KR101604306B1 - 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소 등 방사선 환경을 조성하는 격납 건물에 설치되어 내, 외부로 통하는 모든 전기기기의 케이블을 방사선 유출없이 관통시킴에 있어 각 관통 지점에서 감지수단을 구비하고 상기 감지수단에서 계측되는 계측신호를 분석함으로써 방사능 유출 여부를 판단하며 이를 원격지에서 실시간으로 모니터링할 수 있는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하는 공간을 제공하며 상기 공간으로 복수의 케이블이 밀봉 상태를 유지하며 관통되도록 구성되며, 상기 밀봉 상태를 감시하기 위한 계측신호를 생성하는 감시수단을 포함하는 하나 이상의 전기 관통구 집합체; 상기 전기 관통구 집합체로부터 생성된 상기 계측신호를 수집하는 데이터 로거; 및 상기 데이터 로거에서 수집된 계측신호를 실시간으로 수신 및 저장하며, 수신된 계측신호를 분석하여 방사능 격납 건물의 방사능 유출 여부를 판단하고 이를 모니터링하는 관제 서버;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템{Radioactivity leak monitoring system for radioactivity containment building}

본 발명은 원자력 발전소 등 방사선 환경을 조성하는 격납 건물에 설치되어 내, 외부로 통하는 모든 전기기기의 케이블을 방사선 유출없이 관통시킴에 있어 각 관통 지점에서 감지수단을 구비하고 상기 감지수단에서 계측되는 계측신호를 분석함으로써 방사능 유출 여부를 판단하며 이를 원격지에서 실시간으로 모니터링할 수 있는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소 등 방사선 환경을 조성하는 격납 시설 또는 격납 건물에는 다양한 전력기기의 전원 공급, 계측기 등의 제어 또는 신호 전달을 위한 케이블이 연결되어야 하는 바, 격납 시설 또는 격납 건물 내, 외부로 방사능의 유출없이 상기 케이블이 관통될 수 있어야 한다.

이러한 요구 조건을 만족시킬 수 있도록 원자력 발전소 등에서는 밀봉 상태를 유지하면서 복수의 케이블 묶음을 관통시킬 수 있도록 설계된 전기 관통구 집합체(EPA ; Electrical Penetration Assembly)을 상기 원자력 발전소 등의 내, 외부 경계벽에 설치하여 운영하였다.

상기 전기 관통구 집합체는 원자력 발전소 내 전원, 제어, 계측기의 회로 등을 위한 핵심 도관기기라 할 수 있으며 원자로 내 주요 기능의 구동에 있어 매우 중요한 요소로 전기 관통구 집합체의 밀봉상태는 원자로 격납 건물의 압력 경계 건전성을 유지할 수 있을 정도로 강해야 하고 고온 및 방사능에 저항성이 매우 높으며 노화되지 않는 재질들로 구성되어야 한다.

뿐만 아니라 전기 관통구 집합체는 케이블을 건물 내, 외부로 관통시킴에 있어 방사선 유출을 차폐하도록 하며 압력 경계를 유지하는 한편 LOCA(Loss-Of-Coolant Accident;냉각제상실사고) 시에도 건전성 및 안전성이 확보되어야 하는 등 구조적으로 높은 신뢰성이 요구된다.

이러한 전기 관통구 집합체의 종래 기술로는 대한민국 등록특허 제0451938호에 개시된바 있다.

구체적으로 상기 종래 기술에 따른 전기 관통구 집합체는 원자로의 콘크리트벽에 장착되어 중간전압의 전력을 공급하기 위한 중간전압용 전선조립체와 저압용 전력을 공급하기 위한 저압용 전선조립체용 도관을 실린더튜브 내부에 각각 구비하고, 양단부에 전, 후면판을 실린더 튜브로 용착하여 형성된 밀폐용기를 통하여 구성되는 전기관통부 집합체에 있어서, 상기 중간전압용 전선조립체는 연선케이블을 적용하고 양측 단말부는 단선으로 압착 조립하되, 양단부는 절연 폴리머 부싱을 적용하여 밀봉하고 이의 단말부를 다수의 캡과 복수의 패럴로 밀봉하여서, 상기 밀폐용기의 내부에 충진되는 질소가스의 일정압력 유지기능을 갖고, 가스누설감시시스템으로 감지하도록 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 상기 종래 기술의 전기 관통구 집합체를 살펴보면 내부에 적용되는 도선을 검증되고 신뢰성이 입증된 절연재를 적용한 연선케이블을 적용하고, 외부로 노출되어 현장용 케이블과 접속되는 일부분만을 단선도선으로 적용하여 폴리머 재료의 부싱 내부에서 접속, 압착되는 구조로 하여 냉각재 펌프모터가 기동시에 발생하는 열적영향에 의한 도선의 신장을 흡수하도록 구성되는 바, 이는 도선 자체의 외형 변형을 방지함으로써 상호 접속 지점에서의 방사능 유출을 방지하고자 하는 것이다.

