KR101721101B1

KR101721101B1 - 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101721101B1
Application number: KR1020150037576A
Authority: KR
Inventors: 방대인; 서상문; 서용석; 박철; 김영기
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2017-03-29
Also published as: KR20160112251A

Abstract

본 명세서는, 원자로(예를 들면, 연구용 원자로)의 운전 과정 중 정지봉 인출 및 제어봉 구동을 위한 명령을 자동으로 생성함으로써, 운전원의 인적 오류 발생 확률을 저감하고, 원자로의 기동 및 안전정지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법을 제공한다.

Description

원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR GENERATING COMMAND SIGNALS FOR CONTROL ABSORBER RODS OF NUCLEAR RESEARCH REACTOR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 원자로를 운전하는 운전원은 원자로 정지상태에서 초기조건을 점검 및 기록하고, 원자로를 수동으로 가동하여 일부 계측기 상태를 현장에서 직업 육안으로 확인 및 기록하였다.

한국 특허 출원 번호 제10-2004-0013912호

본 명세서는, 원자로(예를 들면, 연구용 원자로)의 운전 과정 중 정지봉 인출 및 제어봉 구동을 위한 명령을 자동으로 생성함으로써, 운전원의 인적 오류 발생 확률을 저감하고, 원자로의 기동 및 안전정지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치는, 원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 작업 항목들에 대한 미리 정해진 운전 절차서를 저장하는 데이터베이스와;

상기 운전 절차서를 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목에 미리 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족되고 상기 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하고, 상기 제1 인출 명령에 의해 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 도달하면 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법은, 원자로의 정지봉 및 제어봉을 제어하는 구동 명령을 생성하는 방법에 있어서, 상기 원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 작업 항목들에 대한 미리 정해진 운전 절차서를 데이터베이스에 저장하는 단계와; 상기 운전 절차서를 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 검출하고, 상기 검출한 각 작업 항목에 따라 상기 각 작업 항목에 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족하는지의 여부를 자동으로 결정하는 단계와; 상기 센서값이 상기 기동 조건에 만족되고 상기 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하는 단계와; 상기 제1 인출 명령에 의한 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법은, 원자로(예를 들면, 연구용 원자로)의 운전 과정 중 정지봉 인출 및 제어봉 구동을 위한 명령을 자동으로 생성함으로써, 운전원의 인적 오류 발생 확률을 저감하고, 원자로의 기동 및 안전정지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하에서는, 원자로(예를 들면, 연구용 원자로)의 운전 과정 중 정지봉 인출 및 제어봉 구동을 위한 명령을 자동으로 생성함으로써, 운전원의 인적 오류 발생 확률을 저감하고, 원자로의 기동 및 안전정지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치 및 그 방법을 설명한다.

원자로(예를 들면, 연구용 원자로)에서는 원자로 출력을 원하는 값으로 변경하고 유지하기 위해 중성자 흡수체로 구성된 제어봉의 위치와 속도 등을 원자로 출력제어를 담당하는 계통이 프로그램을 통해 자동으로 제어한다. 이러한 자동제어 시간은 통상의 원자로 운전시간의 95%이상을 차지한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치를 나타낸 도이다.

먼저, 데이터베이스(100)는, 원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 항목별로 수행할 작업들(작업 항목들)을 포함하는 미리 정해진 운전 절차서를 저장한다.

제어부(200)는, 상기 운전 절차서를 데이터베이스(100)로부터 직접 수신하거나 혹은 유선 통신망, 무선 통신망 중에서 어느 하나를 통해 데이터베이스(100)로부터 수신한다. 상기 제어부(200)는 상기 운전 절차서를 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 서버로부터 수신할 수도 있다.

제어부(200)는 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 검출한다. 제어부(200)는 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 미리 설정된 순서대로 검출할 수도 있다.

제어부(200)는 상기 검출한 각 작업 항목에 따라 상기 각 작업 항목에 기재된 센서들로부터 센서값을 수신한다.

