KR101620630B1 - Loading monitoring system for spent nuclear fuel and method thereof - Google Patents
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Abstract
방사선에 노출되어 상기 방사선을 광으로 전환하여 전달하는 광섬유; 상기 광섬유를 통해 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 전기신호를 생성하는 광센서; 및 전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 서버를 포함하며, 상기 서버는, 바스켓 단위로 저장되는 사용후 핵연료에 있어서, 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 개수에 따라 달라지는 기준 그래프가 저장되는 기준 그래프 저장부; 상기 광센서에서 생성된 전기신호를 방사선 세기 그래프로 변환하여 상기 기준그래프와 비교하는 비교부; 및 상기 비교부에서 비교한 수치를 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 연산부;를 포함하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템을 제공한다.An optical fiber that is exposed to radiation and converts the radiation into light and transmits the light; An optical sensor for converting the light transmitted through the optical fiber into an electric signal to generate an electric signal; And a server for calculating storage information of the spent nuclear fuel by calculating the electric signal by using a radiation intensity graph, wherein the server is a server for storing spent fuel in a basket unit, A reference graph storing unit storing a reference graph which varies according to the number of the reference graph; A comparator for converting the electrical signal generated by the optical sensor into a radiation intensity graph and comparing the electrical signal with the reference graph; And an arithmetic unit operable to calculate a comparison value in the comparison unit to determine storage information of the spent nuclear fuel.
Description
본 발명은 사용후 핵연료 적재 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유를 이용하여 사용후 핵연료의 적재 진행 과정 및 적재 완료 상황을 확인할 수 있는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and a method for diagnosing a spent nuclear fuel loading, and more particularly, to a system and a method for diagnosing a spent nuclear fuel loading using an optical fiber to check the progress of loading and completion of loading of spent nuclear fuel.
최근 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 원자력 발전에 대한 관심도 증가하고 있다. 그러나 원자력 발전 과정에서 필연적으로 생산되는 사용후 핵연료의 위험성으로 인하여 사후 관리가 문제되어 왔다. 사용후 핵연료는 인체에 치명적인 물질로서 조금만 노출되어도 인체의 생명에 위협적이며, 환경을 크게 오염시키므로 이에 대한 철저한 관리 감독이 요구된다.As interest in energy has increased recently, interest in nuclear power generation is increasing. However, due to the danger of spent fuel inevitably produced in nuclear power generation process, post management has been a problem. Spent fuel is a lethal substance in the human body. Even if it is exposed only a little, it threatens the life of the human body and greatly pollutes the environment. Therefore, thorough management supervision is required.
도 1은 사용후 핵연료를 저장하는 저장고를 나타낸 일예이다. 상기 저장고(10)는 사용후 핵연료(20)가 저장되는 저장실린더(40)를 40개 저장할 수 있다. 각각의 저장실린더(40)는 10개의 사용후 핵연료 바스켓(30)을 수용할 수 있다. 이러한 저장고(10)는 사용후 핵연료(20)를 포함하는 바스켓(30)이 저장실린더(40)에 저장되면 바로 상기 저장실린더(40)의 반입 입구를 밀봉하여 반출을 금지하는 방법이 사용되었다. 따라서 바스켓(30)을 한번 저장실린더(40)에 저장한 후에 단순 방치하거나 방사능 누출 여부를 간혹 검사하는 수준에 불과하여, 사후 관리가 허술하다는 문제점이 있었다. 이는 저장고(10)가 사용후 핵연료(20)의 차폐 외에는 다른 기능을 수행하지 못하기 때문에 발생하는 문제점이었다.Fig. 1 is a view showing a reservoir for storing spent fuel. The
본 발명의 일례에서는 사용후 핵연료 또는 사용후 핵연료가 담긴 밀봉된 용기의 적재 과정과 적재 완료 후 반출 여부를 확인할 수 있는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템 및 방법을 제안하고자 한다.An embodiment of the present invention is to propose a post-use fuel loading diagnostic system and method for confirming whether a sealed container containing spent fuel or spent nuclear fuel is loaded and after the completion of loading.
본 발명의 일예에서는 방사선에 노출되어 상기 방사선을 광으로 전환하여 전달하는 광섬유; 상기 광섬유를 통해 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 전기신호를 생성하는 광센서; 및 전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 서버를 포함하며, 상기 서버는, 바스켓 단위로 저장되는 사용후 핵연료에 있어서, 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 개수에 따라 달라지는 기준 그래프가 저장되는 기준 그래프 저장부; 상기 광센서에서 생성된 전기신호를 방사선 세기 그래프로 변환하여 상기 기준그래프와 비교하는 비교부 및 상기 비교부에서 비교한 수치를 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 연산부를 포함하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템을 제공한다.An optical fiber which is exposed to radiation and converts the radiation into light and transmits the light; An optical sensor for converting the light transmitted through the optical fiber into an electric signal to generate an electric signal; And a server for calculating storage information of the spent nuclear fuel by calculating the electric signal by using a radiation intensity graph, wherein the server is a server for storing spent fuel in a basket unit, A reference graph storing unit storing a reference graph which varies according to the number of the reference graph; A comparison unit for converting the electrical signal generated by the optical sensor into a radiation intensity graph and comparing the electrical signal with the reference graph, and a computing unit for computing the stored information of the spent nuclear fuel by calculating a comparison value in the comparison unit. It provides a fuel loading diagnostic system.
