정도의 온도로 냉각되어 전처리필터(25)로 이송된다.
When the coolant sample flows into the sample tank 21 from the steam generator 5 withdrawal system or precipitation pipe 12, it is temporarily stored in the sample tank 21. When the sample pump 24 is operated, a portion of the sample in the sample tank 21 is continuously transferred to the pretreatment filter 25 through the cooling device 23. At this time, the high temperature sample is cooled to a temperature of about 40 ° C. by the cooling device 23 and is transferred to the pretreatment filter 25.

이렇게 전처리필터(25)로 이송되는 시료의 유량은 0.001~0.1㎖/min 정도의 극미량이 이송되도록 한다. 한편, 시료탱크(21)가 상수위에 도달하면 방출펌프(22)가 작동되어 하한수위가 될 때까지 냉각재 시료를 취출수계통 또는 강수관(12)으로 방출한다.
In this way, the flow rate of the sample transferred to the pretreatment filter 25 is such that a very small amount of about 0.001 ~ 0.1ml / min. On the other hand, when the sample tank 21 reaches the constant water level, the discharge pump 22 is operated to discharge the coolant sample into the take-out water system or the downcomer 12 until it reaches the lower limit level.

전처리필터(25)에 도달한 시료는 전처리필터(25)를 통과하면서 시료 중에 포함된 입자성 불순물이 제거된다. 전처리필터(25)를 장기간 사용하여 미세한 오염물질에 의하여 전처리필터(25)가 막힐 경우에는 압력차 신호를 받아 시료가 다음 전처리필터(25)로 유입되도록 자동유로변경 모드로 구성한다.
The sample reaching the pretreatment filter 25 passes through the pretreatment filter 25 to remove particulate impurities contained in the sample. When the pretreatment filter 25 is clogged by fine contaminants by using the pretreatment filter 25 for a long time, the automatic passage change mode is configured to receive a pressure difference signal so that the sample flows into the next pretreatment filter 25.

이렇게 자동유로변경 모드로 구성하면 운전원의 개입을 최소화하고 전처리필터(25)의 교체를 위하여 감시시스템(20)을 정지시킬 필요가 없기 때문에 감시의 안정성이 향상되고 사용된 전처리필터(25)는 시간의 구애를 받지 않고 적정한 시점에서 교체할 수 있게 된다.
In this configuration, the automatic channel change mode minimizes the operator's intervention and does not require stopping the monitoring system 20 for the replacement of the pretreatment filter 25. Thus, the stability of the monitoring is improved and the pretreatment filter 25 used is timed. It can be replaced at the right time without any concern.

전처리필터(25)에서 불순물이 제거된 시료는 농축컬럼(27)으로 이송된다. 농축컬럼(27)은 Li 이온과 같은 양이온을 교환할 수 있는 이온교환수지로 구성되어 있어 시료 중의 Li 이온이 분석하는데 충분한 양이 되도록 농축시키며, 농축컬럼(27)에서 잡히지 않는 음이온들은 이 단계에서 배출된다.
The sample from which impurities have been removed from the pretreatment filter 25 is transferred to the concentration column 27. The enrichment column 27 is composed of ion exchange resins capable of exchanging cations such as Li ions, so that the Li ions in the sample are concentrated to a sufficient amount for analysis. Anions which are not caught in the enrichment column 27 are Discharged.

농축이 완료되면 로터리밸브(미도시)가 열리고 이동상유체 공급부(26)로부터 이동상유체가 농축컬럼(27)으로 유입되어 시료와 혼합된다. 이동상유체는 분석하고자 하는 성분들을 이온분리컬럼(28)으로 이동시키는 역할을 하며 이동상유체 탱크(261)에 저장되어 있다가 이동상유체 공급펌프(263)에 의하여 이동상유체관로(P4)를 따라 이동상유체 탈기장치(262)를 거쳐서 시료관로(P2)에 공급되어 시료와 혼합된다. 이렇게 공급되는 이동상유체는 이동상유체 탈기장치(262)를 통과하면서 용존기체가 제거된 후 시료관로(P2)로 공급된다.
When the concentration is completed, a rotary valve (not shown) is opened and the mobile phase fluid is introduced into the concentration column 27 from the mobile fluid supply unit 26 and mixed with the sample. The mobile phase fluid serves to move the components to be analyzed to the ion separation column 28 and is stored in the mobile phase fluid tank 261 and then moved along the mobile phase fluid line P4 by the mobile phase fluid supply pump 263. It is supplied to the sample pipe line P2 via the deaerator 262 and mixed with the sample. The mobile fluid thus supplied passes through the mobile fluid degassing apparatus 262 and is then supplied to the sample pipe P2 after the dissolved gas is removed.