상기 각 작업 항목에 기재된 센서들은 상기 원자로의 기동, 운전 및 정지를 위한 장치들을 측정하는 센서들이다. 상기 센서들은 펌프의 상태를 측정하는 센서(펌프의 구동 혹은 정지상태를 측정하는 센서), 유량을 측정하는 센서, 온도를 측정하는 센서, 압력을 측정하는 센서, 모터의 구동 여부를 측정하는 센서, 제어봉 및 정지봉의 위치, 속도, 방향, 거리 등을 측정하는 센서, 원자로의 출력값을 측정하는 센서, 원자로와 관련된 알림의 발생여부를 측정하는 센서 등을 포함할 수 있다.

제어부(200)는 상기 센서들로부터 수신된 센서값을 읽고, 그 센서값이 상기 각 작업 항목별 조건에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 결정한다.

예를 들면, 제어부(200)는 상기 검출한 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)에 따라 상기 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)에 연관된 센서(예를 들면, 펌프의 구동 또는 정지 상태를 측정하는 센서 등)로부터 센서값을 수신하고, 그 수신한 센서값(예를 들면, 펌프의 구동을 나타내는 센서값)이 상기 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)의 조건(예를 들면, 펌프 구동)에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 결정한다.

제어부(200)는 상기 센서값이 상기 조건에 만족될 때 상기 운전 절차서의 해당 항목에 기재된 해당 장치를 구동시킨다.

예를 들면, 제어부(200)는 상기 검출한 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)에 따라 상기 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)에 연관된 센서(예를 들면, 펌프의 구동 또는 정지 상태를 측정(검출)하는 센서 등)로부터 센서값을 수신하고, 그 수신한 센서값(예를 들면, 펌프의 구동을 나타내는 센서값)이 상기 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)의 조건(예를 들면, 펌프 구동)에 만족(부합)하면 상기 각 작업 항목(예를 들면, 펌프 작업 항목)에 미리 기재된 해당 장치(예를 들면, 펌프)를 자동으로 구동시킨다.

제어부(200)는 상기 운전 절차서에 기재된 각 작업 항목을 미리설정된 순서대로 여러 번 상기 각 작업 항목에 대한 절차를 수행할 수 있다. 제어부(200)는 현재 진행되는 작업 항목을 표시부(300)에 표시할 수도 있다.

상기 데이터베이스(100), 제어부(200), 표시부(300)는 하나의 장비 혹은 목적별로 여러 장비에 분리되어 구현 가능하다.

제어부(200)는 상기 운전 절차서를 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 검출하고, 상기 검출한 각 작업 항목에 따라 상기 각 작업 항목에 미리 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족하는지의 여부를 자동으로 결정한다.

제어부(200)는 상기 센서값이 상기 기동 조건에 만족될 때 상기 원자로의 정지봉을 인출하기 위한 정지봉 인출 명령을 자동으로 생성하고, 상기 정지봉 인출 명령에 의해 상기 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점(원자로의 바닥)에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하고, 상기 제1 인출 명령에 의해 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 도달하면 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생한다.

제어부(200)는 상기 원자로의 정지봉을 인출하기 위한 정지봉 인출 명령을 전송하기 위한 버튼이 운전원에 의해 눌려졌을 때 상기 제1 인출 명령을 자동으로 생성할 수도 있다. 예를 들면, 제어부(200)는 상기 원자로의 정지봉을 인출하기 위한 정지봉 인출 명령이 수신될 때 상기 제1 인출 명령을 자동으로 생성할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 제어부(200)는 운전원이 표시부(OWS: operator workstation)(300)에 표시된 자동 운전 버튼을 누르면 자동 운전을 시작한다. 제어부(200)는 운전원이 표시부(OWS: operator workstation)(300)에 표시된 자동 운전 버튼을 누르면 상기 표시부(300)의 운전원 입력창을 비활성화시킴으로써 상기 운전원 입력창에 데이터를 입력할 수 없도록 한다.

상기 제어부(200)는 운전원이 상기 자동 운전 버튼을 누르지 않으면 자동 운전을 수행하지 않는다. 즉, 상기 자동 운전 버튼이 비활성화된 상태일 때, 운전원은 종래의 운전 절차에 따라 원자로를 운전 및 정지시킨다.