본 발명의 일예에 따르면 상기 광섬유는 상기 사용후 핵연료가 바스켓에 수납되어 저장되는 저장고 내부에 삽입될 수 있도록 선형으로 길게 연장되어 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the optical fiber may be arranged such that the spent fuel is linearly extended so as to be inserted into a storage container accommodated in a basket.
본 발명의 일예에 따르면 상기 방사선은 감마선일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the radiation may be a gamma ray.
본 발명의 일예에 따르면 상기 기준 그래프는, 상승 또는 하강하는 계단형 파형을 가지며, 상기 계단형 파형은 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 개수와 동일한 개수의 직사각형 파형들로 이루어지고, 각각의 상기 직사각형 파형은 수평부와 파형부로 나뉘고, 상기 파형부는 상승 또는 하강하는 지수함수형 파형을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reference graph has a stepped waveform having an ascending or descending waveform, the stepped waveform having the same number of rectangular waveforms as the number of baskets of the spent nuclear fuel, Is divided into a horizontal portion and a wave portion, and the wave portion may have an exponential waveform that rises or falls.
본 발명의 일예에 따르면 상기 광센서는 광검출부를 포함하며, 상기 광검출부는 전하결합소자 (charge-coupled device, CCD), 포토다이오드 (photodiode) 및 광증배관(photomultiplier tube, PMT) 중 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the optical sensor includes a photodetector, and the photodetector may be a charge-coupled device (CCD), a photodiode, or a photomultiplier tube (PMT) .
본 발명의 일예에 따르면 상기 저장정보는, 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 반입 정보, 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 반출 정보, 상기 사용후 핵연료의 적재 과정 정보, 상기 사용후 핵연료의 바스켓 적재 완료 정보 및 상기 사용후 핵연료의 바스켓 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the storage information includes at least one of a carry-in information of the spent fuel, a carry-out information of the spent fuel, a loading process information of the spent fuel, a basket loading completion information of the spent fuel, And information on the number of baskets of the spent nuclear fuel.
본 발명의 일예에서는 광섬유를 이용하여 방사선을 검출하여 광으로 전환하여 전달하는 단계; 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 전달하는 단계; 전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산하는 단계; 기준 그래프를 생성하고 준비하는 단계; 상기 방사선 세기 그래프와 상기 기준 그래프를 비교하는 단계; 및 상기 비교한 결과를 이용하여 바스켓 단위로 저장되는 사용후 핵연료의 상태를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 기준 그래프는, 상승 또는 하강하는 계단형 파형을 가지며, 상기 계단형 파형은 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 개수와 동일한 개수의 직사각형 파형들로 이루어지고, 각각의 상기 직사각형 파형은 수평부와 파형부로 나뉘고, 상기 파형부는 상승 또는 하강하는 지수함수형 파형을 가지며, 상기 사용후 핵연료의 상태를 판단하는 단계에서는, 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 직사각형 파형의 개수를 판단하는 단계; 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 계단형 파형의 상승 또는 하강 여부를 확인하고 현재 상기 바스켓의 적재된 상태를 판단하는 단계; 및 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 상기 파형부의 지수함수형 파형의 상승 또는 하강 여부를 확인하고 현재 상기 바스켓의 적재진행정보를 판단하는 단계;를 포함하는 사용후 핵연료 진단 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of detecting radiation, comprising the steps of: detecting radiation using an optical fiber, Converting the transmitted light into an electrical signal and transmitting the electrical signal; Calculating the transmitted electrical signal with a radiation intensity graph; Generating and preparing a reference graph; Comparing the radiation intensity graph and the reference graph; And determining the state of the spent fuel stored in units of baskets using the comparison result, wherein the reference graph has a stepped waveform having a rising or falling step, Wherein each of the rectangular waveforms is divided into a horizontal portion and a waveform portion and the waveform portion has an exponential function waveform that is raised or lowered to determine the state of the spent fuel Comparing the radiation intensity graph with a reference graph to determine the number of rectangular waveforms; Comparing the radiation intensity graph with a reference graph to determine whether the stepped waveform is rising or falling and determining a current state of the basket; And comparing the radiation intensity graph with a reference graph to ascertain whether the exponential waveform of the waveform portion is rising or falling and determining loading progress information of the basket at the present time.