즉 상기 종래 기술의 전기 관통구 집합체의 경우 열적영향에 의한 도선의 신장, 수축에 적응하도록 설계된 것으로, 전선조립체의 접속 지점에서의 방사능 유출 감지에는 유리할 수 있으나 각각의 전선조립체 내부에서의 미세 균열 또는 케이블의 유격 등으로 발생할 수 있는 방사능 유출에 대해서는 즉각적으로 감지할 수 있는 수단이 부재한 문제점이 있다.

뿐만 아니라 종래 전기 관통구 집합체에서는 질소 가스를 충진하고 충진된 질소 가스의 압력을 감지하기 위한 구성으로서 압력계를 제시하고 있으나 통상의 압력계의 경우 계측 정보가 압력계 자체에서 인디케이터(indicator)에 의해 표시됨으로 관리자가 직접 전기 관통구 집합체가 설치된 장소로 이동하여 계측 정보를 기록하는 형식으로 상태를 확인 가능하여 번거로움이 있으며 이러한 이유로 상시 감시가 아닌 정기인 감시를 통해서만 밀봉 상태를 확인해야 하는 바, 시설 운용 측면에 있어서 비효율적이며 실시간 감지를 수행하지 못하므로 방사능 유출에 있어 즉각적인 대처가 곤란한 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제0451938호(2004.10.12)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 전기 관통구 집합체에 센서 네트워크를 구축하여 전기 관통구 집합체의 실시간 밀봉 상태를 원격지에서 감시할 수 있도록 하여 효율적인 운용이 가능하며 방사능 유출을 신속하게 감지 및 대처할 수 있는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 전기 관통구 집합체의 구조적 개선을 통하여 메인 플레이트와 케이블 접속 모듈의 공극 간의 방사능 유출은 물론 각각의 케이블 접속 모듈들에 대한 방사능 유출을 신속 및 정확하게 감지할 수 있는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템은 방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하는 공간을 제공하며 상기 공간으로 복수의 케이블이 밀봉 상태를 유지하며 관통되도록 구성되며, 상기 밀봉 상태를 감시하기 위한 계측신호를 생성하는 감시수단을 포함하는 하나 이상의 전기 관통구 집합체; 상기 전기 관통구 집합체로부터 생성된 상기 계측신호를 수집하는 데이터 로거; 및 상기 데이터 로거에서 수집된 계측신호를 실시간으로 수신 및 저장하며, 수신된 계측신호를 분석하여 방사능 격납 건물의 방사능 유출 여부를 판단하고 이를 모니터링하는 관제 서버;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로서, 상기 관제 서버는, 상기 데이터 로거로부터 계측신호를 수신하기 위한 송수신부; 상기 송수신부에서 수신된 계측신호를 전달받고 계측신호에 대한 신호처리를 수행하는 신호처리부; 상기 신호처리부에서 처리된 계측신호를 기설정된 기준값과 비교 분석하여 상기 전기 관통구 집합체의 방사능 유출 여부를 판단하는 비교분석부; 및 상기 비교분석부의 결과에 따라 선택적으로 알림 경보를 출력하는 경보출력부;를 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 전기 관통구 집합체는 방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하도록 설치되는 원통형의 금속관; 상기 금속관의 일단에 체결되며, 상기 금속관의 내부공간과 연통하도록 관통 형성되는 복수의 통공과 각각의 통공에 의해 형성되는 공간을 상호 연결하기 위한 유체 공유라인 및 상기 유체 공유라인과 연통하는 유체 공급라인을 포함하는 메인 플레이트; 상기 통공을 관통하도록 설치되되 통공의 내주연과 접하는 그 외주연에는 기밀패킹이 부착되며, 그 내부에 차폐공간을 형성하고 양 단부 각각에는 전기기기 또는 전력기기의 케이블이 접속되도록 구성되는 하나 이상의 접속구가 노출되는 하나 이상의 케이블 접속 모듈; 및 상기 유체 공급라인으로 일정량의 압축 질소가스를 공급하며 공급된 질소가스의 변화량을 계측하는 가스유출 계측 모듈;을 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 금속관의 내부 공간에서 상기 메인 플레이트와 일정 간격을 따라 나란히 결합되며 상기 케이블 접속 모듈에 의해 접속된 케이블을 상기 내부 공간에서 고정 및 지지하는 하나 이상의 서포트 플레이트;를 더 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 유체 공유라인은 상기 메인 플레이트의 내부에서 일 통공의 외주연으로부터 인접하는 타 통공의 외주연을 상호 연통하는 유체관을 포함하며, 상기 유체관은 중심부로부터 각각의 통공을 향하여 일정 각도를 갖도록 절곡된 것일 수 있다.