또한, 상기 제어부(200)는 자동 운전을 수행하고 있는 도중에라도 운전원이 비활성화 버튼을 누르면 본원 발명의 실시예에 해당하는 기능의 수행을 중지시키고, 이후 운전원이 종래의 운전 절차에 따라 원자로를 운전한다.

제어부(200)는, 상기 자동 운전이 시작되면 미리 정해진 운전 절차서에 기술된 각 항목별로 수행되어야 할 작업 항목들에 따라 원자로의 각 센서들로부터 센서값을 읽고, 그 센서값이 상기 운전 절차서에 기술된 원자로 기동 조건에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 검출(확인)한다(S11).

제어부(200)는, 상기 센서값이 상기 운전 절차서에 기술된 원자로 기동 조건에 만족(부합)하지 않으면 상기 센서값이 실시간 확인한다.

예를 들면, 상기 제어부(200)는, 상기 자동 운전이 시작되면 제어봉을 인출하기 전 제어봉(들) 및 정지봉(들)이 최저점(예를 들면, 원자로의 바닥)에 있고, 원자로 정지신호가 해제되었고, 원자로의 출력이 충분히 낮은지(기준 또는 최저 출력인지), 원자로의 운전에 해당하는 주요 알람 신호들이 모두 해제되었는지를 자동으로 확인한다.

제어부(200)는, 상기 운전 절차서의 각 작업 항목에 따라 원자로 정지상태에서 상기 제1 작업 항목에 기재된 센서들의 제1 센서값을 검출하고, 그 검출한 제1 센서값을 기록한 후 상기 검출한 제1 센서값이 상기 운전 절차서에 미리 기술된 상기 제1 항목의 제1 기준 조건에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 확인하고, 상기 제1 센서값이 상기 제1 기준 조건에 만족될 때 상기 제1 항목에 기재된 해당 장치(예를 들면, 펌프, 밸브 등)를 구동시킬 수 도 있다. 상기 제1 작업 항목에 기재된 장치는 사용자에 의해 변경되거나 추가될 수 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 제1 항목에 기재된 해당 장치(예를 들면, 펌프, 밸브 등)를 구동시키고, 그 구동 품질이 만족스러운지를 평가한 후 다음 번의 항목으로 진입하여 상기한 동일 순서로 반복 작동할 수도 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 운전 절차서의 제1 작업 항목에 따른 제1 센서값을 점검 및 기록한 후, 상기 운전 절차서의 제2 항목에 따라 상기 제2 항목에 기록된 계측기(예를 들면, 밸브 계측기, 펌프 계측기, 제어봉 계측기 등)를 측정하는 센서들로부터 제2 측정 값(예를 들면, 밸브 계측기, 펌프 계측기, 제어봉 계측기 등의 센서값)을 검출하고, 그 검출한 제2 센서값을 기록한 후 상기 검출한 제2 센서값이 상기 운전 절차서에 기술된 상기 제2 항목의 제2 기준 조건(예를 들면, 밸브 열림, 펌프 닫힘)에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 확인하고, 상기 제2 센서값이 상기 제2 조건에 만족될 때 상기 제2 항목에 기재된 해당 장치(예를 들면, 밸브, 펌프, 제어봉 등)를 구동시킬 수도 있다. 상기 제2 작업 항목에 기재된 장치(예를 들면, 계측기)는 사용자에 의해 변경되거나 추가될 수 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 운전 절차서의 제3 항목에 따라 그 제3 항목에 기록된 경보 발생 장치를 측정하는 센서로부터 제3 센서값(예를 들면 경보 발생 또는 경보 해제를 나타내는 센서값)을 검출하고, 그 검출한 제3 센서값(예를 들면, 경보 해제를 나타내는 센서값)이 상기 운전 절차서에 기술된 상기 제3 항목의 제3 기준 조건(예를 들면, 경보 해제)에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 확인하고, 상기 제3 센서값이 상기 제3 조건에 만족될 때 상기 제3 항목에 기재된 해당 장치(예를 들면, 경보 발생 장치, 펌프, 제어봉 등)를 구동시킬 수도 있다. 상기 제3 작업 항목에 기재된 장치는 사용자에 의해 변경되거나 추가될 수 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 운전 절차서의 제4 항목에 기록된 유체계통(예를 들면, 원자로의 냉각계통)들을 순차적으로 기동하고, 그 순차적으로 기동된 유체계통(원자로의 냉각계통)들을 측정하는 센서들로부터 제4 센서값(예를 들면, 원자로의 냉각계통들의 각 출력값)을 검출하고, 그 검출한 제4 센서값이 상기 운전 절차서에 기재된 상기 제4 항목의 제4 기준 조건(정상 범위)에 만족(부합)하는지의 여부를 자동으로 확인하고, 상기 검출한 제4 센서값이 상기 제4 기준 조건(예를 들면, 원자로의 냉각계통들의 각 미리설정된 기준 출력값(정상 범위))에 만족될 때 상기 제4 항목에 기재된 해당 장치(예를 들면, 제어봉 등)를 구동시킬 수도 있다. 상기 제4 작업 항목에 기재된 장치는 사용자에 의해 변경되거나 추가될 수 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 센서값이 상기 운전 절차서에 기술된 원자로 기동 조건에 만족(부합)될 때 정지봉을 인출하기 위한 정지봉 인출 명령을 자동으로 생성한다(S12).