본 발명에서는 광섬유를 포함하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템 및 방법을 제공한다. 그 결과, 사용후 핵연료 또는 사용후 핵연료가 담긴 밀봉용기의 적재 과정, 적재 완료 여부, 적재 상태 및 사용후 핵연료의 반출 여부 등을 확인할 수 있다.The present invention provides a post-use fuel loading diagnostic system and method including an optical fiber. As a result, it is possible to confirm the loading process of the sealed container containing the spent fuel or the spent fuel, whether or not the loading is completed, the loading state, and whether the spent fuel is taken out.
도 1은 사용후 핵연료를 저장하는 저장고를 나타낸 일예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템이 저장고에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 도 3에 개시된 광섬유가 저장고에 인입된 모습을 나타낸 도이다.
도 5는 도 4에 개시된 광섬유가 인입된 실딩구조물에 콜리메이터가 배치된 모습을 나타낸 도이다.
도 6은 도 5에 개시된 복수개의 콜리메이터가 방사선을 수광하는 모습을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 사용후 핵연료가 포함된 바스켓이 저장실린더에 반입 완료된 상황을 나타낸 방사선 그래프이다.
도 9는 사용후 핵연료가 포함된 바스켓이 저장실린더에 반출 완료된 상황을 나타낸 방사선 그래프이다.Fig. 1 is a view showing a reservoir for storing spent fuel.
2 is a schematic diagram of a spent fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a state where a spent nuclear fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention is installed in a storage room.
FIG. 4 is a view showing the optical fiber shown in FIG.
FIG. 5 is a view illustrating a collimator disposed in a shielding structure in which the optical fiber shown in FIG. 4 is inserted.
FIG. 6 is a view showing a state where a plurality of collimators shown in FIG. 5 receive radiation.
7 is a diagram illustrating a reference graph according to an embodiment of the present invention.
8 is a radiation graph showing a situation in which a basket containing spent fuel has been loaded into the storage cylinder.
FIG. 9 is a radiation graph showing a situation in which a basket containing spent fuel has been taken out of the storage cylinder.
이하, 구체적인 도면을 참조하여 본 발명의 예들을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 설명하는 실시예나 도면들로 한정되는 것은 아니다. 이하에서 설명되는 내용과 도면에 도시된 실시예 들로부터 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다. Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail with reference to specific drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the embodiments and drawings described below. Various equivalents and modifications may be made from the embodiments described in the following description and the drawings.
본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 표현하기 위해 사용된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. The terminologies used herein are terms used to describe embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intention of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definition of these terms should be based on the contents throughout this specification.
참고로, 상기 도면에서는, 이해를 돕기 위하여 각 구성요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 하였다. 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.For reference, in order to facilitate understanding, each component and its shape or the like are briefly drawn or exaggerated in the above drawings. The same reference numerals denote the same elements in the drawings.
사용후 핵연료 적재 진단 시스템 구성 Configuration of spent fuel loading diagnostic system
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템을 개략적으로 나타낸 도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템이 저장고에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도이다.2 is a schematic diagram of a spent fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing a state where a spent nuclear fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention is installed in a storage room.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템은 광섬유(100), 광센서(200) 및 서버(300)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the spent fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention includes an