또한 상기 유체관은 중심부와 인접한 제 1단부로부터 상기 통공과 인접한 제 2단부로 갈수록 그 직경이 좁아지도록 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 케이블 접속 모듈은 그 일단의 외주연에 상기 통공의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 메인 플레이트의 일측면과 접하는 플랜지가 결합되며, 상기 메인 플레이트의 일측면에 체결되어 상기 케이블 접속 모듈의 플랜지를 메인 플레이트의 일측면 방향으로 가압하는 하나 이상의 가압 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 케이블 접속 모듈은 양 단부에 각각 노출된 접속구를 상기 차폐공간에서 상호 연결하는 전도체와, 상기 차폐공간에서 상기 전도체의 일측과 타측을 각각 둘러싸도록 구성되는 한 쌍의 차폐재 및 상기 한 쌍의 차폐재 사이의 차폐공간과 상기 통공을 연통하도록 그 외주면에 하나 이상 관통 형성되는 유입공을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템은 전기 관통구 집합체에 센서 네트워크를 구축하여 전기 관통구 집합체의 실시간 밀봉 상태를 원격지에서 감시할 수 있도록 하여 관리 및 유지 보수 등의 효율적인 운용이 가능하며 방사능 유출을 신속하게 감지 및 대처할 수 있는 이점이 있다.

뿐만 아니라 전기 관통구 집합체는 각각의 통공을 상호 연통함에 더하여 통공에 삽입 설치된 각 케이블 접속 모듈의 내부를 연통시킴으로써 메인 플레이트와 케이블 접속 모듈의 공극 간의 방사능 유출은 물론 각각의 케이블 접속 모듈들에 대한 방사능 유출을 신속 및 정확하게 감지할 수 있는 이점이 있다.

또한 통공 간을 연통하기 위한 유체관의 구조를 개선함으로써 통공과 케이블 접속 모듈의 공극 간의 미세한 물리적 변화에도 즉각적인 유체 이동으로 질소 가스의 압력 강하가 이루어지도록 함으로써 보다 신뢰성 있는 방사능 유출 감지를 도모할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제 서버의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 방사능 격납 건물에 있어 전기 관통구 집합체의 적용 예를 개념적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 관통구 집합체의 구성을 나타내는 측단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 관통구 집합체의 구성을 나타내는 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 접속 모듈의 구성을 나타내는 측단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 플레이트의 구성을 나타내는 정면도.
도 8은 도 7의 A-A 측단면도.
도 9는 도 7의 B-B 측단면도.

이하에서는 본 발명에 따른 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템의 양호한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명의 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상 구비되는 전기 관통구 집합체(10)와, 상기 전기 관통구 집합체(10)로부터 생성된 상기 계측신호를 수집하는 데이터 로거(20) 및 상기 데이터 로거(20)에서 수집된 계측신호를 기반으로 방사능 격납 건물의 방사능 유출 여부를 판단하는 관제서버(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전기 관통구 집합체(10)는 방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하는 공간을 제공하며 상기 공간으로 복수의 케이블이 밀봉 상태를 유지하면서 관통되도록 구성될 수 있다.

여기서 상기 전기 관통구 집합체(10)는 상기 공간에 대한 밀봉 상태를 감시하기 위한 감시수단을 포함할 수 있다.

일 예로 상기 전기 관통구 집합체(10)는 압축 질소 가스를 각 구성 간 접속 부위 등에 충진하고, 충진된 질소 가스의 압력 변화량을 통해 밀봉 상태를 감시할 수 있다. 이 경우 상기 감시수단은 충진된 질소 가스의 압력을 계측하도록 하는 압력계일 수 있다.

