KR101636692B1 - Integrated Testing Equipment - Google Patents

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KR101636692B1
KR101636692B1 KR1020160075803A KR20160075803A KR101636692B1 KR 101636692 B1 KR101636692 B1 KR 101636692B1 KR 1020160075803 A KR1020160075803 A KR 1020160075803A KR 20160075803 A KR20160075803 A KR 20160075803A KR 101636692 B1 KR101636692 B1 KR 101636692B1
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heater
present
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temperature
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KR1020160075803A
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최민수
조영진
윤제호
남재규
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주식회사 신한이엔지
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Abstract

The present invention relates to an integrated specimen testing device and, more specifically, to a testing device capable of testing the heat resistance, pressure resistance and corrosion resistance of a specimen simultaneously. According to an embodiment of the present invention, provided is an integrated testing device comprising: a clamping means for fixating a specimen; a containing tube for enveloping the specimen to block the circulation of outer air while being connected to the clamping means; a first heater arranged outside the specimen and heating the outer wall of the specimen; a second heater arranged inside the specimen and heating the inner wall of the specimen; and a pressure adjusting part for adjusting the inner pressure of the specimen.

Description

통합시험장치{Integrated Testing Equipment}Integrated Testing Equipment

본 발명은 시편 통합시험장치로서, 보다 상세하게는 시편의 내열, 내압, 내식성을 동시다발적으로 테스트할 수 있는 시험장치에 대한 것이다. The present invention relates to a specimen integration test apparatus, and more particularly, to a test apparatus capable of simultaneously testing heat resistance, internal pressure and corrosion resistance of a specimen.

특히, 본 발명에 따르면 원자력 발전에 사용되는 핵연료봉과 같은 초고온, 초고압의 특수한 환경에 놓여지는 시편에 대한 실험도 수행할 수 있다. Particularly, according to the present invention, it is possible to carry out experiments on specimens placed in special environments of ultra-high temperature and ultra-high pressure such as nuclear fuel rods used in nuclear power generation.

원자력 발전은 기본적으로 원자로 내에서 핵분열 반응을 일으키고, 이때 발생되는 열에너지를 이용하여 증기를 생성시킨 후, 생성된 증기를 이용하여 터빈을 구동하는 원리로서 전기를 생산한다.Nuclear power generation basically produces a fission reaction in a reactor, generates steam using the heat energy generated at that time, and generates electricity as a principle of driving the turbine using the generated steam.

여기서 사용되는 핵연료봉은 핵분열에너지를 얻기 위해 사용하는 농축 우라늄 소결체 수십, 수백 개를 지르코늄 소재로 된 대략 4m 길이의 튜브속에 집어넣어 용접하여 만든 것을 말한다. The fuel rod used here is made by welding several tens or hundreds of enriched uranium sintered bodies used for obtaining fission energy into a tube of about 4 m long made of zirconium.

핵연료봉은 용접이 제대로 되지 않거나, 미소한 크랙이라도 발생하면 핵분열 시 연료봉 밖으로 방사능이 누출될 위험이 있어 매우 높은 수준의 안전성이 요구된다. If the nuclear fuel rod is not welded properly or if there is a small crack, there is a risk of leakage of the radioactivity out of the fuel rod during the fission, so a very high level of safety is required.

따라서, 원자력 관련산업의 안전성에 대한 관심이 높아지는 가운데 핵연료봉 생산 공정 전, 중, 후를 불문하여 제품 신뢰 테스트의 중요성이 대두되고 있다.Therefore, as the interest in the safety of the nuclear industry is increasing, the importance of product reliability test is growing regardless of before, during, and after the production process of nuclear fuel rods.

종래기술로서 핵연료봉 결함을 조사 및 규명하기 위한 조사 장치로는 연료봉 비파괴시험검사기가 사용되고 있다. 비파괴 검사기는 연료봉 내부의 기공이나 균열등의 결함, 용접부의 내부 결함등을 제품을 파괴하지 않고도 결함여부를 검사할 수 있는 장점이 있다.As a prior art, a fuel rod non-destructive testing tester has been used as an irradiation device for irradiating and identifying nuclear fuel rod defects. The nondestructive inspection system is advantageous in that defects such as pores and cracks inside the fuel rod, internal defects of welds, etc. can be inspected without destroying the product.

그러나, 비파괴 검사장치는 초음파나, 방사선을 이용하므로 검사장치의 구성이 복잡하고, 설비비용이 고가인 문제점이 있다. 또한, 비파괴 검사장치는 결함요인을 발견하는 단순히 신뢰성을 테스트하는 검사장치에 불과하며, 핵연료봉의 내열, 내압, 내식성등에 대한 성능 테스트에는 적합하지 않아 그 활용이 매우 제한적인 단점이 있다.However, since the nondestructive testing apparatus uses ultrasonic waves or radiation, the configuration of the inspection apparatus is complicated and the equipment cost is high. In addition, the nondestructive testing apparatus is merely an apparatus for testing reliability, which finds defects, and is not suitable for performance tests on heat resistance, pressure resistance, corrosion resistance, etc. of nuclear fuel rods.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 핵연료봉의 실제 작동환경을 모사하는 시편 통합시험장치를 개시한다. In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention discloses a specimen integration test apparatus that simulates an actual operating environment of a nuclear fuel rod.

또한, 내열, 내압, 내식성 등에 대한 성능시험장치의 역할도 가능한 통합시험장치를 제공한다. Also provided is an integrated testing device capable of acting as a performance testing device for heat resistance, pressure resistance, corrosion resistance, and the like.

아울러, 핵연료봉에 국한되지 않고 고온, 고압의 가혹테스트가 필요한 다양한 시편에 대해서도 활용될 수 있는 통합시험장치를 제공한다.In addition, it provides an integrated testing device that can be used for various specimens that are not restricted to nuclear fuel rods but require severe testing at high temperature and high pressure.

본 발명의 일 실시예에 따르면 핵연료봉을 시편으로 하여 이의 결함여부를 판별하기 위한 시험장치에 있어서, 사용완료된 시편과 새로운 시편의 교체를 위해 상기 시편이 탈착 가능하도록 구성되고, 모사실험 시에는 상기 시편을 고정하는 역할을 하는 클램핑수단; 외부공기를 차단하도록 상기 시편을 둘러싸는 격납튜브; 상기 시편과 격납튜브의 외부에 배치되고, 상기 시편의 외벽을 복사열을 이용해 가열하는 제1히터; 상기 시편의 내부에 배치되고, 상기 시편의 내벽을 복사열을 이용해 가열하는 제2히터; 공압을 이용하여 상기 시편 내부의 압력을 능동적으로 조절하는 압력조절부; 상기 격납튜브의 내부와 연결되어 스팀을 분사하는 증기발생기; 상기 격납튜브와 연결된 응축라인을 통해 내부 증기에 의한 결로 현상을 방지하거나 격납튜브 내부를 진공상태로 형성시킬 수 있는 응축기; 상기 증기발생기에 인접하여, 상기 격납튜브 내부에 유입되는 스팀의 응축을 방지하는 제3히터; 및 상기 시편의 실험데이터를 분석하며 온도, 압력 및 증기량을 제어할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 제1히터는 열을 방출하는 복수 개의 가열램프와, 상기 복수 개의 가열램프 각각에 대하여 일정 간격 이격되어 상기 가열램프를 대향하도록 오목하게 형성된 곡면을 가지는 복수 개의 반사하우징을 포함하되, 상기 반사하우징은, 찰나의 시간에 초고온의 열환경이 이루어지는 핵분열을 모사하기 위해, 상기 반사하우징의 골부분 곡면이 3cm 내지 25cm의 곡률반지름 R을 갖도록 형성되고, 승온속도를 더욱 높이기 위해 상기 골부분에서 연장된 측부확장면이 40cm 내지 60cm의 2차 곡률반지름 R'을 갖도록 형성되어 전체적으로 복합곡률반지름을 갖도록 형성되며, 상기 반사하우징의 곡면에는 니켈도금 또는 금도금 처리되고, 상기 반사하우징은, 상기 반사하우징의 내측으로 함입되어 형성되되 상기 반사하우징을 수평방향에서 자르는 단면에서 보아 상기 반사하우징의 곡면 형상에 대응하는 곡면 형상을 갖도록 형성된 냉각부를 구비하고, 상기 냉각부에 냉각수가 유입 및 배출되어 상기 반사하우징을 직접 냉각시키게 하는 것을 특징으로 함으로써 고온, 고압, 산화 실험을 일체로 수행하는 통합시험장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a testing apparatus for determining whether a fuel rod is a defect and determining whether the fuel rod is defective, wherein the test specimen is detachable for replacement of a used specimen and a new specimen, Clamping means serving to fix the specimen; A containment tube surrounding said specimen to block external air; A first heater disposed outside the specimen and the containment tube and heating the outer wall of the specimen using radiant heat; A second heater disposed inside the specimen and heating the inner wall of the specimen using radiant heat; A pressure regulator for actively regulating a pressure inside the specimen using pneumatic pressure; A steam generator connected to the inside of the containment tube to inject steam; A condenser capable of preventing condensation due to internal steam through a condensation line connected to the containment tube or forming a vacuum state inside the containment tube; A third heater adjacent to the steam generator for preventing condensation of steam introduced into the containment tube; And a control unit for analyzing the experimental data of the specimen and controlling the temperature, the pressure and the steam amount, wherein the first heater includes a plurality of heating lamps for emitting heat and a plurality of heating lamps And a plurality of reflective housings each having a curved surface concave to face the heating lamp, wherein the reflective housing has a curved surface of the valley portion of the reflective housing, And a side extension surface extending from the trough portion is formed to have a secondary curvature radius R 'of 40 cm to 60 cm in order to further increase the heating rate so as to have a compound curvature radius as a whole , The curved surface of the reflective housing is subjected to nickel plating or gold plating, And a cooling part formed so as to have a curved shape corresponding to a curved shape of the reflecting housing as viewed from a cross section cut in the horizontal direction of the reflecting housing, the cooling water being introduced into and discharged from the cooling part, And the housing is directly cooled, thereby providing an integrated testing apparatus for performing high temperature, high pressure and oxidation experiments in one body.