상기 광섬유(100)는 방사선에 노출되어 상기 방사선을 광으로 전환하여 전달한다. 상기 광섬유(100)는 온도 변화와 방사선 내구성이 강한 유리섬유로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 광섬유(100)는 방사선에 대한 민감도 향상을 위해 다수개의 유리섬유를 묶어서 구성할 수 있다. 상기 광섬유는 상기 사용후 핵연료(20)가 바스켓(30)에 수납되어 저장되는 저장고(10) 내부에 삽입될 수 있도록 선형으로 길게 연장되어 배치될 수 있다. 한편, 상기 검출되는 방사선은 감마선일 수 있다.The
상기 광센서(200)는 상기 광섬유(100)를 통해 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 전기신호를 생성한다. 상기 광센서(200)는 광검출부(미도시)를 포함하며, 상기 광검출부는 전하결합소자 (charge-coupled device, CCD), 포토다이오드 (photodiode), 광증배관(photomultiplier tube, PMT)일 수 있다.The
상기 서버(300)는 전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단한다. 상기 서버(300)는 기준 그래프 저장부(301), 비교부(302) 및 연산부(303)를 포함한다.The
상기 기준 그래프 저장부(301)는 바스켓 단위로 저장되는 사용후 핵연료(20)에 있어서, 상기 사용후 핵연료(20)의 바스켓(30)의 개수에 따라 달라지는 기준 그래프가 저장된다.The reference
상기 바스켓(30)은 사용후 핵연료(20)가 담긴 밀봉된 용기의 일예이다. 상기 바스켓(30)이외에도 상기 사용후 핵연료(20)를 밀봉하여 담을 수 있는 용기이면 본 발명에 사용할 수 있다.The basket (30) is an example of a sealed container containing spent fuel (20). Any container that can seal the
상기 비교부(302)는 상기 광센서(200)에서 생성된 전기신호를 방사선 세기 그래프로 변환하여 상기 기준그래프와 비교한다.The
연산부(303)는 상기 비교부(302)에서 비교한 수치를 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단한다.The calculating
사용후 핵연료 적재 진단 시스템의 실제 설치예Actual installation example of spent fuel accumulation diagnostic system
먼저 상기 구성요소들을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템이 저장고(10)에 실제 설치된 예를 도 3 내지 도 6을 통하여 설명한다. 상기 설치예는 본 발명의 일 실시예에 불과하고 본 발명의 사용후 핵연료 적재 진단 시스템은 다양한 구조의 사용후 핵연료 저장고에 이용될 수 있다.3 to 6, an example in which the spent fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention is installed in the
도 4는 도 3에 개시된 광섬유가 저장고에 인입된 모습을 나타낸 도이다. 도 5는 도 4에 개시된 광섬유가 인입된 실딩구조물에 콜리메이터가 배치된 모습을 나타낸 도이다. 도 6은 도 5에 개시된 복수개의 콜리메이터가 방사선을 수광하는 모습을 나타낸 도이다.FIG. 4 is a view showing the optical fiber shown in FIG. FIG. 5 is a view illustrating a collimator disposed in a shielding structure in which the optical fiber shown in FIG. 4 is inserted. FIG. 6 is a view showing a state where a plurality of collimators shown in FIG. 5 receive radiation.
도 4에 개시된 바와 같이, 먼저 하나의 실딩구조물(50)이 배치된다. 그리고 사용후 핵연료(20)를 포함하는 바스켓(30)이 적치되는 적어도 하나의 저장실린더(40)가 상기 실딩구조물(50) 외주에 병치된다. 예를 들면, 상기 하나의 실딩구조물(50)의 전후좌우로 4개의 저장실린더(40)가 배치된다. 상기 저장실린더(40)는 사용후 핵연료가 저장된 바스켓(30)을 복수개 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, first, one
상기 실딩구조물(50)의 내부에 길이방향으로 연장된 선형 형태의 광섬유(100)가 배치된다. 상기 광섬유(100)는 상기 저장실린더(40)의 상면부터 저면까지 저장되는 바스켓(30)에서 조사되는 방사선을 검출한다. 따라서 상기 실딩구조물(50) 및 상기 광섬유(100)는 상기 저장실린더(40)의 상면으로부터 저면을 따라 길게 연장되어 형성된다. 상기 광섬유(100)는 불필요한 노이즈 요소들이 들어오는 것을 방지하고 손상을 방지하기 위해 광섬유 보호관(60)으로 감쌀 수 있다. An optical fiber (100) of a linear shape extending in the longitudinal direction is disposed inside the shielding structure (50). The
상기 실딩구조물(50), 광섬유(100) 및 4개의 저장실린더(40)가 하나의 모듈이 되며, 상기 모듈이 저장고(10)에 복수개 설치된다.The shielding
도 5에 개시된 바와 같이, 복수개의 콜리메이터(70)가 상기 실딩구조물(50)의 상면으로부터 저면을 따라 일정 간격을 두고 상기 실딩구조물(50)에 설치될 수 있다. 복수개의 콜리메이터(70)는 광섬유(100)가 방사선을 수집하기 위한 통로가 될 수 있다. 상기 일정 간격은 상기 바스켓(30)의 높이와 일치한다. 따라서 저장실린더(40)에 저장되는 바스켓(30)의 개수만큼 층을 이루어 복수개의 콜리메이터(70)가 형성된다. 예를 들면, 바스켓(30) 10개가 상기 저장실린더(40)에 저장되는 경우, 상기 복수개의 콜리메이터(70)는 10개 층으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 5, a plurality of
요약하면, 복수개의 콜리메이터(70)는 전후좌우로 4개씩 배치되며, 상기 바스켓(30)이 적재되는 높이에 대응하여 여러 층으로 상기 실딩구조물(50)에 배치될 수 있고, 상기 일정 간격은 상기 바스켓(30)의 높이와 일치한다. 도 6에 개시된 바와 같이 상기 저장실린더(40)에 상기 바스켓(30)이 전부 채워졌을 경우 각각의 바스켓(30)에서 나오는 방사선을 수광하기 위해 상기 복수개의 콜리메이터(70)가 상기 바스켓(30)이 저장되는 위치에 대응하여 배치된다.In other words, the plurality of
상기와 같은 구조를 가진 저장고(10)에 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료 적재 진단 시스템이 적용될 수 있고, 광섬유(100)의 방사선 노출 위치에 따라 일정한 형태를 그리는 방사선 세기 그래프를 얻고, 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 사용후 핵연료의 저장정보를 판단할 수 있다.The spent nuclear fuel loading diagnostic system according to an embodiment of the present invention can be applied to the
하기에서는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템에 따른 적재 진단 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.In the following, the loading diagnostic method according to the spent fuel loading diagnostic system will be described in detail.