이때 상기 압력계는 디지털 신호 형태의 계측 신호를 출력하는 디지털 압력 센서(510)를 적용하는 것이 바람직하며, 이러한 디지털 압력 센서(510)의 적용으로 정보의 명확한 전달과 신호 처리가 유리해질 수 있으며, 특히 원격지의 관제 서버(30)로 잡음없이 데이터를 전송할 수 있게 된다.

그리고 상기 압력센서(510)는 계측 신호와 함께 해당 압력센서의 고유 식별 코드를 함께 생성하도록 하며, 계측 신호에 상기 식별코드를 믹싱하여 상기 관제 서버(30)로 전송될 수 있도록 함으로써 계측 신호를 수신하게 되는 관제 서버(30)에서는 수신된 신호에 포함된 식별코드를 통해 압력센서(510)는 물론 해당 압력센서(510)가 담당하는 전기 관통구 집합체(10)를 식별할 수 있도록 한다.

상기 데이터 로거(20)는 적어도 하나 이상의 압력센서(510)와 유선 또는 무선 통신망을 통해 상호 데이터 통신하여 각각의 압력센서(510)로부터 생성된 상기 계측 신호를 실시간으로 수집하고 이를 상기 관제 서버(30)로 전달할 수 있다.

상기 데이터 로거(20)는 도면에 도시된 바 없으나 상기 압력센서(510)는 물론 이하에서 설명하는 원격지의 관제 서버(30)와 유선 또는 무선 통신을 지원하는 통신모듈이 내재될 수 있다.

예를 들면 상기 통신 모듈은 전용선 및 xDSL과 같은 유선을 연결하는 시리얼 모듈(UART) 및 랜 포트를 포함할 수 있으며 CDMA 모뎀 및 TRS 모뎀과 같은 무선을 연결하는 시리얼 모듈을 포함할 수 있다.

상기 관제 서버(30)는 상기 데이터 로거(20)에서 수집된 계측신호를 실시간으로 수신 및 저장하며, 수신된 계측신호를 분석하여 방사능 격납 건물의 방사능 유출 여부를 판단하고 이를 모니터링할 수 있다.

일 실시 예에 따른 상기 관제 서버(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 송수신부(31), 신호처리부(32), 비교분석부(33) 및 경보출력부(34)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 송수신부(31)는 상기 데이터 로거(20)로부터 계측신호를 수신하거나 관제 서버(30)에서 생성되는 제어신호 등을 상기 전기 관통구 집합체(10) 등으로 송신하도록 한다.

그리고 상기 신호처리부(32)는 상기 송수신부(31)를 통해 수신된 계측신호를 전달받고 계측신호에 대한 신호처리를 수행할 수 있다. 예를 들면 상기 신호처리부(32)는 수신된 상기 계측신호에 대하여 미약한 신호를 증폭함과 더불어 주파수 대역에 맞는 신호로 필터링 등을 수행할 수 있다.

그리고 상기 신호처리부(32)는 앞서 설명한 계측 신호에 대한 증폭 및 필터링 과정을 수행한 후, 비교 분석부(33)의 분석 과정에서 요구되는 DC 전압레벨로 변환하는 과정을 더 수행할 수 있다.

한편 상기 비교분석부(33)는 상기 신호처리부(32)에서 처리된 계측신호를 기설정된 기준값과 비교 분석하여 상기 전기 관통구 집합체(10)의 밀봉 상태와 방사능 유출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면 상기 비교분석부(33)는 전기 관통구 집합체(10)에 충진된 질소 가스의 최초 압력값을 기준값으로 설정할 수 있으며 상기 계측신호에 의해 현재 계측된 질소 가스 압력값을 비교 분석할 수 있으며 미세한 압력 변화에도 전기 관통구 집합체(10)의 방사능 유출로 판단할 수 있다.

이때 상기 관제 서버(30)는 상기 비교분석부(33)에서 제시되는 기준값의 설정은 물론 관리자의 모니터링 환경 등을 설정하기 위한 설정부(35)를 더 포함할 수 있으며, 상기 기준값은 상기 설정부(35)에 의해 선택적으로 설정될 수 있다.

상기 경보출력부(34)는 상기 비교분석부(33)의 결과에 따라 선택적으로 알림 경보를 출력하는 것으로, 이렇게 출력된 경보 신호는 스피커 또는 경광등 등을 통해 가시적 또는 청각적으로 관리자에게 알릴 수 있다.