일 실시예에 따르면 통합시험장치는 상기 가열램프 및 상기 반사하우징은 복수개 구비되어 상기 시편의 축과 수직한 면에서 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the integrated testing apparatus includes a plurality of the heating lamps and the reflection housing, and is formed radially on a surface perpendicular to the axis of the specimen.

일 실시예에 따르면 상기 시편을 상기 제1히터에 인입 또는 인출 가능하도록 하는 가이드부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a guide unit may be provided to allow the specimen to be drawn into or drawn out from the first heater.

일 실시예에 따르면 상기 시편의 외부 온도를 검출하도록, 상기 격납튜브의 외부에 접촉되는 접촉식 R타입 또는 K타입의 열전대로 구성되는 제1온도센서를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the sensor may include a first temperature sensor configured to be of a contact type R type or K type thermocouple contacting the outside of the containment tube to detect the external temperature of the specimen.

일 실시예에 따르면 상기 시편의 내부 온도를 검출하도록, 상기 격납튜브의 내부에 위치하는 R타입 또는 K타입의 열전대로 구성되는 제2온도센서를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a second temperature sensor may be included, the R-type or K-type thermocouple positioned inside the containment tube to detect the internal temperature of the specimen.

본 발명의 일 실시예에 따른 시편 통합시험장치에 따르면 컴팩트하고 심플한 구성을 가지면서도 정밀한 핵연료봉 작동환경을 모사할 수 있다. 또한, 온도, 압력, 증기량을 독립적으로 조절하여 각종 시편의 성능테스트를 수행할 수도 있다.According to the specimen integration testing apparatus according to one embodiment of the present invention, it is possible to simulate a precise fuel rod operating environment while having a compact and simple structure. Also, performance test of various specimens can be performed by independently adjusting temperature, pressure, and steam amount.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터의 내부형상을 나타내는 절개사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터의 내부형상을 나타내는 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터의 상면도이다.
도 9는 도 6에서 도시한 제1히터의 반대쪽 면을 나타내는 절개사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사하우징의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열램프과 반사하우징의 평면단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열램프의 개념도이다.
도 13은 본 발명의 곡률반지름의 크기에 따른 시편의 승온시간을 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 복합 곡률반지름을 갖는 반사하우징에 대한 평면단면도를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 복합 곡률반지름의 크기에 따른 시편의 승온시간을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서에 대한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a sealing member according to one embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view illustrating an internal shape of a first heater according to an embodiment of the present invention.
7 is a front view showing an internal shape of a first heater according to an embodiment of the present invention.
8 is a top view of a first heater according to an embodiment of the present invention.
9 is a cutaway perspective view showing the opposite side of the first heater shown in Fig.
10 is a perspective view of a reflective housing according to an embodiment of the present invention.
11 is a plan sectional view of a heating lamp and a reflective housing according to an embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram of a heating lamp according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the temperature rise time of the specimen according to the magnitude of the radius of curvature of the present invention.
14 shows a plan sectional view of a reflective housing having a compound curvature radius of the present invention.
15 is a graph showing a temperature rise time of a specimen according to the magnitude of the complex curvature radius of the present invention.
16 is a conceptual diagram of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the present invention, a detailed description of known configurations will be omitted, and a detailed description of configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 정면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치의 측면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재의 단면도이다.1 is a conceptual diagram of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a front view of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention. 4 is a side view of an integrated testing apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view of a sealing member according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치(1)는 시편(10)을 고정하는 클램핑수단(100); 상기 클램핑수단(100)에 연결되면서 외부공기와의 유통을 차단하도록 상기 시편(10)을 둘러싸는 격납튜브(200); 상기 시편(10)의 외부에 배치되고, 상기 시편(10)의 외벽을 가열하는 제1히터(300); 및 상기 시편(10)의 내부에 배치되고, 상기 시편(10)의 내벽을 가열하는 제2히터(400); 상기 시편(10)의 내압을 조절하는 압력조절부(500)를 포함할 수 있다.An integrated testing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes clamping means 100 for fixing a specimen 10; A containment tube 200 connected to the clamping means 100 and surrounding the specimen 10 to block the flow of the air to the outside air; A first heater 300 disposed outside the specimen 10 to heat the outer wall of the specimen 10; And a second heater (400) disposed inside the specimen (10) and heating the inner wall of the specimen (10); And a pressure regulator 500 for regulating the internal pressure of the test piece 10.

이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 시편 통합시험장치(1)에 포함된 구성 각각에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each of the components included in the specimen integration testing apparatus 1 of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 1 to 5. Fig.

*도 1에는 본 발명의 시편(10)에 제1히터(300), 제2히터(400), 압력조절부(500), 증기발생기(600)의 구성이 도시되어 있다. 이러한 구성을 이용하여 온도, 압력, 증기의 세가지 변수를 조절할 수 있게 된다. 위 세가지 변수는 후술하는 제어부(1100)에 의해 독립적으로 조절될 수 있다. 1 shows a configuration of a first heater 300, a second heater 400, a pressure regulator 500, and a steam generator 600 in a test piece 10 of the present invention. By using this configuration, it is possible to control three parameters of temperature, pressure and steam. The above three variables can be independently adjusted by the control unit 1100 described later.

본 발명의 시편(10)은 대체로 길이가 긴 파이프, 튜브, 로드 등의 형상을 가진 시험목적대상물일 수 있다. 시편(10)의 일 예로서 지르코늄합금 피복관이나 핵연료 제어봉 등이 해당될 수도 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 목적에 따라 고온, 고압 또는 산화 실험이 필요한 대상이면 어느 것이어도 무방하다. 본 발명의 통합시험장치(1)는 시편(10)의 실제 작동환경과 동일한 환경을 조성하여 결함여부나, 각종 성능을 실험하기 위한 것이다. 따라서 핵연료봉에 국한되지 않고 고온, 고압의 가혹테스트가 필요한 대상물이면 어느 것이어도 좋다.The specimen 10 of the present invention may be a test object having a shape such as a pipe, a tube, a rod and the like having a generally long length. As an example of the test piece 10, a zirconium alloy clad tube or a nuclear fuel control rod may be applied. However, the present invention is not limited thereto, and it may be any object which requires high-temperature, high-pressure or oxidation experiment according to the object of the present invention. The integrated testing apparatus 1 of the present invention is intended to test the existence of defects and various performances by creating an environment identical to the actual operating environment of the test piece 10. Therefore, any object may be used as long as it is not limited to the nuclear fuel rod but requires a high temperature and high pressure harsh test.

