KR101634707B1 - 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기 - Google Patents

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KR101634707B1
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이재선
김종욱
김긍구
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 원자로의 노심 반응도를 제어하는 제어봉의 실시간 위치 검출을 위해 사용되는 제어봉 위치지시기에 관한 것으로서, 특히 제어봉의 삽입 또는 인출에 따른 상하 한계위치에 대한 신호를 발생시킬 수 있도록 하여 제어봉의 위치에 대한 정밀측정이 가능하고 제어봉구동장치의 운전을 효과적으로 제한할 수 있는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은 보호관 내부의 자기변형 와이어에 펄스전류를 흘려 발생되는 자기장과 구동축의 영구자석에서 발생된 자기장과의 상호 간섭작용에 의해 제어봉의 위치를 계측하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에 있어서, 상기 자기변형 와이어형 제어봉위치지시기의 상부한계위치 및 하부한계위치 부분에 구동축에 설치된 영구자석과의 자기장 간섭을 발생시킬 수 있는 자석부재가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기{Magnetostrictive wire control rod position indicator}
본 발명은 원자로의 노심 내에 삽입되는 제어봉의 위치 검출을 위해 사용되는 제어봉 위치지시기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제어봉의 삽입, 인출에 따른 상하 한계위치에 대한 신호를 발생시킬 수 있도록 함으로써 제어봉의 위치에 대한 정밀 측정이 가능하고 제어봉구동장치의 운전을 효과적으로 제한할 수 있는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에 관한 것이다.
일반적으로 원자력발전은 원자로 노심 내의 핵연료 연소(핵분열)를 통해 발생되는 열로 증기를 발생시키고 이를 이용해 터빈을 가동하여 전기를 생산하는 것이다.
여기서 원자로의 출력을 조절하기 위해서는 제어봉구동장치를 통해 제어봉을 노심 안으로 삽입 또는 인출하여 노심 반응도를 조절하여야 한다. 이 때문에 노심 반응도를 조절하는 제어봉의 현재 위치를 검출하는 것은 매우 중요하며, 이와 같은 러한 제어봉의 실시간 위치 검출 작업을 위해서 제어봉구동장치에는 제어봉 위치지시기가 구비된다.
상용원전에 있어 제어봉구동장치에 구비되는 제어봉 위치지시기는 제어봉집합체의 구동이 제한되는 상하 한계 위치에서의 접점신호를 제공하여야 한다. 즉, 상용원전에서는 전기적 상한접점(Upper Electrical Limit, 이하 'UEL'이라 함)과 전기적 하한접점(Lower Electrical Limit, 이하 'LEL'이라 함) 및 제어봉집합체 낙하접점(Dropped CRA, 이하 'DRC'라고 함)을 각각 제공하며, 각 접점신호의 의미는 다음과 같다.
먼저, 'UEL'은 제어봉집합체가 노심 내부로 완전 삽입된 위치로부터 최대로 인출되었을 때 켜지는 접점신호이다. 여기서, 상기 UEL은 제어봉집합체가 인출될 수 있는 최고 높이 이하에서 작동하게 되며, 상기 UEL이 켜진 상태에서 제어봉집합체가 그 켜진 높이 이상으로 인출되어 있으면 상기 UEL은 계속 켜진 상태로 유지된다.
그리고, 'LEL'은 제어봉집합체가 노심 내부로 완전 삽입된 위치로부터 일정 위치로 인출되었을 때 켜지는 접점신호이다. 이때, 제어봉집합체가 삽입되면서 LEL이 켜진 후 제어봉집합체가 그 위치보다 아래에 있으면 LEL은 계속 켜진 상태로 유지된다.
또한, 'DRC'은 제어봉집합체가 노심 내부로 완전 삽입된 위치에서 제어봉집합체가 0.0mm에 위치할 때 작동하는 접점신호이다. 이때, DRC는 LEL이 켜지는 위치보다 아래에서 켜진다. 여기서, DRC의 적용 여부는 원자로의 운전 방법에 따라 달리 적용할 수 있다.
한편, 현재 상용원전에서 활용되고 있는 제어봉 위치지시기는 리드 스위치(Reed switch) 방식이나 계측코일 방식이 널리 이용되고 있으나, 최근에 들어서는 자기변형 와이어(Magnetostrictive wire)를 이용한 제어봉 위치계측 방식이 새롭게 제안되고 있다.