예를 들면, 상기 제어부(200)는, 상기 센서값이 상기 운전 절차서에 기술된 원자로 기동 조건에 만족(부합)될 때 상기 원자로의 정지봉을 인출하기 위한 정지봉 인출 명령을 원자로 출력 제어 계통(도시하지 않음)에 출력하고, 상기 정지봉의 위치를 측정하는 센서로부터 정지봉 센서값(정지봉 위치값)을 검출하고, 상기 검출한 정지봉 센서값을 근거로 상기 정지봉이 정상적으로 인출되었는지를 결정한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 정지봉 인출 명령을 근거로 상기 정지봉을 인출한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 운전원의 요청(예를 들면, 버튼 신호)에 따라 상기 정지봉을 인출할 수도 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 제어봉을 최저점(바닥)에서 제1 위치(미리설정된 임계 예상점(assumed critical position) 근처, 이하에서는 임계 예상점을 임계점으로 칭하여 설명함))까지 인출하기 위한 제1 인출 명령(속도, 방향, 거리 포함)을 자동으로 생성한다(S13). 상기 미리설정된 임계점은 제어봉의 최대 이동가능 높이의 50% 내지 70% 정도일 수 있다.

예를 들면, 상기 제어부(200)는 상기 제어봉을 최저점(바닥)에서 제1 위치(미리설정된 임계점(critical position) 근처)까지 인출하기 위한 해당 제어봉의 번호와 인출 속도(예를 들어, 미리 설정된 최대 이동 속도), 인출 방향, 인출 거리(예를 들어, 미리 설정된 최대 이동 거리)를 포함하는 제1 인출 명령을 생성하고, 그 생성한 제1 인출 명령을 원자로 출력 제어 계통에 출력한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 제1 인출 명령을 근거로 상기 제어봉(들)을 상기 최저점(바닥)에서 제1 위치(미리설정된 임계점(critical position) 근처)까지 모두 인출한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 제1 인출 명령을 근거로 상기 제어봉(들)을 최대 속도 및 한번에 이동 가능한 최대 스텝 단위(예를 들면, 10mm)로 인출한다.

상기 제어부(200)는 상기 제어봉의 위치를 측정하는 센서로부터 제어봉의 위치를 나타내는 센서값을 실시간 검출하고, 그 제어봉의 위치를 나타내는 센서값을 근거로 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 위치하는지를 확인할 수 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 제1 인출 명령에 의해 제어봉들이 제 1 위치에 도달하면, 원자로의 출력 변화를 근거로 제어봉을 제1 위치에서 제2 위치(미리설정된 임계치)까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생한다(S14).