본 발명의 클램핑수단(100)은 시편(10)의 위치를 고정하는 수단이다. 시편(10)의 단부에 연결되어 시편(10)을 단단히 고정하고 시편(10)에 발생하는 진동을 최소화하는 역할을 할 수 있다. 또한, 시편(10)의 상하 이동을 안내하는 역할도 하며, 모사실험 진행 중이거나 시편(10)을 교체할 경우에 시편(10)을 특정위치(또는 높이)에서 고정시키는 역할을 할 수 있다. The clamping means (100) of the present invention is a means for fixing the position of the specimen (10). And is connected to the end of the test piece 10 to securely fix the test piece 10 and minimize the vibration generated in the test piece 10. [ Also, it serves to guide the upward and downward movement of the specimen 10, and can be used to fix the specimen 10 at a specific position (or height) in the course of the simulation test or when the specimen 10 is replaced.

도 1, 도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑수단(100)은 시편(10)과 격납튜브(200)가 연결되는 지그(101)와 시편(10)의 상하 이동시에도 중심축이 흔들리지 않도록 수평방향에서 지지하는 플레이트(102)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1, 2 and 5, the clamping means 100 according to an embodiment of the present invention includes a jig 101 to which a specimen 10 and a containment tube 200 are connected, And may include a plate 102 supporting in the horizontal direction so that the central axis does not shake even when vertically moving.

또한, 클램핑수단(100)은 시편(10) 내부로 공압과 같은 특정요소만 출입 가능하게 하고 다른 불필요한 요소는 차단시키는 실링(sealing)부재(103)를 포함할 수 있으며, 플레이트(102)를 상부프레임(1001)으로부터 지지하는 지지대(104)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면 지지대(104)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 상부프레임(1001) 상단 측에 위치한 고정부재(105)에 의해 안정적으로 고정될 수 있다. The clamping means 100 may also include a sealing member 103 that allows only certain elements such as pneumatic pressure to flow into the specimen 10 and cuts off other unwanted elements, And a support base 104 supporting from the frame 1001. Referring to FIG. 2, at least one support 104 may be provided and may be stably fixed by a fixing member 105 positioned on the upper side of the upper frame 1001.

도 1을 다시 참조하면, 시편(10)의 일단이 클램핑수단(100)과 연결되어 내부가 밀폐될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 1에 도시된 것과 달리 클램핑수단(100)은 시편(10)의 일단과 타단을 모두 고정하는 구성일 수도 있다.Referring again to FIG. 1, one end of the specimen 10 may be connected to the clamping means 100 to seal the inside thereof. However, the present invention is not limited thereto, and the clamping means 100 may be configured to fix both ends of the specimen 10, unlike the one shown in Fig.

본 발명의 상세한 설명에서 기재되는 '연결'은 일 부재와 타 부재의 부착, 장착, 접촉, 접착, 인접, 접합, 결합, 결속 등의 모든 물리적인 연결뿐만 아니라 전기적인 연결 모두를 의미한다. 하나의 물리적인 연결의 예로써, 시편(10)과 클램핑수단(100)간의 연결은 중공부가 형성된 클램핑수단(100)에 시편이 끼워맞춤되는 구성일 수도 있다."Connection" described in the detailed description of the present invention means both physical connection as well as electrical connection such as attachment, attachment, contact, adhesion, adjacency, bonding, bonding, binding, etc. of one member and another member. As an example of one physical connection, the connection between the specimen 10 and the clamping means 100 may be such that the specimen is fitted to the clamping means 100 formed with the hollow portion.

다음으로 본 발명의 격납튜브(200), 제1히터(300), 제2히터(400)에 대해서 설명한다.Next, the containment tube 200, the first heater 300, and the second heater 400 of the present invention will be described.

본 발명의 격납튜브(200)는 클램핑수단(100)에 연결되면서 외부와의 유통을 차단하도록 상기 시편(10)을 폐쇄할 수 있다. 이러한 격납튜브(200)를 구비함으로써 격납튜브의 외부공기 등, 각종 외란을 차단하고 격납튜브(200)와 시편(10) 사이의 공간을 원하는 조건으로 조성할 수 있게 된다. 다시말해, 격납튜브(200)는 증기발생기(600)에 의해 제공되는 증기 또는 기타 허용된 작동유체 이외의 다른 유체는 내부에 유동할 수 없도록 형성된다. 이러한 목적을 달성하기 위한 격납튜브(200) 종류의 한 예로서, 격납튜브(200)는 열처리 제품에 주로 사용되는 쿼츠(quartz)튜브일 수 있다. 본 발명에서는 격납튜브(200)의 기밀성을 높이기 위해, 격납튜브(200)의 일측에 패킹용 마개를 형성할 수도 있다. 여기서의 패킹용 마개의 역할은 상술한 실링부재(103)가 수행할 수도 있다. The containment tube 200 of the present invention may be connected to the clamping means 100 to close the specimen 10 so as to block the flow to the outside. By providing the containment tube 200, various disturbances such as the outside air of the containment tube can be blocked, and the space between the containment tube 200 and the specimen 10 can be made to a desired condition. In other words, the containment tube 200 is formed such that the fluid other than the vapor or other permitted working fluid provided by the steam generator 600 can not flow in. As an example of the type of containment tube 200 for accomplishing this purpose, the containment tube 200 may be a quartz tube that is primarily used in heat treated products. In the present invention, a packing stopper may be formed on one side of the containment tube 200 to enhance the airtightness of the containment tube 200. The sealing member 103 described above may also be used as the sealing member for sealing.

본 발명의 제1히터(300)는 시편(10)의 외벽을 가열하는 가열체로서 고온 실험을 위한 필수적인 구성요소이다. 보다 구체적으로는, 도 1에 도시된 것처럼 제1히터(300)는 격납튜브(200)의 외측으로부터 시편(10)의 중심축 방향으로 열을 가하는 가열체일 수 있다. 여기서 제1히터(300)는 고온에서 시편(10)을 열처리하는 퍼니스히터(furnace heater)가 해당될 수 있다. 본 발명의 제1히터(300)에 의해 시편(10)을 1700℃이상의 고온까지도 가열할 수 있게 된다. The first heater 300 of the present invention is a heating element for heating the outer wall of the specimen 10 and is an essential component for a high temperature experiment. More specifically, as shown in FIG. 1, the first heater 300 may be a heating body that applies heat in the direction of the central axis of the specimen 10 from the outside of the containment tube 200. Here, the first heater 300 may be a furnace heater for heat-treating the specimen 10 at a high temperature. The first heater 300 of the present invention can heat the specimen 10 even to a high temperature of 1700 DEG C or higher.

도 2와 도 3을 함께 참조하면 본 발명의 제1히터(300)는 전체적으로 각기둥의 형상을 가진 챔버(chamber)일 수 있으며, 그 중심부에 시편(10)이 삽입될 수 있도록 관통공이 형성되는 구성일 수 있다. 관통공의 형상은 시편(10)의 외주 형상과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 시편(10)의 단면이 원형일 때, 제1히터(300)의 관통공의 단면 또한 원형인 것이 시편(10)의 승온에 있어 구조적으로 적합하다. 관통공의 형상은 도 8과 도 9에 자세히 도시되어 있다. 제1히터(300)에 대해서는 더욱 상세히 후술하기로 한다. Referring to FIGS. 2 and 3, the first heater 300 of the present invention may be a chamber having the shape of a prism as a whole, and a through hole may be formed in the center of the chamber so that the specimen 10 can be inserted into the chamber. Lt; / RTI > It is preferable that the shape of the through hole is formed so as to correspond to the outer shape of the test piece 10. For example, when the cross section of the specimen 10 is circular, the cross section of the through hole of the first heater 300 is also circular, which is structurally suitable for the temperature rise of the specimen 10. The shape of the through hole is shown in detail in FIGS. 8 and 9. FIG. The first heater 300 will be described later in more detail.