여기서 상기 설정부(35)는 상기 기준값에 대하여 단계적인 설정을 할 수 있으며, 각 단계별 설정값에 따라 상기 비교분석부(33)는 각 설정값에 따라 각각의 분석 결과를 도출하게 되고, 상기 경보출력부(34) 역시 비교분석부(33)에 의해 도출된 각각의 결과에 대하여 단계적인 알림 경보가 출력될 수 있도록 하는 바, 예를 들면 각 단계별로 주의, 경보, 비상 등의 단계적인 알람 경보가 출력할 수 있도록 함이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 관제 서버(30)는 상기 비교분석부(33)의 결과 예를 들면 충진된 질소 가스의 압력 변화량을 통해 전기 관통구 집합체(10)에 대한 전반적인 밀봉 상태를 실시간 감시할 수 있으며 결과적으로 밀봉 상태에 의한 방사능 유출을 판단할 수 있게 되는 것이다.

한편 상기 관제 서버(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 디스플레이(50)와 데이터베이스(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 디스플레이(50)는 상기 관제 서버(30)와 연동되어 관리자의 요구에 따라 상기 관제 서버(30)에서 처리되는 처리 결과 예를 들면 전기 관통구 집합체(10)에 충진된 질소 가스의 실시간 계측 정보 및 방사능 유출 상태 등을 모니터링할 수 있도록 한다.

상기 데이터베이스(40)는 상기 관제 서버(30)로 전송되는 각 압력센서(510)의 계측 정보는 물론 관제 서버(30)에서 처리되는 처리 결과 등을 저장한다. 이때 상기 관제 서버(30)는 데이터베이스(40)에 저장된 정보들을 일단위, 주단위 등으로 통계화하여 전기 관통구 집합체(10)의 유지 보수 시기 등을 판단하기 위한 기초 정보로 활용할 수 있도록 한다.

한편 본 발명에 있어 상기 전기 관통구 집합체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 원자력 발전소 등 방사선 환경을 조성하는 격납 시설 또는 격납 건물에 설치되어 그 내, 외부로 통하는 모든 전기기기 또는 전력기기의 케이블을 방사선 유출없이 관통시킬 수 있도록 하는 것이다.

이러한 전기 관통구 집합체(10)는 신호전달, 제어 및 전력 케이블 등 다양한 케이블류를 격납 시설 또는 격납 건물의 내, 외부로 관통시킴에 있어 방사선 유출을 차폐하도록 하며 압력 경계를 유지하는 한편 LOCA(Loss-Of-Coolant Accident;냉각제상실사고) 시에도 건전성 및 안전성이 확보되어야 하는 등 구조적으로 높은 신뢰성이 요구된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 건물의 내, 외부에서 케이블을 직접적으로 연결하기 위해 구비되는 케이블 접속 모듈(400)과의 접속 지점은 물론 각각의 케이블 접속 모듈(400) 자체에 대한 방사능 유출을 신속하고 정확하게 감지할 수 있도록 전기 관통구 집합체(10)의 차폐 구조를 개선함으로써 전기 관통구 집합체(10)의 구조적 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한다.

구체적으로 본 실시 예에 따른 전기 관통구 집합체(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하도록 설치되는 원통형의 금속관(200)과 상기 금속관(200)의 일단에 체결되는 메인 플레이트(300)와 상기 메인 플레이트(300)에 삽입 설치되며 건물 내, 외부에서 각각 케이블이 접속되도록 하는 케이블 접속 모듈(400) 및 상기 메인 플레이트(300)와 케이블 접속 모듈(400) 간 또는 케이블 접속 모듈(400) 자체의 미세 공간에 따른 방사능 유출을 감지하도록 하는 가스유출 계측 모듈(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 금속관(200)은 케이블이 통과하는 공간을 제공한다. 이때 상기 금속관(200)은 관통된 건물 내벽에 대한 하중을 안정적으로 지지하기 위하여 고강도 금속 재질이 사용될 수 있으며 건물 내부의 방사능이 외부로 유출되지 않도록 관통된 벽면(100)과의 이격없이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 메인 플레이트(300)는 상기 금속관(200)의 일단에 체결되는 것으로 메인 플레이트(300)는 물론 상기 금속관(200)을 벽면(100)에 고정하기 위한 플랜지로서의 역할을 수행한다. 예를 들면 상기 메인 플레이트(300)는 상기 금속관(200)의 직경보다 큰 직경을 가지며 그 테두리 부위에는 일정 간격을 따라 결합공(350)을 형성하여 이를 통해 벽면(100)에 볼트 체결될 수 있다.