이와 같이, 이동상유체와 혼합된 시료는 0.001~0.1㎖/min의 유량으로 이온분리컬럼(28)으로 이송된다. 이온분리컬럼(28)은 이동상유체와 혼합되어 유입되는 시료 중의 Li 이온을 분리시킨다. 이온분리컬럼(28)이 복수로 설치되어 있어 이온분리컬럼(28)의 교체시에는 자동으로 다른 이온분리컬럼(28)으로 시료가 유입된다.
As such, the sample mixed with the mobile phase fluid is transferred to the ion separation column 28 at a flow rate of 0.001 to 0.1 ml / min. The ion separation column 28 separates Li ions in the sample mixed with the mobile phase fluid. Since a plurality of ion separation columns 28 are installed, the sample is automatically introduced into another ion separation column 28 when the ion separation column 28 is replaced.

이온분리컬럼(28)을 통과한 시료는 써프레서(29)로 유입되어 이동상유체의 전도도는 낮추어지고 시료의 전도도는 높아져서 Li 이온의 검출이 용이하게 된다. 써프레서(29)는 이온교환막, 이온교환수지 및 전극으로 구성하며 분석하고자 하는 이온의 반대 이온을 수소이온(H+) 또는 수산화이온(OH-)로 대체시켜 이동상유체의 이온과 결합하여 물(H2O)로 변환시킴으로써 이동상유체의 전도도를 낮추어 준다.
The sample passing through the ion separation column 28 flows into the suppressor 29 to lower the conductivity of the mobile phase fluid and to increase the conductivity of the sample, thereby facilitating detection of Li ions. Surf suppressor 29 is the counter ion of the ion to be configured, and analyzed by ion-exchange membranes, ion-exchange resin and electrode hydrogen ion (H +) or hydroxide ions (OH -) water in combination with the ions of the mobile phase fluid was replaced with ( H 2 O) lowers the conductivity of the mobile phase fluid.

이와 같이, 써프레서(29)를 통과한 시료는 전도도를 측정하는 전도도 검출기(30)로 유입된다. 전도도 검출기(30)에서는 최고점(peak)이 나타나는 시간대를 통해 이온의 성분을 확인하며, 전도도는 각 이온의 농도에 비례하므로 각 최고점에서의 면적을 이용해서 Li 이온의 농도를 계산한다.
As such, the sample passing through the suppressor 29 flows into the conductivity detector 30 that measures the conductivity. In the conductivity detector 30, the components of the ions are identified through the time period when the peak appears, and since the conductivity is proportional to the concentration of each ion, the concentration of Li ions is calculated using the area at each peak.

제어컴퓨터(40)에 탑재된 제어프로그램에서 동일 시료에 대한 측정 횟수를 설정할 수 있으며 통상적으로 동일 시료에 대해 10회 이상 측정한 값의 평균을 시료의 농도값으로 취한다.
In the control program mounted on the control computer 40, the number of measurements for the same sample can be set. Usually, the average of the values measured 10 or more times for the same sample is taken as the concentration value of the sample.

그런데, 10회 이상의 측정에도 불구하고 측정값의 변동이 있을 경우에는 추가로 설치되어 있는 추가농축컬럼(31), 추가이온분리컬럼(32) 및 추가써프레서(33)를 사용하여 시료를 추가로 처리한 후에 전도도 검출기(30)로 유입시킨다.
By the way, if there is a change in the measured value in spite of 10 or more measurements, the sample may be additionally added using an additional concentrated column 31, an additional ion separation column 32, and an additional suppressor 33. After processing, it is introduced into the conductivity detector 30.