이와 같은 자기변형 와이어를 이용한 제어봉 위치계측 방식은 수위계측기 등에 널리 사용되고 있는 정밀 위치계측 방식 중 하나로서, 정밀 측정이 가능하고 고온환경에서 사용이 가능하며 두 곳 이상의 위치를 한 번에 측정할 수 있는 이점을 가지기 때문에, 현재 신형원자로에 효과적으로 적용되고 있다. 이와 같은 자기변형 와이어를 이용한 제어봉 위치계측기에 대해서는 미국 특허등록 제4,071,818호, 제6,192,096호 등에서도 이미 제안된 바 있다.
도 1은 종래의 상용 원자로에 설치되는 제어봉구동장치를 도시한 것이며, 도 2는 제어봉구동장치에 설치되는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기의 주요부 구성을 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 제어봉구동장치(30)는 원자로 용기(1)의 덮개 상부에 설치되어 노심(10)의 반응도를 제어하는 제어봉(20)을 상하로 구동한다.
이러한 제어봉구동장치(30)에는 제어봉(20)을 상하로 구동함에 있어 제어봉의 실시간 위치를 계측할 수 있도록 하는 제어봉 위치지시기(40)가 구비된다.
제어봉 위치지시기(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어봉구동장치(30)의 압력 하우징(32) 내측에 위치된 구동축(22)의 상단부에 설치되는 영구자석(24)과, 압력 하우징(32)의 외측에서 지지 구조재(34)를 통해 고정되는 자기변형 와이어식 검출기(42)를 구비한다.
아울러, 자기변형 와이어식 검출기(42)에는 지지부재(43)의 상부 측에 수신기(46)가 구비되어 있으며, 지지 구조재(34)의 외측에는 압력 하우징(32)과 동일 축상에 배치되는 지지 원통(48)이 설치된다.
이와 같은 구성에 따라, 자기변형 와이어식 검출기(42) 내에 구비된 자기변형 와이어(미도시)에 펄스전류를 흘려주게 되면 자기변형 와이어 주위에 자장이 발생되어 상기 자기변형 와이어를 따라 하방으로 전파되고, 상기 전파된 자장이 구동축(22)에 상단에 설치된 영구자석(24)에 근접함에 따라 영구자석(24)에 의한 자장과 상호 간섭을 일으켜 자기변형 와이어에 미세한 비틀림 변형을 발생시키게 된다.
그리고 이와 같이 발생된 비틀림 변형으로 인해 자기변형 와이어에는 비틀림 탄성파가 발생되고, 자기변형 와이어식 검출기(42) 상단부에 위치한 수신기(46)에서는 상기 자기변형 와이어를 타고 전파되는 비틀림 탄성파를 수신하여, 펄스전류를 공급하고 난 이후의 비틀림 탄성파가 전파된 시간을 계측한 후, 계측한 전파 시간을 자기변형 와이어의 축선 방향 전파속도로 교정하여 수신기(46)로부터 구동축(22)의 영구자석(24)까지 거리의 절대치를 계측함으로써 제어봉(20)의 기계적 위치를 측정하게 되는 것이다.
이와 같은 경우 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(40)의 계측 범위는 제어봉구동장치(30)의 구동행정(stroke)이 되고, 이는 원자로에 따라 그 구동행정 크기가 정해질 수 있다. 이때 제어봉구동장치(30)는 제어봉(20)이 최대 삽입 가능 위치 이하로 더 이상 삽입하지 못하도록 제한되어야 하며, 또한 최대 인출 가능 위치 이상으로 인출되지 못하도록 제한되어야 한다.
이를 위해 기존의 상용원전에서는 리드 스위치 또는 계측코일을 제어봉집합체의 최대삽입위치 및 최대인출위치에 각각 설치하고 구동축(22) 상부에 설치된 영구자석(24)의 자기장을 이용하여 최대삽입위치 및 최대인출위치를 계측하고, 이를 제어봉구동장치 제어 및 노심보호계통의 신호로 사용하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자기변형 와이어를 이용한 제어봉 위치측정 방식은 리드 스위치 또는 계측코일 방식에 비하여 비교적 측정 정밀도가 우수한 장점은 있으나, 제어봉의 상하 한계 위치에서의 신호를 제공하지 않는 문제점이 있었다.