사용후 핵연료 적재 진단 방법 How to diagnose the spent fuel loading
사용후 핵연료가 담긴 복수개의 바스켓(30)은 상기 저장실린더(40)의 내측 상면으로부터 내측 저면을 따라 순서대로 하나씩 저장된다. 광섬유(100)를 통해 측정되는 방사선 수치는 상기 저장실린더(40)의 저면에 위치한 바스켓(30)에서 측정된 방사선 수치보다 상기 저장실린더(40)의 상면에 위치한 바스켓(30)에서 측정된 수치가 더 크다. 상기와 같은 현상이 일어나는 이유는 상기 광섬유(100)는 실제 전기신호가 검출되는 광센서(200)까지의 거리에 따라서 빛의 손실이 일어나기 때문이다. 즉, 방사선이 측정되는 곳과 전기신호를 검출하는 곳까지의 거리에 따라 방사선 수치의 감쇄가 발생한다. 따라서 어느 하나의 저장실린더(40) 내부에서 이동하는 바스켓(30)의 방사선을 광섬유(101)에서 측정하게 되면, 지수함수적으로 감쇄하는 그래프 형태의 방사선 수치가 나오게 된다.A plurality of baskets (30) containing spent fuel are stored one by one from the inner upper surface of the storage cylinder (40) along the inner bottom surface. The radiation value measured through the
상기와 같이 지수함수적으로 감쇄하는 방사선 세기 그래프를 이용한 사용후 핵연료 적재 진단 방법은 다음과 같다.The method for diagnosing the spent fuel loading using the exponential decaying radiation intensity graph is as follows.
광섬유(100)를 이용하여 방사선을 검출하여 광으로 전환하여 전달한다. 그 뒤 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 전달한다. 이어서 전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산한다. 그리고 기준 그래프를 생성하고 준비한 뒤, 상기 방사선 세기 그래프와 상기 기준 그래프를 비교한다. 마지막으로 상기 비교한 결과를 이용하여 바스켓(30) 단위로 저장되는 사용후 핵연료(20)의 저장정보를 판단한다.The
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 그래프를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 상기 기준 그래프는 사용후 핵연료(20)가 반입 또는 반출될 때 어떤 식으로 그려질 지를 미리 예상하여 계산한 그래프이다.7 is a diagram illustrating a reference graph according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the reference graph is a graph that predicts how the spent
상기 기준 그래프는, 상승 또는 하강하는 계단형 파형을 가지며, 상기 계단형 파형은 상기 사용후 핵연료(20)의 바스켓(30)의 개수와 동일한 개수의 직사각형 파형들로 이루어지고, 각각의 상기 직사각형 파형은 수평부와 파형부로 나뉘고, 상기 파형부는 상승 또는 하강하는 지수함수형 파형을 가질 수 있다. 따라서 기준 그래프가 어떤 의미를 가지는 지 파악한 뒤, 실제 얻어지는 방사선 세기 그래프의 도시되는 파형을 상기 기준 그래프와 비교하면 사용후 핵연료(20)의 저장정보를 진단할 수 있다. 도 7에 도시된 기준 그래프는 n개의 바스켓(30)이 저장고(10)에 반입되고 있는 상황을 나타낸 그래프이다.Wherein the reference graph has a stepped waveform having an ascending or descending waveform, the stepped waveform having the same number of rectangular waveforms as the number of baskets (30) of the spent nuclear fuel (20), and each of the rectangular waveforms Is divided into a horizontal portion and a wave portion, and the wave portion may have an exponential waveform that rises or falls. Therefore, it is possible to diagnose the stored information of the spent
상기 사용후 핵연료(20)의 저장정보는, 상기 사용후 핵연료(20)의 바스켓(30)의 반입 정보, 상기 사용후 핵연료(20)의 바스켓(30)의 반출 정보, 상기 사용후 핵연료의 적재 과정 정보, 상기 사용후 핵연료(20)의 바스켓(30) 적재 완료 정보 및 상기 사용후 핵연료(20)의 바스켓 개수에 대한 정보를 포함한다.The storage information of the spent
상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 단계에서는, 먼저 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 직사각형 파형의 개수를 판단한다. 직사각형 파형의 개수는 곧 바스켓(30)의 개수를 의미한다. 그리고, 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 계단형 파형의 상승 또는 하강 여부를 확인하고 현재 상기 바스켓(30)의 적재된 상태를 판단한다. 상기 바스켓(30)의 적재된 상태는 현재 바스켓(30)이 반입 완료되었거나 반출 완료된 상황임을 의미한다. 상승하는 계단형 파형은 모든 바스켓(30)이 현재 반입 완료된 상태임을 의미하고, 하강하는 계단형 파형은 모든 바스켓(30)이 현재 반출 완료된 상태임을 의미한다. 즉, 상기 계단형 파형을 통해 현재 사용후 핵연료(20)가 담긴 바스켓(30)의 적재된 상태를 알 수 있다. 