즉, 2 단계의 써프레서(291,292)를 거친 시료를 추가농축컬럼(31)으로 보내서 이온을 재농축한 후 이동상유체와 함께 추가이온분리컬럼(32)을 통과시켜 시료 중의 Li 이온을 재분리시킨 다음 2 단계의 추가써프레서(331,332)를 통과시켜서 이동상유체의 전도도를 더욱 낮추고 시료의 전도도를 더욱 높게 한 후 전도도 검출기(30)에서 Li 이온의 농도를 측정한다. 이와 같은 시료의 추가처리는 시료 중의 Li농도 및 발전소의 운전상황 등에 따라 탄력적으로 운용한다.
In other words, the samples passed through the two-suppressor (291, 292) is sent to the additional concentration column 31 to reconcentrate the ions and then passed through the additional ion separation column 32 with the mobile phase fluid to separate the Li ions in the sample Next, the additional two suppressors 331 and 332 are passed through to further lower the conductivity of the mobile phase fluid and to further increase the conductivity of the sample, and then measure the concentration of Li ions in the conductivity detector 30. Such further processing of the sample is flexibly operated according to the Li concentration in the sample and the operating conditions of the power plant.

일정한 농도의 간격으로 제조된 표준용액의 전도도를 측정하여 검량선을 미리 작성한 후 시료 중의 Li 이온의 전도도를 측정하여 미리 작성된 검량선에 의해 ppt 수준의 농도를 계산하며, 이와 같이 측정된 Li 이온의 농도 데이터를 제어컴퓨터(40)에서 실시간으로 분석하여 누설여부 및 누설량을 감시한다.
Prepare the calibration curve in advance by measuring the conductivity of the standard solution prepared at regular intervals, and then measure the conductivity of Li ions in the sample and calculate the ppt level concentration using the calibration curve prepared in advance. Is analyzed in real time in the control computer 40 to monitor the leakage and leakage.

누설량은 다음 수식을 사용하여 계산한다.Leakage is calculated using the following formula.

Figure 112012105163632-pat00001
Figure 112012105163632-pat00001

여기서 here

A : 누설 증기발생기 취출수 또는 강수관 취출수의 Li 이온 농도(ppt)A: Li ion concentration (ppt) of leaked steam generator extraction water or precipitation pipe extraction water

B : 원자로 냉각재의 Li 이온 농도(ppt)B: Li ion concentration of the reactor coolant (ppt)

C : 누설 증기발생기 취출수량 또는 강수관 취출수량(m3/hr)C: Withdrawal amount of leakage steam generator or withdrawal of downcomer (m 3 / hr)

D : 누설 증기발생기 내에 있는 2차측 물의 부피(m3)D: Volume of secondary water in leaking steam generator (m 3 )

δ : 계통 표면에서의 흡착 또는 하이드아웃을 고려한 상수δ: Constant considering adsorption or hideout at the system surface

단, 증기발생기의 물의 부피는 증기발생기 수위변화에 따른 체적 변화곡선에서 구하고, 증기발생기 취출수량 또는 강수관 취출수량은 일정한 것으로 간주한다.
However, the volume of water in the steam generator is obtained from the volume change curve according to the steam generator level change, and the amount of steam generator withdrawal or the amount of precipitation pipe is regarded as constant.

[분석사례][Example of analysis]

상기한 본 발명의 감시시스템으로 용액 중의 Li 이온 농도를 분석하였다. 기존의 16N을 이용한 누설감시방법에서 누설을 감지할 수 있는 범위는 약 1.89~18.9ℓ/d(Liter per Day)로, 이온분석법을 이용하여 동일한 수준의 누설량을 감시하기 위해서는 극미량의 이온분석이 가능하여야 한다.
The above-described monitoring system of the present invention analyzed the Li ion concentration in the solution. To a range that can detect the leakage in the leakage monitoring method using the conventional 16 N, about 1.89 ~ 18.9ℓ / d (Liter per Day), by using the ion assay to monitor the same level of air leakage is very small amount of ion analysis It should be possible.