예를 들면, 상기 제어부(200)는, 원자로의 출력을 감지하는 센서를 통해 상기 제1 인출 명령에 의해 제어봉들이 제 1위치에 도달하면, 원자로 출력값의 변화에 근거한 상기 제2 인출 명령을 자동으로 발생한다. 상기 제어부(200)는, 원자로의 출력을 감지하는 센서를 통해 상기 원자로의 출력의 변화율을 실시간 검출하고, 그 검출된 출력의 변화율을 근거로 상기 제 2 인출 명령의 인출속도와 인출거리를 변화시킬 수 있다.

상기 제어부(200)는 상기 제어봉을 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 해당 제어봉의 번호와 인출 속도, 인출 방향, 인출 거리를 포함하는 제2 인출 명령을 생성하고, 그 생성한 제2 인출 명령을 원자로 출력 제어 계통에 출력한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 제2 인출 명령을 근거로 상기 제어봉(들)을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 모두 인출한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 제2 인출 명령을 근거로 상기 제어봉(들)을 최소 속도 및 한번에 이동 가능한 최소 스텝 단위(예를 들면, 1 내지 0.1mm)로 인출한다.

상기 제2 인출 명령에 포함된 인출 속도는 상기 제1 인출 명령에 포함된 인출 속도와 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 인출 명령에 포함된 인출 속도는 상기 제1 인출 명령에 포함된 인출 속도보다 느릴 수 있다. 상기 제2 인출 명령에 포함된 인출 거리(이동 스텝 단위)는 상기 제1 인출 명령에 포함된 인출 거리(이동 스텝 단위)와 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 인출 명령에 포함된 인출 거리(이동 스텝 단위)는 상기 제1 인출 명령에 포함된 인출 거리(이동 스텝 단위)보다 짧을 수 있다.

상기 제어부(200)는 상기 제어봉의 위치를 측정하는 센서로부터 제어봉의 위치를 나타내는 센서값을 실시간 검출하고, 그 제어봉의 위치를 나타내는 센서값을 근거로 상기 제어봉이 상기 제2 위치에 위치하는지를 확인할 수 있다.

상기 제어부(200)는 운전원에 의해 원자로 안전 정지 요구신호가 언제든 수신되면 상기 원자로를 안전 정지한다. 예를 들면, 상기 제어부(200)는 원자로 안전 정지버튼이 운전원에 의해 눌려짐으로써 발생하는 신호를 근거로 상기 원자로를 안전 정지시킨다. 상기 제어부(200)는, 상기 운전 절차서의 각 작업 항목에 대한 절차 중 어느 하나 이상을 자동으로 수행하는 도중 혹은 수행 전에 미리 정해진 특정 경보(Alarm)(예를 들어, 일차냉각계통 유량이 기준치보다 낮은 경우, 원자로 출력이 기준치보다 높은 경우) 가 발생하였을 시에, 즉시 수행을 중지하거나 보다 안전한 방향으로의 제어봉 이동 등 필요조치를 자동 수행한 후, 더 이상의 절차를 수행하는 것을 중지한 사유와 향후 조치방안에 대한 정보를 운전 절차서에 기반하여 운전원에게 전시(제공)할 수도 있다.

상기 제어부(200)는 상기 제2 인출 명령에 의해 원자로의 출력값이 미리설정된 기준값 이상이 되면 상기 원자로 출력 제어 계통을 자동 제어 모드로 전환할 것을 요구하는 전환 요구 신호를 발생하고, 상기 전환 요구 신호를 원자로 출력 제어 계통에 전송한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 전환 요구 신호를 근거로 수동 제어 모드에서 자동 제어 모드로 전환하고, 그 자동 제어 모드에 따라 상기 원자로를 운전한다.

상기 제어부(200)는, 상기 원자로 출력 제어 계통에 의해 원자로의 출력이 안정화되었는지의 여부를 자동으로 판단하고, 원자로의 출력이 안정화 되었을 때 운전 절차서에 근거하여 출력 지령치를 순차적으로 생성하고, 그 생성된 출력 지령치를 원자로 출력 제어 계통에 전달한다.

상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 출력 지령치를 근거로 제어봉을 자동으로 구동하여 피드백 출력제어를 수행함으로써 원자로 출력 값을 상기 출력 지령치와 같아지도록 제어하고, 이 값을 유지할 수 있다.