본 발명의 제2히터(400)는 시편(10)의 내부에서 열을 가하는 가열체로서, 제1히터(300)에 의한 시편(10)의 외측에서의 가열뿐만 아니라 시편(10)의 내부에서도 가열수단을 제공하여 보다 실제에 가까운 모사실험을 수행할 수 있다. 도 1을 참조하면, 제2히터(400)는 시편(10) 내부 중앙부에 위치하되 일단이 클램핑수단(100)에 연결(또는 고정)되고 타단이 자유단인 구성일 수 있다. 여기서의 제2히터(400)는 실리콘카바이드(SiC)를 주원료로 하여 고저항의 발열부가 구비된 히터일 수 있으며, 종류로는 봉형이나 나선형의 히터일 수 있다. 본 발명의 제2히터(400)에 의해서도 1000℃ 이상의 고온을 발열하여 시편(10)을 가열시킬 수 있다. The second heater 400 of the present invention is a heating body for applying heat to the inside of the specimen 10 and is not only heated outside the specimen 10 by the first heater 300 but also inside the specimen 10 It is possible to perform a simulated experiment that is closer to reality by providing a heating means. Referring to FIG. 1, the second heater 400 may be located at the center of the specimen 10, one end of which is connected (or fixed) to the clamping means 100, and the other end of the second heater 400 is free. Here, the second heater 400 may be a heater having a high-resistance heating unit using silicon carbide (SiC) as a main material, and may be a rod-shaped heater or a spiral heater. The second heater 400 of the present invention can also heat the specimen 10 by generating a high temperature of 1000 ° C or more.

이상의 설명을 정리하면, 제1히터(300)와 제2히터(400)를 구비하여 시편(10)의 내, 외부를 동시에 가열할 수 있는 시스템을 마련함으로써, 원자력 연료봉의 핵분열과 같은 고도의 실험을 모사할 수 있다. As described above, by providing the first heater 300 and the second heater 400 so that the inside and the outside of the specimen 10 can be heated at the same time, a high-level experiment such as nuclear fission of a nuclear fuel rod Can be simulated.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 시편 통합시험장치(1)는 압력조절부(500)와 증기발생기(600)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the test piece integration test apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may include a pressure regulator 500 and a steam generator 600.

압력조절부(500)는 가압펌프 시스템(Pressurization pump station, 또는 부스터 펌프)과 조절밸브 등으로 구성될 수 있으며, 이러한 시스템이 시편(10) 내부에 연결되어 시편(10)의 내압을 초고압으로 만들 수 있다. 본 발명의 압력조절부(500)는 공압을 이용하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 유압을 이용할 수도 있다. The pressure regulating unit 500 may be constituted by a pressurization pump station or a booster pump and a control valve or the like and the system is connected to the inside of the specimen 10 to make the internal pressure of the specimen 10 high . The pressure regulator 500 of the present invention preferably uses pneumatic pressure, but hydraulic pressure may be used in some cases.

증기발생기(600)는 오일 또는 전기를 사용하여 직접가열방식으로 스팀을 생성하는 기기일 수 있다. 수소분자(H2), 물(H2O), 가스 등을 기 설정된 값에 따라 일정량 공급하여 이를 증기발생기(600)를 통해 가열하고, 생성된 증기는 격납튜브(200) 내부에 공급되어 시편(10) 외부의 습도를 조절할 수 있다. 본 발명의 증기발생기(600)를 이용하여 각종 시험 재료에 대한 부식이나 산화실험의 모사가 가능하다. The steam generator 600 may be a device that generates steam by direct heating using oil or electricity. A predetermined amount of hydrogen molecules (H 2 ), water (H 2 O), gas and the like are supplied according to predetermined values and heated through a steam generator 600. The generated steam is supplied into the containment tube 200, (10) The humidity of the outside can be controlled. The steam generator 600 of the present invention can be used to simulate corrosion or oxidation experiments on various test materials.

아울러, 시편(10)의 종류와 실험의 다양한 목적에 따라, 증기발생기(600)에서는 증기뿐만 아니라 특정가스(GAS)를 투입시킬 수도 있음을 유의해야 한다. 또한, 증기발생기(600)에 연결된 밸브를 이용하여 냉각수(H2O)도 제공할 수 있다.It should also be noted that depending on the type of the test piece 10 and the various purposes of the experiment, the steam generator 600 may be supplied with steam as well as a specific gas (GAS). In addition, cooling water (H 2 O) can also be provided using a valve connected to the steam generator 600.

한편, 증기발생기(600)의 일측에는 제3히터(610)를 구비할 수 있다. 제3히터(610)는 격납튜브(200) 내부에 유입되는 증기(가열된 스팀)가 응축되는 것을 방지하기 위한 것이다. 여기서의 증기는 포화수증기 상태의 증기일 수 있다. 본 발명의 제3히터(610)는 300℃ 이상의 고열을 방출할 수 있다. 이에 따라 시편(10) 주위의 결로로 인한 실험 데이터 측정오류를 최소화할 수 있게 된다. Meanwhile, a third heater 610 may be provided on one side of the steam generator 600. The third heater 610 prevents the steam (heated steam) flowing into the containment tube 200 from condensing. The steam here may be a vapor in a saturated water vapor state. The third heater 610 of the present invention can emit high heat of 300 ° C or more. Thus, errors in measurement of experimental data due to condensation around the specimen 10 can be minimized.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서는 시편(10)의 온도를 검출하기 위한 구성이다. 본 발명의 온도센서에는 시편(10)의 외부 온도를 검출하는 제1온도센서(710)와 시편(20)의 내부 온도를 검출하는 제2온도센서(720)가 포함될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 온도센서의 종류로서 저항의 증감방식에 따라 구분되는 PTC(Positive Thermal Coefficient), NTC(Negative Thermal Coefficient)가 포함될 수 있으며, 측정방식에 따라 구분되는 접촉식, 비접촉식 온도센서가 포함될 수 있다. 구체적으로, 제1온도센서(710)는 격납튜브(200)와 시편(10) 사이의 공간에 위치할 수 있고, 제2온도센서(720)는 시편(10) 내부에 위치할 수 있다. 아울러, 제1온도센서(710)는 시편(10) 외주에 용접(welding)되어 접할 수 있고, 제2온도센서(720)는 제2히터(400)에 접할 수도 있다. The temperature sensor according to an embodiment of the present invention is a configuration for detecting the temperature of the test piece 10. The temperature sensor of the present invention may include a first temperature sensor 710 for detecting the external temperature of the specimen 10 and a second temperature sensor 720 for detecting the internal temperature of the specimen 20. As the type of the temperature sensor used in the present invention, a PTC (Positive Thermal Coefficient) and a NTC (Negative Thermal Coefficient) classified according to the increase / decrease method of resistance may be included and a contact type contactless temperature sensor . Specifically, the first temperature sensor 710 may be located in the space between the containment tube 200 and the specimen 10, and the second temperature sensor 720 may be located within the specimen 10. The first temperature sensor 710 may be welded to the outer circumference of the specimen 10 and the second temperature sensor 720 may contact the second heater 400. [

본 발명의 일 실시예에 따른 응축기(800, Condenser)는 격납튜브(200) 내부 증기에 의해 발생할 수 있는 결로현상을 방지하기 위한 구성이다. 응축기(800)는 도 1에 도시된 바와 같이 격납튜브(200)의 일 측 응축라인(810)에 의해 연결되어 증기발생기(600)와 유기적인 구동을 통해 격납튜브(200) 내부에 존재하는 스팀의 정량적인 제어를 가능하게 한다. 예컨대, 응축기(800)를 구동하여 응축라인(810)을 통해 스팀을 빨아들임으로써, 격납튜브(200) 내부를 진공상태로 만들수도 있다. The condenser 800 according to an embodiment of the present invention is configured to prevent condensation that may be caused by the internal vapor of the containment tube 200. The condenser 800 is connected to the one side condensation line 810 of the containment tube 200 as shown in FIG. 1 and is connected to the steam generator 600 through the steam generator 600, Lt; / RTI > For example, the inside of the containment tube 200 may be evacuated by driving the condenser 800 to suck steam through the condensation line 810.