즉, 경수로 원자력발전소의 증기발생기에서 1차측의 Li 이온의 농도는 통상적으로 2.2ppm 수준이며, 2차측의 체적은 약 60m3으로, 16N 누설감시방식의 최소 누설감지량인 1.89 ℓ/d 정도로 2차측으로 누설된다면 2차측에서의 Li 이온의 농도는 69ppt를 나타내게 된다.
That is, the concentration of Li ions on the primary side in the steam generator of the light water reactor nuclear power plant is usually 2.2 ppm, and the volume on the secondary side is about 60 m 3 , which is about 1.89 ℓ / d, which is the minimum leakage detection amount of the 16 N leakage monitoring method. If leakage to the secondary side, the concentration of Li ions on the secondary side is 69ppt.

따라서, 수 ppt ~ 수십 ppt 수준의 극미량의 이온분석이 수행되어야 효과적인 누설감시가 가능하며, 수 ppt 수준의 이온분석이 이루어질 경우에는 더 낮은 수준의 감시가 가능하게 된다.
Therefore, only a small amount of ion analysis of several ppt to several tens of ppt can be used for effective leakage monitoring, and a lower level of monitoring can be achieved if ion analysis of several ppt levels is performed.

농도계산을 위한 검량선의 작성을 위하여 Li 이온의 농도가 각각 5, 10, 20, 50, 100 ppt인 표준용액을 제조하여 전도도를 측정한 후 검량선을 작성하였다. 분석결과와 검량선은 각각 도 3 및 도 4와 같다. 또한, 상기 각 농도의 시료를 연속적으로 주입하면서 10회씩 측정하여 분석값의 재현성을 확인하였으며, 그 결과는 도 5 내지 도 14와 같다.
In order to prepare a calibration curve for concentration calculation, a standard solution with Li ion concentrations of 5, 10, 20, 50, and 100 ppt was prepared, and the calibration curve was prepared after measuring conductivity. The analysis results and the calibration curve are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. In addition, the reproducibility of the analytical value was confirmed by measuring 10 times while continuously injecting the sample of each concentration, the results are as shown in Figs.

제어컴퓨터에 탑재되는 제어프로그램에는 감시시스템의 온도센서, 수위센서, 유량계, 압력계 등의 신호를 받아 펌프 및 밸브와 같은 부품들의 작동을 제어하는 기능과 전도도검출기에서 측정된 시료의 전도도를 기준으로 최고점의 면적을 계산하여 검량선과 비교하여 ppt수준으로 농도를 계산하는 기능이 포함되고 계산된 이온농도를 기준으로 증기발생기 2차측의 수량 등과 비교하여 상기 수식에 의해 누설량 및 누설률을 계산하는 기능이 포함되어 있다. 이와 같은 제어프로그램에 의하여 고감도 기능을 유지하면서 증기발생기 세관의 누설 여부와 누설량을 온라인상에서 실시간으로 감시할 수 있다.
The control program installed in the control computer has a function of controlling the operation of components such as pumps and valves by receiving signals from the temperature sensor, water level sensor, flow meter and pressure gauge of the monitoring system, and the highest point based on the conductivity of the sample measured by the conductivity detector. It includes the function of calculating the concentration at the ppt level by calculating the area of the sensor and comparing it with the calibration curve, and comparing the quantity of the secondary side of the steam generator with the calculated ion concentration, and calculating the leakage amount and the leak rate by the above formula. It is. By such a control program, it is possible to monitor in real time on-line whether or not the leakage of the steam generator customs, while maintaining a high sensitivity function.

제어컴퓨터는 이렇게 수집된 데이터를 저장 및 관리하고, Li 이온의 농도 및 누설율과 같은 분석정보를 원자력발전소의 수질관리시스템에 제공하며, 수질관리시스템에서는 관련 정보를 다시 발전소감시시스템으로 전송함과 동시에 이상이 발생한 경우에는 Web 또는 Mobile로 담당자에게 자동으로 통보하는 Smart 기능을 지니며, 관리자는 이러한 전송정보를 바탕으로 증기발생기 누설에 따른 필요한 조치를 취한다.
The control computer stores and manages the collected data and provides analysis information such as Li ion concentration and leak rate to the nuclear power plant water quality management system. The water quality management system transmits the relevant information back to the plant monitoring system. At the same time, it has a smart function that automatically notifies the person in charge by web or mobile in case of abnormality and the manager takes necessary measures according to the steam generator leakage based on this transmission information.