상기 제어부(200)는, 다음 출력 지령값을 발생 및 전달하기 전에 현재의 출력 지령값에 따라 원자로의 출력이 안정화되었는지를 정량적으로 평가하고 만족할 때에만 다음 출력 지령값을 생성하고, 그 생성한 다음 출력 지령값을 상기 원자로 출력 제어 계통에 출력(전달)한다. 이러한 방식으로 100%의 전출력 운전이 달성되고 유지된다. 상기 제어부(200)는, 출력 지령값에 따라 원자로의 출력이 100%에 도달하면 자동으로 비활성화될 수 있다.

상기 제어부(200)는 운전원이 상기 표시부(OWS)(300)에 표시된 셧다운(ASD: Auto Shutdown) 버튼을 누르면 원자로 안전정지 명령을 생성하고, 그 생성한 원자로 안전정지 명령을 원자로 출력 제어 계통에 전달한다. 상기 원자로 출력 제어 계통은 상기 원자로 안전정지 명령이 수신되면 미리 내장된 프로그램에 근거하여 모든 제어봉을 동시에 동일한 속도로 최저점(바닥)까지 내림으로써 원자로 출력을 영(0)% 근처까지 감소시킨다. 모든 제어봉이 최저점(바닥)에 위치하면, 운전원은 직접 원자로보호계통의 패널에 있는 버튼을 눌러 정지봉을 낙하시키고 원자로 운전이 종료된다.

상기 제어부(200)는 상기 센서들에 의해 검출된 센서값들을 프린터를 통해 종이로 자동으로 출력함으로써, 필요시 서명을 거쳐 문서화하는 기능을 내장할 수도 있다.

상기 제어부(200)는 상기 운전 절차서의 각 작업 항목 중 어느 하나 이상을 자동으로 수행하거나, 수행을 허락하는 운전원의 입력에 따라 수행할 수도 있다. 예를 들면, 상기 제어부(200)는 상기 운전 절차서의 각 작업 항목 중 어느 하나 이상을 자동으로 수행하기 전에 상기 어느 하나 이상을 자동으로 수행할 것인지를 문의하는 문의 정보를 상기 표시부(300)에 표시하고, 상기 문의 정보에 응답하여 운전원으로부터 상기 어느 하나 이상을 자동으로 수행할 것을 요청하는 운전원 입력이 수신되면 상기 어느 하나 이상을 자동으로 수행할 수도 있다.

상기 원자로의 기동, 운전 및 정지를 위한 구동 장치들 및 그 구동 장치들을 측정하는 센서들은 직접적인 실배선이 없거나 센서 및 구동 장치들 중 일부에 대해서만 실배선이 존재할 수 있으며, 별도의 서버 혹은 정보처리용 장치와의 통신을 통해 입력 정보 및 출력 정보를 처리할 수도 있다. 예를 들면, 상기 제어부(200)가 해당 장치를 구동함에 있어, 해당 장치를 직접 구동시키도록 설계된 기존의 다른 계통으로 구동 명령만을 송신하는 방식을 취할 수도 있으며, 센서값을 취득할 때에, 센서가 직접 부착된 다른 계통에서 네트워크 형식으로 센서값을 받을 수도 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 자동운전 장치 및 그 방법은, 원자로(예를 들면, 연구용 원자로)의 운전 과정 중 정지봉 인출 및 제어봉 구동을 위한 명령을 자동으로 생성함으로써, 운전원의 인적 오류 발생 확률을 저감하고, 원자로의 기동 및 안전정지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 원자로의 자동운전 장치 및 그 방법은, 자동화된 프로그램이 반복적인 인적 동작을 대체함으로써, 운전원의 잘못된 판단 및 입력가능성이 감소되어 인간공학적으로 실수의 확률이 줄어든다. 운전원의 피로도가 감소하여 다른 작업에 대한 효율이 높아진다.

본 발명의 실시예에 따른 원자로의 자동운전 장치 및 그 방법은, 공정변수의 값이 표시뷰에 표시되는 시간지연, 운전원의 반응/인지속도, 운전원이 판단을 내리는 시간, 손을 움직여 마우스 등을 조작하는 시간, 운전원 입력이 실제 출력제어계통으로 전달되는 전송시간 등을 획기적으로 단축한다(수동운전 시간의 단축). 일부 "TRIGA"형 원자로와 같이 매일 기동/정지를 수행하는 원자로의 경우 특히 유용하다.