그리고 상기 메인 플레이트(300)는 하나 이상의 케이블 접속 모듈(400)이 삽입 설치될 수 있도록 금속관(200)의 내부공간(210)과 연통하는 복수의 통공(310)이 관통 형성되어 있다. 이때 상기 통공(310)의 직경은 상기 케이블 접속 모듈(400)의 외경과 대응하여 끼움 결합될 수 있으며 통공(310)의 갯수 역시 케이블 접속 모듈(400)의 수에 따라 결정될 수 있음은 당연하다.

또한 상기 메인 플레이트(300)는 각각의 통공(310)에 의해 형성되는 공간을 상호 연결하기 위한 유체 공유라인(320) 및 상기 유체 공유라인(320)과 연통하여 압축 질소가스를 전달하기 위한 유체 공급라인(330)을 포함한다.

이러한 유체 공유라인(320) 및 유체 공급라인(330)에는 이하에서 설명하는 가스유출 계측 모듈로부터 공급되는 질소 가스가 유입될 수 있으며, 추후 각 통공(310)과 통공(310)에 체결된 케이블 접속 모듈(400) 간의 공극(340)으로 유입되는 압축 질소 가스의 변화량 즉 질소 가스의 압력강하 감지를 통해 방사능 유출의 확인할 수 있게 된다.

상기 케이블 접속 모듈(400)은 앞서 설명한 바와 같이 상기 통공(310)을 관통하도록 설치되는데, 통공(310)의 내주연과 접하는 그 외주연에 기밀패킹(410)이 부착되어 상기 통공(310)에 끼움 결합 시 기밀하게 밀착되어 고정될 수 있도록 하며, 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같이 통공(310)과 통공(310)에 체결된 케이블 접속 모듈(400) 간의 일정한 공극(340)이 형성될 수 있도록 상기 공극(340)을 중심으로 좌/우 한 쌍이 상호 이격되게 구성될 수 있다.

상기 기밀패킹(410) 또한 방사능 환경에 충분히 저항할 수 있음은 물론 높은 온도와 압력에 대하여 내성이 있는 재질이 사용됨은 당연하다.

상기 케이블 접속 모듈(400)은 그 내부에 차폐공간(420)을 형성하고 양 단부 각각에는 전기기기 또는 전력기기의 케이블이 접속되도록 구성되는 하나 이상의 접속구(430)가 노출되게 구성될 수 있다.

이러한 케이블 접속 모듈(400)은 사용 목적 내지 케이블의 종류에 따라 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 그에 따라 상기 접속구(430)의 형상 및 구조 역시 선택적으로 구성될 수 있다.

또한 상기 케이블 접속 모듈(400)의 양 단부는 커넥터 형태의 체결 구조를 가질 수 있으며, 건물 내, 외부로부터 연결되는 케이블 역시 상기 케이블 접속 모듈(400)과 접속되는 측 단부가 커넥터 형태로 구성되어야 한다.

상기 케이블 접속 모듈(400)은 그 일단 즉 도면 상으로 건물의 외부측에 해당되는 단부의 외주연에 상기 통공(310)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지면서 상기 메인 플레이트(300)의 일측면과 접하는 플랜지(440)가 결합될 수 있다.

그리고 상기 케이블 접속 모듈(400)의 플랜지(440)와의 접합면인 상기 메인 플레이트(300)의 일측면에는 상기 케이블 접속 모듈(400)의 플랜지(440)를 메인 플레이트(300)의 일측면 방향으로 가압 및 밀착시키도록 체결되는 하나 이상의 가압 스토퍼(700)를 더 포함할 수 있다.

상기 가스유출 계측 모듈은 상기 유체 공유라인(320) 및 유체 공급라인(330)으로 일정량의 압축 질소가스를 공급하며 공급된 질소가스의 변화량을 계측하도록 한다.

도면에 도시된 바 없으나 상기 가스유출 계측 모듈은 상기 메인 플레이트(300)로 공급된 압축 질소 가스의 변화량을 계측하기 위한 압력계와 질소 가스 유입을 제어하는 밸브 및 상기 밸브와 연결되어 질소 가스를 공급 및 수용하는 가스 탱크 등 부가 시설을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 관통구 집합체(10)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 금속관(200)의 내부공간(210)에서 상기 메인 플레이트(300)와 일정 간격을 따라 나란히 결합되며 상기 케이블 접속 모듈(400)에 의해 접속된 케이블을 상기 내부공간(210)에서 고정 및 지지하는 하나 이상의 서포트 플레이트(600)를 더 포함할 수 있다.