본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(900)는 시편(10)을 제1히터(300)에 인입 또는 인출 가능하게 한다. 가이드부(900)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 클램핑수단(100)에 연결될 수 있다. 시편 통합시험장치(1) 일측에 마련된 구동모터(1200)를 작동하여 클램핑수단(100)을 상하 이동시켜 시편(10)의 위치를 변경시킬 수 있게된다. 보다 구체적으로는 모사실험이 완료된 시편(10)을 다른 시편(10)으로 교체할 때, 가이드부(900)에 의해 클램핑수단(100)을 상방으로 이동시켜 제1히터(300)로부터 시편(10)을 인출한다. 그리고 사용한 시편(10)을 클램핑수단(100)으로부터 탈거시킨 뒤, 새로운 시편(10)을 클램핑수단(100)에 결합한 후 가이드부(900)에 의해 클램핑수단(100)을 다시 하방으로 이동시켜 시편(10)을 밀폐하여 모사실험을 재개할 수 있다. The guide unit 900 according to an embodiment of the present invention allows the test piece 10 to be drawn into or drawn out from the first heater 300. At least one guide unit 900 may be provided and may be connected to the clamping unit 100. The position of the specimen 10 can be changed by moving the clamping means 100 up and down by operating the driving motor 1200 provided at one side of the specimen integration testing apparatus 1. More specifically, when replacing the specimen 10 having been subjected to the simulation test with the other specimen 10, the clamping means 100 is moved upward by the guide portion 900 so that the specimen 10 . After the used specimen 10 is detached from the clamping means 100 and the new specimen 10 is coupled to the clamping means 100, the clamping means 100 is moved downward again by the guide portion 900, (10) can be closed to resume the simulation test.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(1001,1002,1003)은 장착프레임(2)의 일 요소로서 상기에서 살펴본 클램핑수단(100), 제1히터(300) 등 통합시험장치(1)를 이루는 각 구성요소를 지지하는 수단이다. 통합시험장치(1)를 작동하더라도 상기 프레임(1001,1002,1003)에 의해 시편(10)과 제1히터(300)의 중심축이 어긋나지 않고 클램핑수단(100)의 수평이 유지된다. The frames 1001, 1002 and 1003 according to an embodiment of the present invention are constituent elements of the integrated test apparatus 1 such as the clamping means 100, the first heater 300, It is a means of supporting each component. The central axis of the specimen 10 and the first heater 300 are not shifted by the frames 1001, 1002 and 1003 even when the integrated testing apparatus 1 is operated, and the horizontal level of the clamping means 100 is maintained.

마지막으로, 본 발명의 제어부(1100)는 통합시험장치(1)의 일측에 위치하여 시편(10)의 고온, 고압, 산화 실험의 작동변수를 제어한다. 제어부(1100)는 DAQ(Data Acquisition) LabVIEW 등 그래픽기반의 제어 계측용 프로그램일 수 있다. 센서를 통하여 인식된 값을 디지털 신호로 변환시키고, 변환된 실험데이터를 실시간 계측, 기록, 저장 가능하여 기 설정된 온도, 압력, 증기량에 의한 실험을 할 수 있다. 뿐만 아니라 피드백(feedback)제어를 통한 새로운 변수값에 대한 실험도 할 수 있다. 예컨대, PID(Proportional- Integrated- Differential), PI, PD와 같은 피드백제어기 또는 진상, 지상보상기 등을 더 포함함으로써 1% 이하의 온도, 압력, 증기량을 보정할 수 있다.Finally, the controller 1100 of the present invention is located at one side of the integrated test apparatus 1 to control operating parameters of the high temperature, high pressure and oxidation experiment of the specimen 10. The control unit 1100 may be a graphic based control measurement program such as DAQ (Data Acquisition) LabVIEW. The sensor can convert the recognized value into a digital signal, and the converted experimental data can be measured, recorded, and stored in real time, so that the experiment can be performed by the preset temperature, pressure, and steam amount. In addition, new parameter values can be experimented through feedback control. For example, a feedback controller such as PID (Proportional-Integrated-Differential), PI, and PD, or a phase, ground compensator, etc., can be further included to correct temperature, pressure, and steam amount of 1% or less.

이상에서 살펴본 시편 통합시험장치(1)에 의하면 파이프, 튜브, 로드형상의 시편(10)에 대한 고안, 고압, 산화 실험을 하나의 장비로 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 통합시험장치(1)를 이용하는 기업이나 연구소에서는 새로이 개발된 신소재나 시험대상물에 대하여 보다 편리하고 실제적인 모사실험이 가능하여 높은 신뢰성을 가진 실험결과를 도출할 수 있게 된다.According to the test piece integration test apparatus 1 as described above, the design of the pipe 10, the tube, and the rod-shaped test piece 10, the high pressure and the oxidation test can be performed by one equipment. Therefore, a company or a laboratory using the integrated testing apparatus (1) of the present invention can perform more convenient and practical simulation experiments on newly developed new materials or test objects, and thus can obtain experimental results with high reliability.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터(300)에 대하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the first heater 300 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터(300)의 내부형상을 나타내는 절개사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터(300)의 내부형상을 나타내는 정면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1히터(300)의 상면도이다. 도 9는 도 6에서 도시한 제1히터(300)의 반대쪽 측면을 나타내는 절개사시도이다.6 is an exploded perspective view showing an internal shape of the first heater 300 according to an embodiment of the present invention. 7 is a front view showing an inner shape of the first heater 300 according to an embodiment of the present invention. 8 is a top view of the first heater 300 according to an embodiment of the present invention. 9 is an incisional perspective view showing the opposite side surface of the first heater 300 shown in Fig.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제1히터(300)는 전체적으로 각기둥 형상의 챔버(chamber)일 수 있다. 예컨대, 단면이 사각형 내지 육각형 또는 그 이상의 다각형일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 단면이 십이각형인 제1히터(300)를 기준으로 설명한다.As described above, the first heater 300 of the present invention may be a generally prismatic chamber. For example, the cross section may be a square to hexagonal or more polygonal. Hereinafter, for ease of explanation, the first heater 300 having a cross section of a twelfth section will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG.

본 발명의 제1히터(300)는 내부에는 열을 방출하는 가열램프(310) 및 가열램프(310)로부터 방출된 열을 집열하는 반사하우징이 형성될 수 있다. The first heater 300 may include a heating lamp 310 for emitting heat and a reflective housing for collecting heat emitted from the heating lamp 310.

도 6과 도 7은 제1히터(300)의 형상을 도시하는데, 복수 개의 반사하우징(320)이 제1히터(300) 내부에 형성되고, 반사하우징(320)의 내부에는 가열램프(310)가 위치한다. 구체적으로, 복수 개의 반사하우징(320)은 제1히터(300)와 별개의 구성으로서 제작되어 제1히터(300)에 결합되는 구성일 수 있다. 여기서의 '결합'은 조립, 장착, 설치등의 모든 물리적인 결합을 의미한다.6 and 7 illustrate the shape of the first heater 300. A plurality of reflecting housings 320 are formed inside the first heater 300 and a heating lamp 310 is disposed inside the reflecting housing 320. [ . The plurality of reflective housings 320 may be formed separately from the first heater 300 and coupled to the first heater 300. Here, 'coupling' means all physical coupling such as assembly, mounting, and installation.

본 발명의 일 실시예에 따른 퍼니스 히터(300) 내부에는 가열램프(310) 및 반사하우징(320)이 각각 복수 개 구비되어 시편(10)의 길이방향의 중심축과 수직한 면에서 방사상으로 형성될 수 있다. A plurality of heating lamps 310 and a plurality of reflective housings 320 are provided inside the furnace heater 300 according to an embodiment of the present invention and are formed radially on the surface perpendicular to the longitudinal center axis of the specimen 10 .

예컨대, 시편(10)의 외주 둘레를 따라 가열램프(310)와 반사하우징(320)이 결합된 구성이 각각 3개씩 구비되어 120°의 각도로 방사상 배치될 수 있다. 또는 본 발명의 도 6 내지 도 8에서처럼 가열램프(310)와 반사하우징(320)이 결합된 구성이 각각 6개씩 구비되어 60°의 각도로 배치될 수도 있다. 이렇게 복수 개 형성된 가열램프(310) 및 반사하우징(320)에 의해 시편(10)의 외측에서 고르게 가열할 수 있어, 보다 정밀한 실험을 수행할 수 있고 열원을 응집하여 시험편(10)을 높은 온도로 가열하기에 용이하다. For example, three heating lamps 310 and a reflecting housing 320 may be disposed along the outer circumference of the specimen 10, and each of the three heating lamps 310 and the reflecting housing 320 may be radially disposed at an angle of 120 degrees. Alternatively, as shown in FIGS. 6 to 8 of the present invention, six heating lamps 310 and a plurality of reflective housings 320 may be arranged at an angle of 60 °. The plurality of formed heating lamps 310 and the reflective housing 320 can uniformly heat the outside of the specimen 10 to perform more precise experiments and coagulate the heat source to increase the temperature of the specimen 10 to a high temperature It is easy to heat.