그 뒤 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 지수함수형 파형의 상승 또는 하강 여부를 확인하고 현재 상기 각각의 바스켓(30)의 적재진행여부를 판단한다. 지수함수형 파형의 상승은 하나의 바스켓(30)이 현재 반출이 진행되고 있음을 의미하고, 지수함수형 파형의 하강은 하나의 바스켓(30)이 현재 반입이 진행되고 있음을 의미한다. 구체적인 예를 도 8과 도 9에서 살펴보면 다음과 같다.In the step of determining the storage information of the spent nuclear fuel, the number of the rectangular waveforms is first determined by comparing the radiation intensity graph with the reference graph. The number of the rectangular waveforms means the number of the
사용후 핵연료 적재 진단 방법의 구체적인 예Specific examples of the method of diagnosing the loading of spent nuclear fuel
도 8은 사용후 핵연료가 포함된 바스켓이 저장실린더에 반입 완료된 상황을 나타낸 방사선 그래프이다. 도 9는 사용후 핵연료가 포함된 바스켓이 저장실린더에 반출 완료된 상황을 나타낸 방사선 그래프이다.8 is a radiation graph showing a situation in which a basket containing spent fuel has been loaded into the storage cylinder. FIG. 9 is a radiation graph showing a situation in which a basket containing spent fuel has been taken out of the storage cylinder.
앞서 검토한 바와 같이, 사용후 핵연료가 반입 또는 반출될 때 그려지는 기준 그래프의 형태를 알고 있으므로, 광섬유에서 검출되어 변환된 방사선 세기 그래프를 해석할 수 있다.As discussed above, since the shape of the reference graph drawn when the spent nuclear fuel is carried in or out is known, it is possible to analyze the converted radiation intensity graph detected in the optical fiber.
도 8을 참조하면, 광섬유(100)에서 전달된 광을 전기신호로 생성한 뒤 상기 전기신호를 연산하여 변환된 방사선 세기 그래프의 일예를 나타내고 있다. 도 8의 그래프는 a1부터 a9 까지 총 9개의 직사각형 파형들로 이루어져 있고, 상승하는 계단형 파형을 가지고 있다. 상기 각각의 직사각형 파형은 수평부와 파형부로 나누어져 있다. 도 8에 개시된 a1의 파형부를 확대한 그림을 보면, a1의 파형부는 하강하는 형태의 지수함수형 파형을 가지고 있다. 상기 정보들을 토대로 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하면 다음과 같다. 우선, 그래프가 총 9개의 직사각형 파형들로 이루어져 있으므로 저장실린더(40)에 적재된 바스켓(30)이 총 9개임을 알 수 있다. 그리고 그래프가 상승하는 계단형 파형을 그리고 있으므로 현재 9개의 바스켓이 반입 완료된 상황임을 나타내고 있다. 또한, 상기 파형부가 하강하는 형태의 지수함수형 파형을 그리고 있으므로 각각의 바스켓의 반입이 진행되고 있던 상태임을 확인할 수 있다. 상기 바스켓(30)의 개수는 일 예에 불과하고, 실제 바스켓(30)의 개수는 실제 저장고(10)의 상황에 따라 변경될 수 있다.Referring to FIG. 8, there is shown an example of a converted radiation intensity graph generated by generating light from the
도 9를 참조하면, 광섬유(100)에서 전달된 광을 전기신호로 생성한 뒤 상기 전기신호를 연산하여 변환된 방사선 세기 그래프의 일예를 나타내고 있다. 도 9의 그래프는 b1부터 b9 까지 총 9개의 직사각형 파형들로 이루어져 있고, 하강하는 계단형 파형을 가지고 있다. 상기 각각의 직사각형 파형은 수평부와 파형부로 나누어져 있다. 도 9에 개시된 b9의 파형부를 확대한 그림을 보면, b9의 파형부는 상승하는 형태의 지수함수형 파형을 가지고 있다. 상기 정보들을 토대로 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하면 다음과 같다. 우선, 그래프가 총 9개의 직사각형 파형들로 이루어져 있으므로 저장실린더(40)에 적재된 바스켓(30)이 총 9개임을 알 수 있다. 그리고 그래프가 하강하는 계단형 파형을 가지고 있으므로 현재 9개의 바스켓이 반출 완료된 상황임을 나타내고 있다. 또한, 상기 파형부가 상승하는 형태의 지수함수형 파형을 그리고 있으므로 각각의 바스켓의 반출이 진행되고 있던 상태임을 확인 할 수 있다. 상기 바스켓(30)의 개수는 일 예에 불과하고, 실제 바스켓(30)의 개수는 실제 저장고(10)의 상황에 따라 변경될 수 있다.Referring to FIG. 9, there is shown an example of a converted radiation intensity graph generated by generating light from the
이상에서 설명된 사용후 핵연료 적재 진단 시스템 및 방법은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.The spent fuel loading diagnostic system and method described above are merely illustrative, and the scope of protection of the present invention may include various modifications and equivalents to those skilled in the art.