이때 상기 접속된 케이블은 도면에서 단일 케이블로 도시하고 있으나 이에 한정되지 않으며 복수의 케이블이 하나의 군을 이룬 케이블 다발로 구성될 수 있음은 당연하다.

한편 도 6에 도시된 바와 같이 상기 케이블 접속 모듈(400)은 양 단부에 각각 노출된 접속구(430)를 상기 차폐공간(420)에서 상호 연결하는 전도체(450)와, 상기 차폐공간(420)에서 상기 전도체(450)의 일측과 타측을 각각 둘러싸도록 구성되는 한 쌍의 차폐재(460) 및 상기 한 쌍의 차폐재(460) 사이의 차폐공간(420)과 상기 통공(310)을 연통하도록 그 외주면에 하나 이상 관통 형성되는 유입공(470)을 포함할 수 있다.

여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 차폐재(460)는 유리 대 금속 밀봉 기술(GTMS ; Glass to Metal Seal)이 적용된 차폐재(460)일 수 있다.

상기 유리 대 금속 밀봉 기술에 따른 차폐재(460)는 유리보다 열 팽창계수가 높은 메탈 하우징을 외부에 사용하여 냉각 과정에서 하우징을 유리 표면에 단단하게 밀착시키도록 구성된 것으로, 유리를 메탈 하우징에 직접적으로 밀봉함으로써 기계적 충격, 고압 및 냉열 시험에 회복성이 높은 견고한 압축 밀봉이 도모할 수 있다.

또한 유리 대 금속 밀봉 기술이 적용된 차폐재(460)는 무기질이며 화학적으로 불활성인 유리 밀봉은 노화되지 않고 부식 가능성이 높은 매개체에 저항성 또한 높기 때문에 정기적인 유지 및 보수가 필요 없어 운영 측면에서도 효율적이며 뛰어난 경제성도 확보할 수 있는 특징이 있어 방사능 유출을 방지하기 위한 소재로 적합하다.

이처럼 상기 케이블 접속 모듈(400)은 상술한 물성을 갖는 차폐재(460)를 사용함으로써 소재에 의한 차폐 성능을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라 상기 한 쌍의 차폐재(460)에 의해 양 단부의 각 접속구(430)가 형성된 공간을 내부의 차폐공간(420)으로부터 분리할 수 있게 되고, 상기 유입공(470)은 상기 내부 중심부에 형성된 차폐공간(420)과 앞서 설명한 통공(310)과의 공극(340) 간을 연통시켜 상기 공극(340)으로 유입된 압축 질소 가스가 상기 차폐공간(420)으로도 유입되도록 함으로써 각 케이블 접속 모듈(400)의 차폐공간(420) 즉 상기 차폐재(460)에 의한 밀실 상태를 더 감시할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 실시 예에서는 통공(310)과 케이블 접속 모듈(400) 간의 밀실 상태뿐만 아니라 각각의 케이블 접속 모듈(400)에 대한 방사능 유출 상태를 더 감시할 수 있게 되는 바, 결과적으로 전기 관통구 집합체(10)에 대한 구조적 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편 본 실시 예에 따른 전기 관통구 집합체(10)는 상기 유체 공유라인(320)의 구조적 특징에 의해 통공(310) 또는 케이블 접속 모듈(400)의 미세 균열이나 압축 또는 신장 등 자체 변형에서 질소 가스의 유체 이동 변화가 보다 신속하고 민감하게 반응하도록 함으로써 방사능 유출을 조기에 감시할 수 있도록 한다.

구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 상기 유체 공유라인(320)은 상기 메인 플레이트(300)의 내부에서 일 통공(310)의 외주연으로부터 인접하는 타 통공(310)의 외주연을 상호 연통하는 유체관(321)을 포함한다.

그리고 상기 유체관(321)은 그 중심부로부터 각각의 통공(310)을 향하여 일정 각도를 갖도록 절곡됨으로써 유체관(321) 중심부에 정체된 압축 질소 가스가 바깥 방향 즉 통공(310)과 케이블 접속 모듈(400) 간 공극(340) 방향으로의 유체 이동이 유리해질 수 있도록 하며, 특히 상기 유체관(321)은 중심부와 인접한 제 1단부(R1)로부터 상기 통공(310)과 인접한 제 2단부(R2)로 갈수록 그 직경이 좁아지도록 구성되어 직경이 좁은 제 2단부(R2)로 유체 이동이 빠르게 이루어지도록 함으로써 상기 공극(340)은 물론 각 케이블 접속 모듈(400) 내의 차폐공간(420)의 미세한 물리적 변화에 압축 질소 가스가 즉각적으로 반응할 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