반사하우징(320) 내부에는 냉각수가 유입되는 냉각부(330)가 구비될 수 있으며, 제1히터(300)의 외주면에는 냉각부(330)로 냉각수를 유입하기 위한 유입구(340)가 형성될 수 있다. 도 6 내지 도 9에는 챔버의 외주면에 유입구(340)가 돌출형성되어 있는 것을 도시하고 있으며, 여기에는 호스(미도시)가 연결되어 냉각수를 공급할 수 있다. 승온된 냉각수를 교체시에는 유입구(340)를 통해 배출할 수 있으며, 또는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 일 측면에 2개의 유입구(340)를 구비하여, 한쪽의 유입구(340)에는 냉각수를 공급하고 다른 한쪽의 유입구(340)에서는 냉각수를 배출하는 순환구조를 구성할 수도 있다. An inlet 340 for introducing cooling water into the cooling part 330 may be formed on the outer circumferential surface of the first heater 300. The cooling part 330 may be formed in the reflective housing 320, have. 6 to 9 illustrate that the inlet 340 protrudes from the outer circumferential surface of the chamber, and a hose (not shown) is connected to the inlet 340 to supply the cooling water. When the temperature of the cooling water is changed, the cooling water may be discharged through the inlet 340. Alternatively, as shown in FIGS. 6 to 9, two inlet ports 340 may be provided on one side of the inlet port 340, And the cooling water is discharged from the other inlet port 340. In this case,

전기판넬(350)은 제1히터(300) 일측에 구비되고 가열램프(310)와 전기적으로 연결되어 가열램프(310)가 빛을 발광하도록 전기를 공급할 수 있다.The electric panel 350 is provided on one side of the first heater 300 and is electrically connected to the heating lamp 310 so that the heating lamp 310 can supply electricity to emit light.

제1히터(300)는 시편(10)에 초고온의 열을 가하므로 실험의 안정성 확보를 위한 냉각수의 공급이 매우 중요하다. 따라서, 유입구(340)를 제1히터(300) 외주면의 상부와 하부에 배치하여, 반사하우징(320) 내에 냉각수가 공급되어 열을 흡수하고나면 승온된 냉각수를 반사하우징(320) 외부로 배출할 수 있도록 순환구조를 형성할 수 있다.Since the first heater 300 applies ultra-high temperature heat to the specimen 10, it is very important to supply the cooling water for ensuring the stability of the experiment. Accordingly, the inlet port 340 is disposed at the upper and lower portions of the outer circumferential surface of the first heater 300, and the cooling water is supplied into the reflective housing 320 to absorb the heat, and the heated cooling water is discharged to the outside of the reflective housing 320 A circulation structure can be formed.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사하우징(320)에 대한 사시도를 나타내며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열램프(310)과 반사하우징(320)에 대한 평면 단면도를 나타낸다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열램프(310)의 개념도이다. FIG. 10 is a perspective view of a reflective housing 320 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a plan sectional view of a heating lamp 310 and a reflective housing 320 according to an embodiment of the present invention . 12 is a conceptual diagram of a heating lamp 310 according to an embodiment of the present invention.

도 10과 도 11을 함께 참조하면, 본 발명의 반사하우징(320)은 내부에 오목한 홈이 길게 형성되어 있다. 반사하우징(320)의 내부 오목한 홈이 형성된 공간에는 가열램프(310)가 위치한다. Referring to FIGS. 10 and 11 together, the reflective housing 320 of the present invention is formed with a long depression in its interior. The heating lamp 310 is located in a space in which the concave groove of the reflective housing 320 is formed.

가열램프(310)는 램프의 용적률을 매우 작게하고 필라멘트에 특수 열처리를 한 것으로서 대략 500℃ 내지 2000℃, 바람직하게는 800℃ 내지 1700℃사이까지 승온이 가능하여 원자로 연료봉과 같은 시편의 모사도 가능하다. 여기서, 가열램프는 유리구 내부에 할로겐을 주입하여 필라멘트의 소모를 억제한 것일 수 있다. The heating lamp 310 has a very small volume ratio of the lamp and is subjected to a special heat treatment on the filament. The heating lamp 310 can be heated to a temperature between about 500 ° C and 2000 ° C, preferably between 800 ° C and 1700 ° C, Do. Here, the heating lamp may be one in which halogen is injected into the glass bulb to suppress consumption of the filament.

반사하우징(320)의 홈은 오목하게 만곡되어 있는데, 이에 따라 가열램프(310)에서 방출된 빛에 의한 열을 수광 및 집열하기에 용이하다. 반사하우징(320)을 이용하면 가열램프(310) 자체의 온도만으로 시험목표온도까지 승온시키기 위해 초고온에서도 내열성을 가지도록 가열램프(310)의 생산하여야 하는 개발적 측면의 부담을 줄이고 설비비용을 줄일 수 있다. 또한, 가열램프(310)에서 방사한 열을 집열함으로써 가열램프(310)에 자체에 의한 승온속도보다 더 신속하게 가열하여 실험시간을 대폭 축소할 수 있는 장점이 있다. The grooves of the reflective housing 320 are concavely curved to facilitate receiving and collecting heat due to light emitted from the heating lamp 310. The use of the reflective housing 320 can reduce the burden on the development side of the heating lamp 310 so that the heat lamp 310 has heat resistance even at an ultra-high temperature so as to raise the temperature to the test target temperature only by the temperature of the heating lamp 310 itself, . Further, the heat radiated from the heating lamp 310 is collected, and the heating time of the heating lamp 310 is faster than that of the heating lamp 310 itself, thereby greatly reducing the time required for the experiment.

참고적으로, 본 발명의 반사하우징(320)은 3D가공 후 곡면을 버핑하고 니켈도금 또는 0.05m/c 이상의 특수 증착 방법을 통한 금도금을 하여 제작하는 것일 수 있다. For reference, the reflective housing 320 of the present invention may be formed by buffing a curved surface after 3D processing, and nickel plating or gold plating through a special deposition method of 0.05 m / c or more.

도 13은 본 발명의 곡률반지름의 크기에 따른 시편의 승온시간을 나타내는 그래프이다.13 is a graph showing the temperature rise time of the specimen according to the magnitude of the radius of curvature of the present invention.

도 13의 세로축은 경과시간(sec)을 나타내며, 가로축은 반사하우징(320)의 골 부분의 곡률반지름(Culvature, R)을 나타낸다. 온도를 제외한 모든 변수를 동일하게 했을 경우, 1700℃까지 승온되는 시간에 대한 측정값을 살펴보면 곡률반지름(R)에 따라 시편(10)이 승온되는 경과시간이 달라지게됨을 알 수 있다. 13, the ordinate axis represents elapsed time (sec), and the abscissa axis represents the curvature radius (Culvature, R) of the valley portion of the reflective housing 320. When all the parameters except for the temperature are the same, it can be seen that the elapsed time of the temperature rise of the specimen 10 varies depending on the curvature radius R when the temperature is measured up to 1700 ° C.

예컨대, 곡률반지름(R)이 대략 10cm인 경우는 100℃/sec의 속도로 승온되며, 대략 25cm인 경우에는 68℃/sec의 속도로 승온된다. 나아가, 약 45cm 이상의 곡률반지름을 갖는 경우에는 1700℃ 이상의 목표온도에 도달하는데에 현저히 많은 시간이 소요된다. For example, when the radius of curvature R is approximately 10 cm, the temperature is raised at a rate of 100 ° C / sec. When the curvature radius R is approximately 25 cm, the temperature is raised at a rate of 68 ° C / sec. Furthermore, in the case of a radius of curvature of about 45 cm or more, it takes a considerable amount of time to reach the target temperature of 1700 ° C or more.