미국 특허등록 제4,071,818호, 미국 특허등록 제6,192,096호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존의 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에 있어서 상부한계위치 및 하부한계위치에 각각 영구자석 또는 전자석을 설치하고 제어봉의 상하 구동시 제어봉 구동축상에 설치된 영구자석과 자기장 간섭에 따른 상부한계위치 및 하부한계위치의 위치신호를 발생시키도록 함으로써, 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에서 항상 상부한계위치 및 하부한계위치의 위치신호를 발생시키도록 하여 비상시 제어봉 구동장치의 운전을 효과적으로 제한할 수 있도록 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기를 제공하는 데에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 보호관 내부에 구비된 자기변형 와이어에 펄스전류를 공급하여 발생되는 자기장과 제어봉 구동축의 영구자석에서 발생되는 자기장의 상호 간섭작용을 이용하여 제어봉의 실시간 위치를 계측하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에 있어서, 자기변형 와이어형 제어봉위치지시기의 상부한계위치 및 하부한계위치 부분에 상기 구동축에 설치된 영구자석과의 자기장 간섭을 발생하기 위한 자석부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 구동축에 설치된 영구자석이 상기 상부 및 하부한계위치에 각각 설치된 자석부재와 서로 자기장 간섭을 일으키지 않을 경우 상기 제어봉위치지시기에서는 상부한계위치, 하부한계위치, 구동축 영구자석의 위치에 해당하는 세 곳의 위치신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 구동축에 설치된 영구자석이 하부한계위치에 설치된 자석부재에 접근함에 따라 자기장 간에 상쇄간섭을 일으킬 경우 상기 제어봉위치지시기에서는 상부한계위치, 축소된 하부한계위치신호를 발생시키도록 구성되거나, 또는 상기 영구자석과 자석부재 간에 자기장이 보강 간섭되도록 하여 상부한계위치와 증폭된 하부한계위치 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 구동축에 설치된 영구자석이 상부한계위치에 설치된 자석부재에 접근함에 따라 자기장 간에 상쇄 간섭을 일으킬 경우 상기 제어봉위치지시기에서는 하부한계위치, 축소된 상부한계위치신호를 발생시키도록 구성되거나, 또는 상기 영구자석과 자석부재 간에 자기장이 보강 간섭되도록 하여 하부한계위치와 증폭된 상부한계위치 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기 자석부재는 보호관의 주위를 전체적으로 둘러싸는 도넛 모양이나, 상기 보호관의 주위 일부만을 둘러싸는 반쪽 도넛 모양 형태 등으로 형성될 수 있다.
본 발명은 기존의 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기에 있어 제어봉의 상부한계위치 및 하부한계위치에 대한 신호를 제공함으로써, 원자로의 비안전제어계통 및 노심보호계통 사용되는 제어봉의 정밀한 위치측정이 가능해지는 장점이 있다.
아울러, 상기와 같이 제어봉의 정밀한 위치측정이 가능해짐에 따라 상용원전 및 소형 모듈형 원자로(Small Modular Reactor; SMR)에 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 고온에서 사용 가능한 정밀한 자기변형 와이어식 제어봉 위치지시기의 구현이 가능해짐에 따라 원자로 내장형 제어봉구동장치를 구현하는 데에 매우 효과적인 장점이 있다.
도 1은 종래의 상용 원자로에 설치되는 제어봉구동장치를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 제어봉구동장치에 설치되는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기의 주요부 구성을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기의 주요구 구성을 도시한 구성도.
도 4는 제어봉 위치지시기의 상,하부한계위치상에 설치된 자석부재와 제어봉 구동축에 설치된 영구자석과의 자기장 간섭에 따른 제어봉의 위치 검출 방법을 설명하기 위한 작동 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
전술한 종래기술에서도 언급했던 바와 같이, 원자로의 출력조절을 위해서는 제어봉구동장치를 이용하여 제어봉을 노심 안으로 삽입하거나 인출하여 노심 반응도를 조절하는 과정이 필요하며, 이러한 경우 상하로 구동되는 제어봉의 실시간 위치를 검출하는 것이 매우 중요하다.
본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기는 제어봉의 실시간 위치를 검출하기 위해 마련된 계측장치로서, 종래의 리드 스위치(Reed switch) 또는 계측코일을 이용한 위치계측 방식과 달리 자기변형 와이어(Magnetostrictive wire)를 이용하여 제어봉의 실시간 위치를 정밀하게 계측할 수 있도록 한 것이다.