10 : 전기 관통구 집합체 20 : 데이터 로거
30 : 관제 서버
100 : 벽면 200 : 금속관
210 : 내부공간 300 : 메인 플레이트
310 : 통공 320 : 유체 공유라인
330 : 유체 공급라인 400 : 케이블 접속 모듈
410 : 기밀 패킹 420 : 차폐공간
430 : 접속구 440 : 플랜지
460 : 차폐재 470 : 유입공
600 : 서포트 플레이트 700 : 가압 스토퍼

Claims (8)

1. 방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하는 공간을 제공하며 상기 공간으로 복수의 케이블이 밀봉 상태를 유지하며 관통되도록 구성되며, 상기 밀봉 상태를 감시하기 위한 계측신호를 생성하는 감시수단을 포함하는 하나 이상의 전기 관통구 집합체;
   상기 전기 관통구 집합체로부터 생성된 상기 계측신호를 수집하는 데이터 로거; 및
   상기 데이터 로거에서 수집된 계측신호를 실시간으로 수신 및 저장하며, 수신된 계측신호를 분석하여 방사능 격납 건물의 방사능 유출 여부를 판단하고 이를 모니터링하는 관제 서버;를 포함하되,
   상기 전기 관통구 집합체는,
   방사능 격납 건물의 내, 외부를 관통하도록 설치되는 원통형의 금속관;
   상기 금속관의 일단에 체결되며, 상기 금속관의 내부공간과 연통하도록 관통 형성되는 복수의 통공과 각각의 통공에 의해 형성되는 공간을 상호 연결하기 위한 유체 공유라인 및 상기 유체 공유라인과 연통하는 유체 공급라인을 포함하는 메인 플레이트;
   상기 통공을 관통하도록 설치되되 통공의 내주연과 접하는 그 외주연에는 기밀패킹이 부착되며, 그 내부에 차폐공간을 형성하고 양 단부 각각에는 전기기기 또는 전력기기의 케이블이 접속되도록 구성되는 하나 이상의 접속구가 노출되는 하나 이상의 케이블 접속 모듈; 및
   상기 유체 공급라인으로 일정량의 압축 질소가스를 공급하며 공급된 질소가스의 변화량을 계측하는 가스유출 계측 모듈;을 포함하며,
   상기 케이블 접속 모듈은,
   양 단부에 각각 노출된 접속구를 상기 차폐공간에서 상호 연결하는 전도체와, 상기 차폐공간에서 상기 전도체의 일측과 타측을 각각 둘러싸도록 구성되는 한 쌍의 차폐재 및 상기 한 쌍의 차폐재 사이의 차폐공간과 상기 통공을 연통하도록 그 외주면에 하나 이상 관통 형성되는 유입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 관제 서버는,
   상기 데이터 로거로부터 계측신호를 수신하기 위한 송수신부;
   상기 송수신부에서 수신된 계측신호를 전달받고 계측신호에 대한 신호처리를 수행하는 신호처리부;
   상기 신호처리부에서 처리된 계측신호를 기설정된 기준값과 비교 분석하여 상기 전기 관통구 집합체의 방사능 유출 여부를 판단하는 비교분석부; 및
   상기 비교분석부의 결과에 따라 선택적으로 알림 경보를 출력하는 경보출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 금속관의 내부 공간에서 상기 메인 플레이트와 일정 간격을 따라 나란히 결합되며 상기 케이블 접속 모듈에 의해 접속된 케이블을 상기 내부 공간에서 고정 및 지지하는 하나 이상의 서포트 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유체 공유라인은 상기 메인 플레이트의 내부에서 일 통공의 외주연으로부터 인접하는 타 통공의 외주연을 상호 연통하는 유체관을 포함하며,
   상기 유체관은 중심부로부터 각각의 통공을 향하여 일정 각도를 갖도록 절곡된 것을 특징으로 하는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 유체관은 중심부와 인접한 제 1단부로부터 상기 통공과 인접한 제 2단부로 갈수록 그 직경이 좁아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 케이블 접속 모듈은 그 일단의 외주연에 상기 통공의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 메인 플레이트의 일측면과 접하는 플랜지가 결합되며,
   상기 메인 플레이트의 일측면에 체결되어 상기 케이블 접속 모듈의 플랜지를 메인 플레이트의 일측면 방향으로 가압하는 하나 이상의 가압 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사능 격납 건물의 방사능 유출 모니터링 시스템.
8. 삭제

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