10 : 저장고 20 : 사용후 핵연료
30 : 바스켓 40 : 저장실린더
50 : 실딩구조물 60 : 광섬유 보호관
70 : 콜리메이터
100 : 광섬유 200 : 광센서
300 : 서버
301 : 기준그래프 저장부 302 : 비교부
303 : 연산부10: Reservoir 20: Spent fuel
30: basket 40: storage cylinder
50: shielding structure 60: optical fiber protective tube
70: Collimator
100: Optical fiber 200: Light sensor
300: server
301: Reference graph storage unit 302:
303:
Claims (7)
상기 광섬유를 통해 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 전기신호를 생성하는 광센서; 및
전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산하여 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 서버를 포함하며,
상기 서버는,
상기 사용후 핵연료를 저장하는 바스켓의 개수에 따라 파형이 달라지는 기준 그래프를 저장하는 기준 그래프 저장부;
상기 광센서에서 생성된 전기신호를 방사선 세기 그래프로 변환하여 상기 기준그래프와 비교하는 비교부; 및
상기 비교부에서 비교한 수치를 연산하여 상기 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 연산부;를 포함하고,
상기 광섬유는 상기 사용후 핵연료가 상기 바스켓에 수납되어 저장되는 저장고 내부에 삽입될 수 있도록 선형으로 연장되어 배치되고,
상기 기준 그래프는,
상승 또는 하강하는 계단형 파형을 가지며,
상기 계단형 파형은 상기 사용후 핵연료를 저장하는 바스켓의 개수와 동일한 개수의 직사각형 파형들을 가지고,
각각의 상기 직사각형 파형은 파형부를 가지고, 상기 파형부는 상승 또는 하강하는 지수함수형 파형을 가지고,
상기 연산부는 상기 방사선 세기 그래프에 포함된 파형부가 상승하는 지수함수형 파형을 가질 경우 상기 사용후 핵연료를 저장하는 바스켓이 반출되었다고 판단하고, 상기 파형부가 하강하는 지수함수형 파형을 가질 경우 상기 사용후 핵연료를 저장하는 바스켓이 반입되었다고 판단하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템.An optical fiber that is exposed to radiation and converts the radiation into light and transmits the light;
An optical sensor for converting the light transmitted through the optical fiber into an electric signal to generate an electric signal; And
And a server for calculating storage information of the spent nuclear fuel by calculating the electric signal transmitted by the radiation intensity graph,
The server comprises:
A reference graph storage unit for storing a reference graph in which the waveform varies depending on the number of baskets storing the spent nuclear fuel;
A comparator for converting the electrical signal generated by the optical sensor into a radiation intensity graph and comparing the electrical signal with the reference graph; And
And an arithmetic unit operable to calculate a comparison value in the comparison unit to determine storage information of the spent nuclear fuel,
Wherein the optical fiber is linearly extended so that the spent nuclear fuel can be inserted into a storage container accommodated in the basket,
In the reference graph,
Having a stepped waveform that rises or falls,
Wherein the stepped waveform has the same number of rectangular waveforms as the number of baskets storing the spent nuclear fuel,
Wherein each of the rectangular waveforms has a waveform portion, the waveform portion has an exponential waveform that rises or falls,
Wherein the calculation unit determines that the basket storing the spent nuclear fuel is taken out when the waveform part included in the radiation intensity graph has an exponential function waveform and if the waveform part has a descending exponential function waveform, The spent fuel loading diagnostic system judges that the storing basket is brought in.
상기 방사선은 감마선인 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the radiation is a gamma ray.