위와 같이, 본 발명은 원자로 출력 20% 이하에서는 감시능력이 상실되는 방사능을 이용한 기존의 누설감시법과는 달리 저출력 운전 및 고온 정지시에도 누설을 감시할 수 있는 기술로, 원자로 냉각재 중에 일정량 존재하는 Li 이온을 추적자로 선정하여 온라인상에서 감시, 분석함으로써 정상운전시 뿐만 아니라 저출력 운전시에도 누설여부 및 누설량을 감시할 수 있다.
As described above, the present invention is a technology capable of monitoring leakage even at low power operation and high temperature stop, unlike the existing leak monitoring method using radiation, in which the monitoring ability is lost at the reactor output of 20% or less. By selecting ions as a tracer and monitoring and analyzing on-line, leakage and leakage can be monitored not only during normal operation but also during low power operation.

또, 본 발명은 시료의 채취, 이송, 분석, 누설량 계산 등 전 감시과정을 프로그램화하여 자동으로 운전함으로써 누설 여부와 누설량을 온라인 실시간으로 고감도로 감시할 수 있고 분석인력과 폐기물 발생을 최소화할 수 있다.
In addition, the present invention can program and automatically monitor the entire monitoring process, such as sampling, transfer, analysis, and calculation of leakage, so that leakage and leakage can be monitored with high sensitivity in real time online, and analysis personnel and waste generation can be minimized. have.

이상에서 실시 예를 토대로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능하다. 따라서 위의 기재 내용에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 아니한다.
While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but is capable of various changes and modifications within the technical scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited by the above description.

또한, 본 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에 기재된 도면부호는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 참고로 부기한 것으로, 본 발명은 도면상의 형태로 한정되지 아니한다.
Further, the detailed description of the present invention and the reference numerals in the claims are provided for ease of understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the drawings.

본 발명은 가압경수로 원자력발전소의 증기발생기의 누설 감시방법 및 감시시스템으로 널리 사용될 수 있다.
The present invention can be widely used as a leak monitoring method and a monitoring system of a steam generator of a pressurized water reactor nuclear power plant.

1: 노심 2: 반응로
3: 가압기 4: 원자로냉각재계통
5: 증기발생기 6: 원자로냉각재펌프
7: 격납건물 8: 스로틀 밸브
9: 발전기 10: 복수기
11: 급수펌프 12: 취출수계통 또는 강수관
20: 감시시스템 21: 시료탱크
22: 방출펌프 23: 냉각장치
24: 시료펌프 25: 전처리필터
26: 이동상유체 공급부 261: 이동상유체 탱크
262: 이동상유체 탈기장치 263: 이동상유체 공급펌프
264: 추가이동상유체 공급펌프 27: 농축컬럼
28: 이온분리컬럼 29,291,292: 써프레서
30: 전도도 검출기 31: 추가농축컬럼
32: 추가이온분리컬럼 33,331,332: 추가써프레서
P1: 유입관로 P2: 시료관로
P3: 방출수관로 P4: 이동상유체관로
40: 제어컴퓨터 50: 수질관리시스템
60: 발전소감시시스템1: core 2: reactor
3: pressurizer 4: reactor coolant system
5: Steam generator 6: Reactor coolant pump
7: containment 8: throttle valve
9: generator 10: avenger
11: feed water pump 12: withdrawal system or precipitation pipe
20: monitoring system 21: sample tank
22: discharge pump 23: cooling device
24: sample pump 25: pretreatment filter
26: mobile bed fluid supply section 261: mobile bed fluid tank
262: mobile bed fluid degassing device 263: mobile bed fluid supply pump
264: additional mobile phase fluid supply pump 27: concentrated column
28: ion separation column 29,291,292: suppressor
30: conductivity detector 31: additional concentrated column
32: additional ion separation column 33,331,332: additional suppressor
P1: Inlet Pipeline P2: Sample Pipeline
P3: discharge water pipe P4: mobile phase fluid pipe
40: control computer 50: water quality management system
60: power plant monitoring system

Claims (7)