실제 원자로의 연료봉의 경우 1700℃를 상회하는 초고온의 열이 발생하고, 핵분열은 찰나의 시간에 이루어지기 때문에 이러한 환경을 정확히 모사하기 위해서는 도 13을 참조할 때, 본 발명의 반사하우징(320)의 곡률반지름(R)은 3cm ~ 25cm인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 보다 정밀한 실험을 모사하기 위하여 더 바람직하게는 5cm ~ 15cm인 것이 좋다.In order to accurately simulate such a circumstance, the fuel rod of the actual reactor generates heat at an extremely high temperature exceeding 1700 ° C and the fission occurs at a moment of time. Therefore, referring to FIG. 13, It is understood that the curvature radius R is preferably 3 cm to 25 cm. More preferably 5 cm to 15 cm in order to simulate more precise experiments.

도 14는 본 발명의 다른 실시예인 복합곡률반지름을 갖는 반사하우징에 대한 평면단면도를 나타낸다. 도 15는 본 발명의 복합곡률반지름의 크기에 따른 시편의 승온시간을 나타낸다.14 is a plan sectional view of a reflective housing having a complex curvature radius according to another embodiment of the present invention. 15 shows the temperature rise time of a specimen according to the magnitude of the complex curvature radius of the present invention.

반사하우징(320)은 골(321)부분의 곡률반지름 R과 여기서 연장된 측부확장면(322)에 2차곡률반지름 R'을 형성하여 복합곡률반지름을 갖는 구조일 수 있다. 도 14는 일 예로써, 곡률반지름 R이 10cm 이고 2차곡률반지름 R'가 50cm인 것을 나타낸다. 이상적인 복합곡률반지름을 형성할 경우, 단일의 곡률반지름을 갖는 경우보다 더 효과적으로 시편(10)을 가열할 수 있다. The reflective housing 320 may be of a structure having a compound radius of curvature by forming a radius of curvature R of the portion of the valley 321 and a secondary radius of curvature R 'on the extended side 322 extending therefrom. 14 shows, by way of example, a curvature radius R of 10 cm and a secondary curvature radius R 'of 50 cm. When forming the ideal composite radius of curvature, the specimen 10 can be heated more effectively than with a single curvature radius.

도 15는 복합곡률반지름을 갖는 반사하우징(320)의 가열실험에 따른 특성을 도시한 것이며, 각기 다른 조건을 부여한 4가지 경우의 실험데이터의 평균값을 곡선으로 표시하였다. 도 15의 세로축은 경과시간(sec)을 나타내며, 가로축은 섭씨온도를 나타낸다. 가로축은 원자력 연료봉을 모사하기에 적합한 온도인 1700℃를 한계로 하였다. FIG. 15 shows characteristics of the reflective housing 320 having a complex curvature radius according to a heating test, and curves represent average values of experimental data of four cases given different conditions. 15, the ordinate axis represents the elapsed time (sec), and the abscissa axis represents the Celsius temperature. The axis of abscissa is limited to 1700 ° C, which is a suitable temperature for simulating nuclear fuel rods.

먼저 '1st'라 표기된 곡선은 골부분 곡률반지름 R이 10cm인, 단일의 곡률반지름을 갖는 경우의 평균값을 나타낸다. '2nd'라 표기된 곡선은 곡률 R이 10cm이고, 2차곡률반지름 R'이 10cm ~ 30cm인 경우의 평균값을 나타낸다. '3rd'라 표기된 곡선은 곡률 R이 10cm이고, 2차곡률반지름 R'이 40cm ~ 60cm인 경우의 평균값을 나타낸다. '4th'라 표기된 곡선은 곡률 R이 10cm이고, 2차곡률반지름 R'이 70cm 이상인 경우의 평균값을 나타낸다. First, the curve labeled '1st' represents the average value of a single curvature radius having a radius of curvature R of 10 cm. The curve labeled '2nd' represents the average value when the curvature R is 10 cm and the secondary curvature radius R 'is 10 cm to 30 cm. The curve labeled '3rd' represents an average value when the curvature R is 10 cm and the secondary curvature radius R 'is 40 cm to 60 cm. The curved line labeled '4th' represents the average value when the curvature R is 10 cm and the secondary curvature radius R 'is 70 cm or more.

도 15를 참조하면, '2nd'의 경우는 단일의 곡률반지름을 가지는 경우보다 미세하게나마 1700℃에 도달하는 승온속도가 더 빠른 것을 알 수 있으며, '4th'의 경우는 단일의 곡률반지름을 가지는 경우보다도 1700℃에 도달하는 승온속도가 느리며, '3rd'인 경우에는 1700℃에 도달하는 승온속도가 가장 빠르다. Referring to FIG. 15, in the case of '2nd', it can be seen that the rate of temperature rise reaching 1700 ° C is finer than that in the case of having a single curvature radius, and in case of '4th' , The rate of temperature increase reaching 1700 ° C is slowest in the case of '3rd', and the rate of temperature rise which reaches 1700 ° C is the highest.

이상을 종합하면, 골부분의 곡률반지름 R이 3cm ~ 25cm , 더욱 바람직하게는 5cm ~ 15cm일 때, 2차곡률반지름 R'은 40cm ~ 60cm 이하인 경우가 가열효율이 좋다. 도 15가 평균값임을 고려할 때, 더더욱 바람직하게는 2차 곡률반지름 R'이 대략 50cm인 경우에 가열효율이 가장 좋다.In summary, the heating efficiency is better when the curvature radius R of the valley portion is 3 cm to 25 cm, more preferably 5 cm to 15 cm, and the secondary curvature radius R 'is 40 cm to 60 cm or less. Considering that FIG. 15 is an average value, the heating efficiency is the most preferable when the secondary curvature radius R 'is approximately 50 cm.

이상에서 살펴본 제1히터(300)에 의하면, 가열램프(310)와 반사하우징(320)의 구성에 의해 원자로의 연료봉과 같은 시편이 실제 사용되는 초고온의 환경을 모사하기 용이하다.According to the first heater 300 described above, it is easy to simulate the ultra-high temperature environment in which the specimen such as the fuel rod of the reactor is actually used due to the configuration of the heating lamp 310 and the reflecting housing 320.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서에 대한 개념도이다. 16 is a conceptual diagram of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서는 전술한 바와 같이 시편(10)의 외부의 온도를 검출하는 제1온도센서(710)과 시편(10) 내부의 온도를 검출하는 제2온도센서(720)로 구성될 수 있다. 여기서 온도센서는 구체적으로 도 13(a)과 같이 끝부분이 절곡되어 접촉부가 측면으로 형성된 것과 도 13(b)와 같은 비드 삽입형이 있을 수 있다. 제1온도센서(710)는 시편(10) 외부의 온도를 검출하므로 도 13(a)와 같은 접촉식이 적합하며, 제2온도센서(720)로는 시편(10) 내부의 온도를 검출하므로 도 13(b)와 같은 비드 삽입형이 적용되는 것이 바람직하다. As described above, the temperature sensor according to an embodiment of the present invention includes a first temperature sensor 710 for detecting the temperature outside the specimen 10 and a second temperature sensor 710 for detecting the temperature inside the specimen 10, And a temperature sensor 720. Specifically, as shown in FIG. 13 (a), the temperature sensor may be formed by bending an end portion thereof to form a side surface and a bead insertion type as shown in FIG. 13 (b). Since the first temperature sensor 710 detects the temperature outside the specimen 10, the contact type as shown in FIG. 13 (a) is suitable and the second temperature sensor 720 detects the temperature inside the specimen 10, it is preferable that the bead insertion type as shown in Fig.

또한, 본 발명의 온도센서는 보다 안정적으로 시편(10)의 온도를 검출하기 위해 시편(10)에 직접적으로 용접되어 부착될 수도 있고, 클램핑수단(100)에 의해 일단이 고정될 수도 있다.Further, the temperature sensor of the present invention may be directly welded to the specimen 10 to detect the temperature of the specimen 10 more stably, or may be fixed at one end by the clamping means 100.

한편, 제1온도센서(710) 및 제2온도센서(720)에는 1000℃ 이상의 고온에서도 작동할 수 있는 R형 열전대 또는 K형 열전대가 사용될 수 있다. R형 열전대 또는 K형 열전대를 사용하면 초고온으로 가열된 상태에서도 용접부위가 떨어지지 않는다.On the other hand, an R-type thermocouple or a K-type thermocouple capable of operating at a high temperature of 1000 ° C or more can be used for the first temperature sensor 710 and the second temperature sensor 720. If an R type thermocouple or a K type thermocouple is used, the welded portion does not fall even when heated to an ultra-high temperature.