상기 광센서는 광검출부를 포함하며,
상기 광검출부는 전하결합소자 (charge-coupled device, CCD), 포토다이오드 (photodiode) 및 광증배관(photomultiplier tube, PMT) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템.The method according to claim 1,
The optical sensor includes a light detecting portion,
Wherein the optical detection unit is any one of a charge-coupled device (CCD), a photodiode, and a photomultiplier tube (PMT).
상기 저장정보는,
상기 사용후 핵연료의 바스켓의 반입 정보, 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 반출 정보, 상기 사용후 핵연료의 적재 과정 정보, 상기 사용후 핵연료의 바스켓 적재 완료 정보 및 상기 사용후 핵연료의 바스켓 개수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 적재 진단 시스템.The method according to claim 1,
The storage information includes:
Information on the basket of the spent fuel, information on carrying out the basket of the spent fuel, information on the loading process of the spent fuel, information on the completion of the basket loading of the spent fuel, and information on the number of the basket of the spent fuel Wherein the fuel is a fuel.
상기 광센서가 전달된 상기 광을 전기신호로 전환하여 서버에 전달하는 단계;
상기 서버가 전달된 상기 전기신호를 방사선 세기 그래프로 연산하는 단계;
상기 서버가 기준 그래프를 생성하고 준비하는 단계;
상기 서버가 상기 방사선 세기 그래프와 상기 기준 그래프를 비교하는 단계; 및
상기 서버가 상기 비교한 결과를 이용하여 바스켓 단위로 저장되는 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 단계를 포함하며,
상기 기준 그래프는,
상승 또는 하강하는 계단형 파형을 가지며,
상기 계단형 파형은 상기 사용후 핵연료의 바스켓의 개수와 동일한 개수의 직사각형 파형들을 가지고,
각각의 상기 직사각형 파형은 파형부를 가지고, 상기 파형부는 상승 또는 하강하는 지수함수형 파형을 가지며,
상기 서버가 사용후 핵연료의 저장정보를 판단하는 단계에서는,
상기 서버가 상기 방사선 세기 그래프를 상기 기준 그래프와 비교하여 직사각형 파형의 개수를 판단하는 단계;
상기 서버가 상기 방사선 세기 그래프를 상기 기준 그래프와 비교하여 계단형 파형의 상승 또는 하강 여부를 확인하고 현재 상기 바스켓의 적재된 상태를 판단하는 단계;
상기 서버가 상기 방사선 세기 그래프를 기준 그래프와 비교하여 상기 파형부의 지수함수형 파형의 상승 또는 하강 여부를 확인하는 단계; 및
상기 서버가 상기 파형부가 상승하는 지수함수형 파형을 가질 경우 상기 사용후 핵연료를 저장하는 바스켓이 반출되었다고 판단하고, 상기 파형부가 하강하는 지수함수형 파형을 가질 경우 상기 사용후 핵연료를 저장하는 바스켓이 반입되었다고 판단하는 단계;를 포함하는 사용후 핵연료 진단 방법.The optical sensor receiving light converted from the radiation from the optical fiber when the optical fiber is exposed to radiation;
Converting the light transmitted from the optical sensor into an electrical signal and transmitting the electrical signal to a server;
Computing the electrical signal transmitted by the server with a radiation intensity graph;
The server generating and preparing a reference graph;
The server comparing the radiation intensity graph and the reference graph; And
And the server determining storage information of the spent fuel to be stored in units of a basket using the comparison result,
In the reference graph,
Having a stepped waveform that rises or falls,
Wherein the stepped waveform has the same number of rectangular waveforms as the number of baskets of spent fuel,
Wherein each of said rectangular waveforms has a waveform portion, said waveform portion has an exponential waveform that rises or falls,
In the step of the server determining the storage information of the spent nuclear fuel,
The server comparing the radiation intensity graph with the reference graph to determine the number of rectangular waveforms;
Comparing the radiation intensity graph with the reference graph to determine whether the stepped waveform is rising or falling and determining a current state of the basket;
The server compares the radiation intensity graph with a reference graph to confirm whether the exponential waveform of the waveform portion is rising or falling; And
When the server has the exponential function waveform having the rising waveform portion, it is determined that the basket for storing the spent nuclear fuel has been taken out, and if the waveform portion has the descending exponential function waveform, the basket for storing the spent fuel is brought in The method comprising the steps of:
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KR1020130155153A KR101620630B1 (en) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Loading monitoring system for spent nuclear fuel and method thereof |
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JP2002048898A (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Cask monitoring device |
JP2002116294A (en) | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Spent nuclear fuel storage vessel and leakage monitoring method for the storage vessel |
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- 2013-12-13 KR KR1020130155153A patent/KR101620630B1/en active IP Right Grant
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