경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시시스템에 있어서,
연속적인 시료채취 및 공급을 위하여 취출수계통 또는 강수관(12)에 유입관로(P1)로 연결되고 시료관로(P2)와 방출수관로(P3)에 연결된 시료탱크(21),
시료의 이송을 위하여 상기 시료탱크(21)와 전처리필터(25) 사이의 상기 시료관로(P2)에 설치된 시료펌프(24),
시료 중의 불순물을 제거하기 위하여 상기 시료펌프(24)와 농축컬럼(27) 사이의 상기 시료관로(P2)에 설치된 전처리필터(25),
시료의 이송 촉진을 위하여 상기 전처리필터(25)와 상기 농축컬럼(27) 사이의 상기 시료관로(P2)에 연결시킨 이동상유체 공급부(26),
시료의 농축을 위하여 상기 이동상유체 공급부(26)와 이온분리컬럼(28) 사이의 상기 시료관로(P2)에 설치된 농축컬럼(27),
이온분리를 위하여 상기 농축컬럼(27)과 써프레서(29) 사이의 상기 시료관로(P2)에 설치된 이온분리컬럼(28),
이동상유체의 전도도를 낮추고 시료의 전도도를 높게 하여 이온의 검출을 용이하게 하기 위하여 상기 이온분리컬럼(28)과 전도도 검출기(30) 사이의 상기 시료관로(P2)에 설치된 써프레서(29) 및
전도도 검출을 위하여 상기 써프레서(29) 이후의 상기 시료관로(P2)상에 설치된 상기 전도도 검출기(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시시스템
In the Leakage Monitoring System of Light Generator Nuclear Power Plant Steam Generator Customs,
A sample tank 21 connected to the intake pipe P1 to the withdrawal system or the precipitation pipe 12 for continuous sampling and supply, and connected to the sample pipe P2 and the discharge water pipe P3;
A sample pump 24 installed in the sample conduit P2 between the sample tank 21 and the pretreatment filter 25 to transfer the sample;
A pretreatment filter 25 installed in the sample conduit P2 between the sample pump 24 and the concentration column 27 to remove impurities in the sample;
Mobile phase fluid supply unit 26 connected to the sample pipe (P2) between the pretreatment filter 25 and the concentrated column 27 to facilitate the transfer of the sample,
Concentrated column 27 installed in the sample pipe (P2) between the mobile phase fluid supply 26 and the ion separation column 28 for the concentration of the sample,
Ion separation column 28 installed in the sample pipe (P2) between the concentration column 27 and the suppressor 29 for ion separation,
A suppressor 29 installed in the sample pipe P2 between the ion separation column 28 and the conductivity detector 30 to lower the conductivity of the mobile phase fluid and increase the conductivity of the sample to facilitate ion detection.
Leakage monitoring system of a light water reactor nuclear power plant steam generator using ion analysis characterized in that it comprises the conductivity detector 30 installed on the sample pipe (P2) after the suppressor 29 for conductivity detection
제1항에 있어서,
상기 시료펌프(24)를 미량펌프(Micro Pump)로 구성하고,
시료관로(P2)를 모세관(Capillary Tube)으로 구성한 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시시스템
The method of claim 1,
The sample pump 24 is composed of a micro pump,
Leakage monitoring system for the light generator steam generator pipe of a light water reactor using ion analysis characterized in that the sample pipe (P2) is composed of a capillary tube
제1항에 있어서,
극미량 이온에 대한 감지능력과 분석의 정밀도 향상을 위한 시료의 추가처리가 가능하도록 추가농축컬럼(31), 추가이온분리컬럼(32) 및 추가써프레서(33)를 상기 써프레서(29)와 상기 전도도 검출기(30) 사이의 상기 시료관로(P2)에 연결시킨 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시시스템
The method of claim 1,
The additional enrichment column 31, the additional ion separation column 32, and the additional suppressor 33 may be provided to the suppressor 29 and the receiver to enable further processing of a sample for improving the detection ability of the trace ions and the accuracy of the analysis. Leakage monitoring system for light water reactor nuclear power plant steam generator using ion analysis, characterized in that connected to the sample pipe (P2) between the conductivity detector 30
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제어컴퓨터(40)가 추가되고,
상기 제어컴퓨터(40)에 시료의 채취, 이송, 분석, 누설량 계산 등 전 감시과정을 프로그램화하여 자동으로 제어하는 제어프로그램이 구비되어,
누설여부와 누설량을 온라인 실시간으로 감시하고 누설징후를 조기에 감시할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시시스템
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Control computer 40 is added,
The control computer 40 is provided with a control program for automatically controlling the entire monitoring process such as sample collection, transfer, analysis, leakage calculation, etc.,
Leak monitoring system for light generators of steam generators in light water reactors using ion analysis, which can monitor leakage and leakage on-line in real time and monitor leakage signs early
제4항에 있어서,
상기 제어컴퓨터(40)가 발전소 자체에서 운영하는 수질관리시스템(50) 및 발전소감시시스템(60)과 상호 통신이 가능하도록 구성되어,
ppt 수준으로 분석된 Li 이온의 농도로 계산된 누설량 값을 상기 수질관리시스템(50) 및 발전소감시시스템(60)으로 송출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시시스템
5. The method of claim 4,
The control computer 40 is configured to enable mutual communication with the water quality management system 50 and the power plant monitoring system 60 that is operated by the power plant itself,
It is possible to send the leakage value calculated by the concentration of Li ions analyzed at the ppt level to the water quality management system 50 and the power plant monitoring system 60. Leakage Monitoring System
경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시방법에 있어서,
원자로 냉각재 중에 상시 일정량 존재하는 Li 이온을 감시하고 분석하여 1차측 냉각재의 증기발생기 세관을 통한 2차측으로의 누설여부와 누설량을 감시하며,
제어컴퓨터(40)에 시료의 채취, 이송, 분석, 누설량 계산을 포함하는 전 감시과정을 프로그램화하여 자동으로 제어하는 제어프로그램을 구비하여 1차측 냉각재의 2차측으로의 누설여부 및 누설량을 온라인상에서 실시간으로 감시하는 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시방법
In the leakage monitoring method of the light generator nuclear power plant steam generator,
By monitoring and analyzing Li ions that are present in a certain amount in the reactor coolant, the leakage of the primary coolant to the secondary side through the steam generator tubules and the amount of leakage are monitored.
The control computer 40 is equipped with a control program that automatically controls the entire monitoring process including sampling, transfer, analysis, and leakage calculation of the sample and automatically controls the leakage and leakage of the primary coolant to the secondary. Leakage monitoring method of the steam generator customs at the light water reactor nuclear power plant using ion analysis
제6항에 있어서,
상기 누설량의 계산은 다음 수식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 이온분석법을 이용한 경수로 원자력발전소 증기발생기 세관의 누설 감시방법
Figure 112012105163632-pat00002