본 발명의 실시예에 따른 원자로의 자동운전 장치 및 그 방법은, 기존 운전원이 수행해야될 모든 입력, 확인과정을 운전 절차서에 따라 수행하도록 작성되며, 운전원 감시하에 언제든 기능을 정지할 수 있도록 수단을 구비한다. 프로그램의 오류 가능성이 일반적으로 사람보다 적으므로 안정성과 운전 절차의 정상이행 확률이 증가한다. 또한 원자로를 정지하는 기능을 하는 정지계통들과는 완전히 분리하여 구현함으로써 근본적으로 안전에 관련된 행위에 영향을 주지 못하게 설계한다(원자로의 안전성, 운전 절차 정상이행 확률이 증가함).

본 발명의 실시예에 따른 원자로의 자동운전 장치 및 그 방법은, 수동 운전 시간이 대폭 감소하고, 필요한 운전원의 노동이 줄어들기 때문에 인력비용 절감이 가능하다.

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.

100: 데이터베이스 200: 제어부
300: 표시부

Claims

원자로의 정지봉 및 제어봉을 제어하는 구동 명령을 생성하는 장치에 있어서,
상기 원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 작업 항목들에 대한 미리 정해진 운전 절차서를 저장하는 데이터베이스와;
상기 운전 절차서를 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목에 미리 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족되고 상기 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하고, 상기 제1 인출 명령에 의해 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 도달하면 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족하는지의 여부를 자동으로 결정하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 데이터베이스로부터 직접 상기 운전 절차서를 수신하거나, 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상기 운전 절차서를 서버로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 센서값이 상기 기동 조건에 만족될 때 상기 원자로의 정지봉을 인출하기 위한 정지봉 인출 명령을 자동으로 생성하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
운전원의 요청에 따른 정지봉 인출 명령을 수신하고, 상기 수신된 정지봉 인출 명령을 원자로 출력 제어 계통에 전달하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 위치는 상기 제어봉의 임계점 근처이며, 상기 제2 위치는 상기 제어봉의 임계점인 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인출 명령 각각은 상기 제어봉의 이동 속도, 이동 방향, 이동 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 인출 명령의 이동 속도 및 이동 거리는 상기 제2 인출 명령의 이동 속도 및 이동 거리와 다른 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 인출 명령의 이동 속도 및 이동 거리는 최대 이동속도 및 최대 이동 스텝 거리이며, 상기 제2 인출 명령의 이동 속도 및 이동 거리는 최소 이동 속도 및 최소 이동 스텝 거리인 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 원자로의 자동 운전 모드가 선택된 상태에서 상기 제어봉을 인출하기 전에 상기 제어봉 및 정지봉이 최저점에 위치하고, 상기 원자로의 정지신호가 해제되고, 상기 원자로의 출력이 최저 출력이고, 상기 원자로의 운전에 해당하는 알람 신호가 해제되었을 때, 상기 정지봉 인출 명령을 자동으로 생성하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
운전원에 의해 원자로 안전 정지 신호가 수신되면, 상기 원자로를 안전 정지시키도록 상기 수신된 원자로 안전 정지 신호를 상기 원자로 출력 제어 계통으로 전달하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
특정 경보가 발생하면 상기 원자로의 운전을 자동으로 안전 정지시키는 신호를 발생하고, 상기 신호를 상기 원자로 출력 제어 계통으로 전달하는 것을 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 인출 명령에 의한 상기 원자로의 출력 값이 미리설정된 기준값에 근접하면 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치까지 인출하기 위한 상기 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 인출 명령에 의해 상기 원자로의 출력값이 상기 미리설정된 기준값 이상이 되면 원자로 출력 제어 계통을 자동 제어 모드로 전환할 것을 요구하는 전환 요구 신호를 발생하고, 상기 전환 요구 신호를 상기 원자로 출력 제어 계통에 전송하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제14항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 원자로 출력 제어 계통에 의해 상기 원자로의 출력이 안정화될 때 상기 운전 절차서에 근거하여 출력 지령치를 순차적으로 생성하고, 상기 생성된 출력 지령치를 상기 원자로 출력 제어 계통에 전달하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