결론적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합시험장치(1)에 따르면, 원자로 연료봉의 피복과 같은 시편을 시험대상물로 삼아 초고온의 실험환경을 제공할 수 있으며, 압력 및 산화조건까지 제공할 수 있어 정밀한 실험 모사가 가능하다는 기술적 특징을 가진다.As a result, according to the integrated testing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an ultra-high-temperature experimental environment by using a specimen such as a coating of a nuclear fuel rod as a test object, Therefore, it has a technical feature that it is possible to perform precise experiment simulation.

게다가, 본 발명의 통합시험장치(1)를 이용하면 기업이나 연구소에서 생산된 제품의 품질에 대한 신뢰성을 평가하기 위한 수단으로서도 적극 활용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the use of the integrated testing apparatus 1 of the present invention has an advantage that it can be actively utilized as a means for evaluating the reliability of the quality of a product produced by a company or a laboratory.

마지막으로 본 발명의 통합시험장치(1)는 도 2에서와 같이 이동수단(3)이 구비된 장착프레임(2)에 설치될 수 있어, 다양한 환경에서도 운용이 가능하다. Finally, the integrated testing apparatus 1 of the present invention can be installed in the mounting frame 2 provided with the moving means 3 as shown in FIG. 2, and can be operated in various environments.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1 : 통합시험장치 400: 제2히터
2 : 장착프레임 500: 압력조절부
10: 시편 600: 증기발생기
100: 클램핑수단 710: 제1온도센서
101: 지그 720: 제2온도센서
102: 플레이트 800: 응축기
103: 실링부재 900: 가이드부
104: 지지대 1001,1002,1003: 프레임
105: 고정부재 1100: 제어부
200: 격납튜브 1200: 구동모터
300: 제1히터 330: 냉각부
310: 가열램프 340: 유입구
320: 반사하우징 350: 전기판넬1: integrated testing device 400: second heater
2: mounting frame 500: pressure adjusting portion
10: Specimen 600: Steam generator
100: clamping means 710: first temperature sensor
101: jig 720: second temperature sensor
102: Plate 800: Condenser
103: sealing member 900: guide part
104: support frame 1001,1002,1003: frame
105: fixing member 1100:
200: containment tube 1200: drive motor
300: first heater 330: cooling section
310: heating lamp 340: inlet
320: reflective housing 350: electric panel

Claims (5)

핵연료봉을 시편으로 하여 이의 결함여부를 판별하기 위한 시험장치에 있어서,
사용완료된 시편과 새로운 시편의 교체를 위해 상기 시편이 탈착 가능하도록 구성되고, 모사실험 시에는 상기 시편을 고정하는 역할을 하는 클램핑수단;
외부공기를 차단하도록 상기 시편을 둘러싸는 격납튜브;
상기 시편과 격납튜브의 외부에 배치되고, 상기 시편의 외벽을 복사열을 이용해 가열하는 제1히터;
상기 시편의 내부에 배치되고, 상기 시편의 내벽을 복사열을 이용해 가열하는 제2히터;
공압을 이용하여 상기 시편 내부의 압력을 능동적으로 조절하는 압력조절부;
상기 격납튜브의 내부와 연결되어 스팀을 분사하는 증기발생기;
상기 격납튜브와 연결된 응축라인을 통해 내부 증기에 의한 결로 현상을 방지하거나 격납튜브 내부를 진공상태로 형성시킬 수 있는 응축기;
상기 증기발생기에 인접하여, 상기 격납튜브 내부에 유입되는 스팀의 응축을 방지하는 제3히터; 및
상기 시편의 실험데이터를 분석하며 온도, 압력 및 증기량을 제어할 수 있는 제어부를 포함하고,
상기 제1히터는 열을 방출하는 복수 개의 가열램프와, 상기 복수 개의 가열램프 각각에 대하여 일정 간격 이격되어 상기 가열램프를 대향하도록 오목하게 형성된 곡면을 가지는 복수 개의 반사하우징을 포함하되,
상기 반사하우징은, 찰나의 시간에 초고온의 열환경이 이루어지는 핵분열을 모사하기 위해, 상기 반사하우징의 골부분 곡면이 3cm 내지 25cm의 곡률반지름 R을 갖도록 형성되고, 승온속도를 더욱 높이기 위해 상기 골부분에서 연장된 측부확장면이 40cm 내지 60cm의 2차 곡률반지름 R'을 갖도록 형성되어 전체적으로 복합곡률반지름을 갖도록 형성되며,
상기 반사하우징의 곡면에는 니켈도금 또는 금도금 처리되고,
상기 반사하우징은, 상기 반사하우징의 내측으로 함입되어 형성되되 상기 반사하우징을 수평방향에서 자르는 단면에서 보아 상기 반사하우징의 곡면 형상에 대응하는 곡면 형상을 갖도록 형성된 냉각부를 구비하고, 상기 냉각부에 냉각수가 유입 및 배출되어 상기 반사하우징을 직접 냉각시키게 하는 것을 특징으로 함으로써,
고온, 고압, 산화 실험을 일체로 수행하는 통합시험장치.A test apparatus for determining whether a fuel rod is defective by using a specimen,
A clamping unit configured to detach the specimen for replacement of a used specimen and a new specimen, and clamping the specimen during a simulation test;
A containment tube surrounding said specimen to block external air;
A first heater disposed outside the specimen and the containment tube and heating the outer wall of the specimen using radiant heat;
A second heater disposed inside the specimen and heating the inner wall of the specimen using radiant heat;
A pressure regulator for actively regulating a pressure inside the specimen using pneumatic pressure;
A steam generator connected to the inside of the containment tube to inject steam;
A condenser capable of preventing condensation due to internal steam through a condensation line connected to the containment tube or forming a vacuum state inside the containment tube;
A third heater adjacent to the steam generator for preventing condensation of steam introduced into the containment tube; And
And a control unit for analyzing the experimental data of the specimen and controlling the temperature, the pressure and the steam amount,
Wherein the first heater includes a plurality of heating lamps for emitting heat and a plurality of reflective housings each having a curved surface spaced apart from the plurality of heating lamps by a predetermined distance and recessed to face the heating lamps,
In order to simulate a fissure in which an ultra-high temperature thermal environment occurs at a moment in time, the reflective housing is formed such that the curved surface of the valley portion of the reflective housing has a radius of curvature R of 3 cm to 25 cm, Is formed to have a secondary curvature radius R 'of 40 cm to 60 cm so as to have a compound curvature radius as a whole,
The curved surface of the reflective housing is nickel plated or gold plated,
Wherein the reflective housing includes a cooling portion formed to be embedded in the reflective housing and formed to have a curved shape corresponding to a curved shape of the reflective housing when viewed from a horizontal cross section of the reflective housing, Thereby allowing the reflective housing to be cooled directly,
Integrated test equipment that performs high temperature, high pressure and oxidation experiments all together. 제1항에 있어서,
상기 가열램프 및 상기 반사하우징은 복수개 구비되어 상기 시편의 축과 수직한 면에서 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 통합시험장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the heating lamps and the reflective housing are provided and are radially formed on a plane perpendicular to the axis of the specimen. 제1항에 있어서,
상기 시편을 상기 제1히터에 인입 또는 인출 가능하도록 하는 가이드부를 포함하는 통합시험장치.The method according to claim 1,
And a guide portion for allowing the test piece to be drawn into or withdrawn from the first heater. 제1항에 있어서,
상기 시편의 외부 온도를 검출하도록, 상기 격납튜브의 외부에 접촉되는 접촉식 R타입 또는 K타입의 열전대로 구성되는 제1온도센서를 포함하는 통합시험장치.The method according to claim 1,
And a first temperature sensor comprising a contact type R type or K type thermocouple contacting the outside of the containment tube so as to detect the external temperature of the specimen. 제1항에 있어서,
상기 시편의 내부 온도를 검출하도록, 상기 격납튜브의 내부에 위치하는 R타입 또는 K타입의 열전대로 구성되는 제2온도센서를 포함하는 통합시험장치.
The method according to claim 1,
And a second temperature sensor comprising an R type or K type thermocouple located inside the containment tube to detect the internal temperature of the specimen.
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