여기서
A : 누설 증기발생기 취출수 또는 강수관 취출수의 Li 이온 농도(ppt)
B : 원자로 냉각재의 Li 이온 농도(ppt)
C : 누설 증기발생기 취출수량 또는 강수관 취출수량(m3/hr)
D : 누설 증기발생기 내에 있는 2차측 물의 부피(m3)
δ : 계통 표면에서의 흡착 또는 하이드아웃을 고려한 상수
단, 증기발생기의 물의 부피는 증기발생기 수위변화에 따른 체적 변화곡선에서 구하고, 증기발생기 취출수량 또는 강수관 취출수량은 일정한 것으로 간주한다.The method according to claim 6,
Leakage monitoring method of the light generator steam generator customs using light ion reactor method characterized in that the calculation of the leakage amount is calculated using the following equation
Figure 112012105163632-pat00002

here
A: Li ion concentration (ppt) of leaked steam generator extraction water or precipitation pipe extraction water
B: Li ion concentration of the reactor coolant (ppt)
C: Withdrawal amount of leakage steam generator or withdrawal of downcomer (m 3 / hr)
D: Volume of secondary water in leaking steam generator (m 3 )
δ: Constant considering adsorption or hideout at the system surface
However, the volume of water in the steam generator is obtained from the volume change curve according to the steam generator level change, and the amount of steam generator withdrawal or the amount of precipitation pipe is regarded as constant.
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