제15항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 원자로 출력 제어 계통에 의해 상기 원자로의 출력이 안정화될 때에만 상기 출력 지령치의 다음 출력 지령치를 상기 원자로 출력 제어 계통에 전달하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 장치.
원자로의 정지봉 및 제어봉을 제어하는 구동 명령을 생성하는 방법에 있어서,
상기 원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 작업 항목들에 대한 미리 정해진 운전 절차서를 데이터베이스에 저장하는 단계와;
상기 운전 절차서를 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 검출하고, 상기 검출한 각 작업 항목에 따라 상기 각 작업 항목에 미리 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족하는지의 여부를 자동으로 결정하는 단계와;
상기 센서값이 상기 기동 조건에 만족되고, 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하는 단계와;
상기 제1 인출 명령에 의해 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 도달하면 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
제17항에 있어서,
상기 정지봉이 인출되지 않으면 상기 정지봉 인출 명령을 다시 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
제17항에 있어서,
운전원에 의해 원자로 정지 신호가 수신되면 상기 원자로의 운전을 자동으로 정지시키는 신호를 발생하고, 상기 신호를 상기 원자로 출력 제어 계통으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
제17항에 있어서,
특정 경보가 발생하면 상기 원자로의 운전을 자동으로 안전 정지시키는 신호를 발생하고, 상기 신호를 상기 원자로 출력 제어 계통으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
제17항에 있어서, 상기 제2 인출 명령을 발생하는 단계는,
상기 제1 인출 명령에 의한 상기 원자로의 출력 값이 미리설정된 기준값에 근접하면 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치까지 인출하기 위한 상기 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 단계인 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
제21항에 있어서,
상기 제2 인출 명령에 의해 상기 원자로의 출력값이 상기 미리설정된 기준값 이상이 되면 원자로 출력 제어 계통을 자동 제어 모드로 전환할 것을 요구하는 전환 요구 신호를 발생하고, 상기 전환 요구 신호를 상기 원자로 출력 제어 계통에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
제22항에 있어서,
상기 원자로 출력 제어 계통에 의해 상기 원자로의 출력이 안정화될 때 상기 운전 절차서에 근거하여 출력 지령치를 순차적으로 생성하고, 상기 생성된 출력 지령치를 상기 원자로 출력 제어 계통에 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법.
원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 작업 항목들에 대한 미리 정해진 운전 절차서를 데이터베이스에 저장하는 단계와; 상기 운전 절차서를 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 검출하고, 상기 검출한 각 작업 항목에 따라 상기 각 작업 항목에 미리 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족하고 상기 원자로의 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하는 단계와; 상기 제1 인출 명령에 의해 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 도달하면 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 단계를 포함하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
원자로의 기동, 운전 및 정지 절차에 따른 각 작업 항목들에 대한 미리 정해진 운전 절차서를 데이터베이스에 저장하는 단계와; 상기 운전 절차서를 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상기 데이터베이스로부터 수신하고, 상기 수신된 운전 절차서 내의 각 작업 항목을 검출하고, 상기 검출한 각 작업 항목에 따라 상기 각 작업 항목에 미리 기재된 센서들로부터 센서값을 읽고, 상기 읽은 센서값이 상기 원자로의 기동 조건에 만족하고 상기 원자로의 정지봉이 정상적으로 인출되면 상기 원자로의 제어봉을 최저점에서 제1 위치까지 인출하기 위한 제1 인출 명령을 자동으로 생성하는 단계와; 상기 제1 인출 명령에 의해 상기 제어봉이 상기 제1 위치에 도달하면 상기 원자로의 출력 변화를 근거로 상기 제어봉을 상기 제1 위치에서 제2 위치까지 인출하기 위한 제2 인출 명령을 자동으로 발생하는 단계를 포함하는 원자로의 정지봉 및 제어봉 구동 명령 생성 방법을 구현하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.