아울러, 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기는 제어봉의 구동시 제어봉의 상하 구동 한계 범위인 상부한계위치와 하부한계위치에 대한 신호까지도 함께 제공할 수 있도록 한 것이다.
이하에서는 전술된 종래의 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기 구조에 있어서 제어봉의 상하 구동 한계 범위인 상부한계위치와 하부한계위치에 대한 신호를 제공가능하도록 하는 본 발명의 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기의 주요부 구성을 첨부도면을 통해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기의 주요부 구성을 도시한 구성도이다. 그리고, 도 4는 제어봉 위치지시기의 상,하부한계위치상에 설치된 자석부재와 제어봉 구동축에 설치된 영구자석과의 자기장 간섭에 따른 제어봉의 위치 검출 방법을 설명하기 위한 작동 상태도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)는 스테인리스 재질로 이루어진 원통 형태의 보호관(102) 내부에 자기변형 와이어(104)를 구비하고 있다.
여기서 자기변형(Magnetostrictive)이란 강자성체를 자화했을 때 자성체의 외형이 변화하는 현상으로, 이는 플레밍의 왼손법칙에 의해 펄스전류가 흐르는 강자성체에 자계가 가해진 지점에 힘이 발생하게 되고 이 힘이 강자성체에 비틀림 응력으로 작용하여 강자성체가 미세하게 변형되는 것을 말한다. 이와 같은 강자성체의 비틀림은 기계적 진동(strain pulse) 형태로 강자성체를 따라 초음속으로 전파된다.
본 발명의 제어봉 위치지시기(100)에서는 강자성체로 이루어진 자기변형 와이어(104)에 펄스전류(Pulsed Current; PC)를 공급하여 발생된 자기장과 제어봉 구동축 상단에 설치된 영구자석에서 발생된 자기장의 간섭에 의해 상기 자기변형 와이어에 비틀림 변형을 유도하고, 이 비틀림 변형에 의해 발생되는 비틀림 탄성파를 검출하여 제어봉의 실시간 위치를 계측하도록 한다. 이를 위해 제어봉 위치지시기(100)의 상부 측에는 와이어(104)의 비틀림 변형시 발생되는 비틀림 탄성파(EW)를 검출할 수 있는 수신기(120)가 구비된다.
한편, 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)에서는 제어봉의 상하 구동 시 운전이 제한되는 상,하부 한계치인 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP) 부분에 제어봉 구동축(110)에 설치된 영구자석(112)과의 자기장 간섭을 발생시킬 수 있도록 자석부재(130)(140)가 구비된다.
자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100) 상에 설정되는 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)는 제어봉집합체의 상하 구동범위 제한을 위한 상,하부 한계 위치로서, 상기 상부한계위치(UP)는 제어봉집합체가 상부로 최대로 인출가능한 위치를 말하고, 상기 하부한계위치(LP)는 제어봉집합체가 하부로 최대한 삽입가능한 위치를 말한다.
그리고 상기 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)의 상,하부한계위치(UP)(LP) 부분에 각각 설치되는 자석부재(130)(140)로는 영구자석 또는 전자석이 채용될 수 있다.
이때, 상기 영구자석 또는 전자석으로 채용되는 자석부재(130)(140)는 제어봉 위치지시기(100)의 보호관(102) 주위를 전체적으로 둘러싸는 도넛(donut) 모양으로 형성되거나, 또는 상기 보호관(102) 주위의 일부만을 둘러싸는 반쪽 도넛 모양 등을 갖도록 형성될 수 있으며, 영구자석(112)과 자기장 간섭을 발생시킬 수 있는 다양한 형태로 적용 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)의 상,하부한계위치(UP)(LP)상에 설치된 자석부재(130)(140)와 제어봉 구동축(110)에 설치된 영구자석(112)과의 자기장 간섭을 이용한 제어봉의 위치 검출 및 상,하부한계위치에 대한 신호제공 방법을 개념적으로 설명하는 도면이다.
먼저, 자기변형 와이어를 이용한 제어봉의 위치검출 과정을 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)의 보호관(102) 내부에 구비된 자기변형 와이어(104)에 펄스전류(CP)를 흘려주게 되면, 강자성체인 자기변형 와이어(104)의 주위로 자기장이 발생되어 자기변형 와이어(104)를 따라 하방으로 전파된다.
이어서, 상기 자기변형 와이어(104)를 따라 하방으로 전파된 자기장이 제어봉구동장치의 구동축(110)에 상단에 설치된 영구자석(112)에 근접하게 되면, 자기변형 와이어(104) 주변에 발생된 자기장(MP)과 구동축(110)의 영구자석(112)으로부터 발생된 자기장(M)이 서로 간섭을 일으켜 강자성체인 자기변형 와이어(104)에 미세한 비틀림 변형이 발생되고, 이러한 자기변형 와이어(104)의 비틀림은 기계적 진동 형태로 전환되어 비틀림 탄성파(EW)를 발생하게 한다.
그리고 제어봉 위치지시기(100)의 상단부에 위치한 수신기(120)에서는 상기 자기변형 와이어(104)를 타고 전파되는 비틀림 탄성파를 수신하여, 상기 자기변형 와이어(104)에 펄스전류를 공급한 이후의 비틀림 탄성파(EW)의 전파시간을 계측하고, 상기 계측한 전파시간을 자기변형 와이어(104)의 축선 방향 전파속도로 교정하여 수신기(120)로부터 구동축(110)의 영구자석(112)까지 거리의 절대치를 계측함으로써 제어봉의 실시간 기계적 위치를 측정하게 된다.
상기와 같은 자기변형 와이어(104)를 이용한 제어봉 위치검출방법에 대해서는 앞서 언급된 종래기술, 즉, 미국 특허등록 제6,192,096호에서도 이미 상세하게 기재된 바 있기 때문에, 이와 관련된 구체적인 설명은 별도로 하지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)는 제어봉의 상하 구동과정에서 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP) 상에 설치된 자석부재(130)(140)와 제어봉 구동축(110) 상단에 설치된 영구자석(112)과의 자기장 간섭작용에 의해 항상 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)에 대한 신호를 발생시키게 된다.
이때, 제어봉의 상하 구동 과정에 있어서, 제어봉 구동축(110) 상단의 영구자석(112)의 위치변화에 따라 제어봉 위치지시기(100)에서 검출하는 신호는 다음과 같은 3가지 신호로 구분된다.
첫 번째 경우로, 구동축(110)에 설치된 영구자석(112)이 제어봉 위치지시기(100)의 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)에 각각 설치된 자석부재(130)(140)와 서로 멀리 떨어져서 상호 간에 자기장 간섭을 일으키지 않을 경우에는, 상기 제어봉 위치지시기(100)에서는 상부한계위치(UP)와 하부한계위치(LP), 그리고 구동축의 영구자석(112) 위치에 해당하는 세 곳의 위치신호를 발생시킨다.
두 번째 경우로, 제어봉이 노심 내부로 삽입되어 구동축(110)의 상부에 설치된 영구자석(112)이 제어봉 위치지시기(100)의 하부한계위치(LP)에 설치된 자석부재(140)와 자기장 간에 상쇄간섭을 일으키게 될 경우, 제어봉 위치지시기(100)에서는 설정된 크기 이하의 자기변형이 계측되고, 이때 제어봉 위치지시기(100)에서는 상부한계위치(UP)에 해당하는 위치신호와 축소된 하부한계위치 신호를 발생시키게 되어 하부한계위치(LP)에 영구자석(112)이 위치하고 있음을 확인할 수 있다.
또는 상기 영구자석(112) 또는 자석부재(140)의 극성 배치를 달리할 경우, 상기 자석부재(140)와 영구자석(112)에서 발생하는 자기장이 서로 보강간섭을 일으켜 상기 제어봉 위치지시기(100)에서 상부한계위치(UP)에 해당하는 위치신호와 증폭된 하부한계위치 신호를 발생시키게 되어 하부한계위치(LP)에 영구자석(112)이 위치하고 있음을 확인하는 구성도 가능하다.
세 번째 경우로서, 제어봉이 인출되어 구동축(110) 상부에 설치된 영구자석(112)이 제어봉 위치지시기(100)의 상부한계위치(UP)에 설치된 자석부재(130)와 자기장 간에 상쇄간섭을 일으키게 될 경우, 제어봉 위치지시기(100)에서는 설정된 크기 이하의 자기변형이 계측되고, 이때 제어봉 위치지시기(100)에서는 하부한계위치(LP)에 해당하는 위치신호와 축소된 상부한계위치 신호를 발생시키게 되어 상부한계위치(UP)에 영구자석(112)이 위치하고 있음을 확인할 수 있다.
또는 상기 영구자석(112) 또는 자석부재(140)의 극성 배치를 달리할 경우, 상기 자석부재(130)와 영구자석(112)에서 발생하는 자기장이 서로 보강간섭을 일으켜 상기 제어봉 위치지시기(100)에서 하부한계위치(LP)에 해당하는 위치신호와 증폭된 상부한계위치 신호를 발생시키게 되어 상부한계위치(UP)에 영구자석(112)이 위치하고 있음을 확인하는 구성도 가능하다..
이와 같이 제어봉의 상하 구동시 실시간 위치에 따라 변화되는 제어봉의 위치신호의 변화를 감지하여 제어봉의 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)를 검출함으로써 제어봉구동장치의 운전을 효과적으로 제한할 수 있다.
이때, 상기 제어봉 위치지시기(100)의 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)는 원자로에 설치된 제어봉의 위치에 따라 현장에서 조정이 가능하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)는 전술된 형태의 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)의 검출이 가능한 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)와 기존의 제어봉 위치 검출을 위한 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기를 하나의 장치 형태로 통합하여 구성할 수 있고, 또는 각각의 독립된 제어봉 위치지시기 형태로 분리하여 구성할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
100 : 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기
102 : 보호관 104 : 자기변형 와이어
110 : 구동축 112 : 영구자석
120 : 수신기 130,140 : 자석부재
UP : 상부한계위치 LP : 하부한계위치

Claims (6)

  1. 보호관(102) 내부에 구비된 자기변형 와이어(104)에 펄스전류를 공급하여 발생되는 자기장과 제어봉 구동축(110)의 영구자석(112)에서 발생되는 자기장의 상호 간섭작용을 이용하여 제어봉의 실시간 위치를 계측하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)에 있어서,
    강자성체가 자화되어 발생하는 외형의 미세한 비틀림 응력을 이용하는 자기변형 와이어가 구비된 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)의 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP) 부분에 상기 구동축(110)의 영구자석(112)과 자기장 간섭을 발생하기 위한 자석부재(130)(140)가 설치되되,
    상기 자석부재(130)(140)를 상기 자기변형 제어봉 위치지시기(100)의 보호관(102)을 전체적으로 둘러싸는 도넛(donut) 모양 또는 일부만을 둘러싸는 반쪽 도넛 모양으로 형성하여 자기장 발생이 다양하도록 구성하고,
    상기 상부한계위치(UP) 및 하부한계위치(LP)를 검출하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기(100)와 기존의 제어봉 위치를 검출하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기를 하나의 장치 형태로 통합하여 구성하거나 각각의 독립된 형태로 분리하여 구성한 것을 특징으로 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영구자석(112)이 상기 자석부재(130)(140)와 서로 자기장 간섭을 일으키지 않을 경우 상기 제어봉 위치지시기(100)에서는 상부한계위치(UP), 하부한계위치(LP), 구동축 영구자석의 위치에 해당하는 세 곳의 위치신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 영구자석(112)이 상기 하부한계위치(LP)에 설치된 자석부재(140)와 서로 자기장 상쇄간섭을 일으킬 경우 상기 제어봉 위치지시기(100)에서는 상기 상부한계위치(UP)에 해당하는 위치신호와 축소된 하부한계위치 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 영구자석(112)이 상기 하부한계위치(LP)에 설치된 자석부재(140)와 서로 자기장 보강간섭을 일으킬 경우 상기 제어봉 위치지시기(100)에서는 상기 상부한계위치(UP)에 해당하는 위치신호와 증폭된 하부한계위치 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 영구자석(112)이 상기 상부한계위치(UP)에 설치된 자석부재(130)와 서로 자기장 상쇄간섭을 일으킬 경우 상기 제어봉 위치지시기(100)에서는 상기 하부한계위치(LP)에 해당하는 위치신호와 축소된 상부한계위치 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 영구자석(112)이 상기 상부한계위치(UP)에 설치된 자석부재(130)와 서로 자기장 보강간섭을 일으킬 경우 상기 제어봉 위치지시기(100)에서는 상기 하부한계위치(LP)에 해당하는 위치신호와 증폭된 상부한계위치 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기변형 와이어형 제어봉 위치지시기.
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