KR101926956B1

KR101926956B1 - 결함연료 위치 탐지방법

Info

Publication number: KR101926956B1
Application number: KR1020170000048A
Authority: KR
Inventors: 김성민
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2017-01-02
Filing date: 2017-01-02
Publication date: 2018-12-07
Also published as: KR20180079644A

Abstract

본 발명은 중수로(CANDU-600) 결함연료 위치 탐지 방법이며, 12 개의 BF3 계측기로 수행하며, HR(i,j,k) = DR(i,j,k)/{HDR(i,j,k) + 2*σ(i,j,k)} 수식을 이용하여 HR이 1.05 이상일 때 결함연료로 판단하여 보다 정확하게 결함연료를 검출하본 발명은 중수로(CANDU-600) 결함연료 위치 탐지 방법이며, 12 개의 BF3 계측기로 수행하며, HR(i,j,k) = DR(i,j,k)/{HDR(i,j,k) + 2*σ(i,j,k)} 수식을 이용하여 HR이 1.05 이상일 때 결함연료로 판단하여 보다 정확하게 결함연료를 검출하여 신뢰성을 향상시키는데 있다.

Description

결함연료 위치 탐지방법{method of Failed Feul Location Monitoring}

본 발명은 중수로(CANDU-600) 결함 핵연료의 위치를 탐지하는 방법이며, 12 개의 BF3 계측기로 수행하며, HR(i,j,k) = DR(i,j,k)/{HDR(i,j,k) + 2*σ(i,j,k)} 수식을 이용하여 HR이 설정된 값 1.05 이상일 때 결함연료로 판단하여 보다 정확하게 결함연료를 검출하여 신뢰성을 향상시키는데 있다.

중수로(CANDU-600) 결함연료 위치 탐지계통은 한번에 12개 계측기로 결함연료 발생을 알려주는 동위원소의 중성자수를 측정하여 결함확인을 수행한다.

통상 매월 1, 2회 결함연료 위치탐지 계통을 운용하나 결함이 발생되었다고 확인되면 위치를 파악하고 조기에 결함연료를 방출하여 냉각재계통을 깨끗하게 유지하여야 하므로 신뢰가 확보된 방법으로 결함연료 위치 확인이 요구된다.

결함이 발생되면 우라늄이 냉각재에 침전(Tramp Uranium)과 결함연료에 방출되는 I-131의 과다문제로 정기예방점검시 작업착수 지연(종사자 피폭을 예방) 및 원자로를 정지시켜야 한다.

계측기는 BF3 이며, 2개 방(R-303, R-304)에 12개가 설치되어 있다. 3 개는 상부에, 3개는 하부에 위치한 시료샘플라인에 계측기를 인입하여 중성자 반응을 100초간 측정한다. 2 개의 방에 12 채널 씩[도 1, 2] Loop#1의 Position #1, #3, #5, 순으로 16번 측정하고 Loop #2 를 측정하여 총 32번, 380개 채널별 시료를 측정한다.

설계지침서에서는 결함연료 판별을 아래와 같은 수식[1]에 의해 1.3 이상인 것으로 판별한다.

판별비 : 개별 검출기 계수율 ÷ 12개 계측기 평균 계수율 ------- [수식 1]

[도 2]의 동시 측정 12개 채널의 출력은 [도 3]과 같이 비슷하지 않아 결함판별에 문제가 있다. 즉 단순히 [식 1]을 사용하여 평가시 출력이 많이 나오는 채널에서는 계수가 많이 나와 항상 판별비가 높게 나오는 문제점이 있다.

관련된 한국공개특허공보 제10-2011-0008662호에는 자체 진단기능을 가진 결함연료 위치탐지계통장치, 그 테스트 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 개시되어 있고, 일본특허공보 특허 제4063895호에는 핵연료 노심 주위 환경에서 완만한 누설 연료에 의해 생성된 연료 집합 체내의 흔적 량의 Kr-85의 방출을 검출하여 연료 집합체의 결함 연료봉을 검출하는 시스템이 개시되어 있으나, 이와 대비되는 본 발명은 12 개의 BF3 계측기로 수행하며, σ 수식을 이용하여 HR이 1.05 이상일 때 결함연료를 판단하여 보다 정확하게 결함연료를 검출하는 기술적 구성으로 결함 연료 검출의 신뢰성을 향상시키는 상승된 효과가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금번 측정 해당 루프(Loop)의 16개 채널 계측값을 기준으로 평가하므로 해당 계측기 특성을 고려하게 되고, 금번 측정 값만 사용하는 것이 아니고 과거 자료를 활용하여 평가하므로써 신뢰성을 향상시키는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 신연료 장전, 연료채널내 침전에 따른 불량 우라늄(Tramp Uranium)에 의한 중성자계측수 증가 또는 연료연소에 의한 효과로 중성자수 감소 등의 불확실성(σ)을 고려하여 평가하게 되므로 결함연료 판별의 신뢰성을 향상시키는데 있다.

본 발명 과제의 해결 수단은 중수로(CANDU-600) 결함연료 위치 탐지 방법에 있어서, 결함연료 위치 탐지는 12 개의 BF3 계측기로 수행하며,

HR(i,j,k) = DR(i,j,k)/{HDR(i,j,k) + 2*σ(i,j,k)}

수식을 이용하여 HR의 설정 값을 1.05로 하고, 설정된 값 이상일 때 결함연료로 판단하는 중수로 결함연료 위치 탐지 방법을 제공하는데 있다.

{ 상기 수식에서

이고,

(해당 채널 계측값을 해당 루프(Loop) 16개 채널의 계측값 평균기준으로 산출한 값)

여기서, i : Detector 번호 (i = 1~12)

j : Position 번호 (j = 1~16)

k : Loop 번호 (k = 1, 2)

jj : 제외되지 않은 채널의 Position 번호

n : 제외되지 않은 채널 개수 (최대 16개까지 가능)

h : 이력 번호(DN scan에 대한 일련 번호)

계산에 사용하는 이력 횟수 N : (n2 - n1 + 1, 보통 20회를 사용)

σ : 불확실도 임}

본 발명은 금번 측정 해당 루프(Loop)의 16개 채널 계측값을 기준으로 평가하므로 해당 계측기 특성을 고려하게 되고, 금번 측정값만 사용하는 것이 아니고 과거 자료를 활용하여 평가하므로써 신뢰성이 향상되는 상승된 효과가 있다.

또한 본 발명은 신연료 장전, 연료채널내 침전에 따른 불량 우라늄(Tramp Uranium)에 의한 중성자계측수 증가 또는 연료 연소에 의한 효과로 중성자 수가 감소 등의 불확실성(σ)을 고려하여 평가하게 되므로 결함연료 판별의 신뢰성을 향상시키는 상승된 효과가 있다.

도 1은 결함연료위치탐지계통 1회 측정 12채널 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 결함연료위치탐지계통 측정순서 및 채널 위치를 나타낸 것이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.

도 3과 같이 12개 측정 채널의 식 1 을 적용하는 방식은 현재 12개 채널 결과만을 이용하여 결함판별을 수행하므로 신뢰성이 떨어진다.

판별비 = 개별 검출기 계수율 ÷ 12개 계측기 평균 계수율 ----- (수식 1 )

시간경과에 따라 해당 채널의 과거 측정값을 이용하여 평가에 활용할 필요가 있다. 과거 자료를 활용하여 (수식 2)에 의해 HR(Historical Ratio)이 설정 값 인 1.05 이상 시 결함연료로 판단한다.

이와 같이 (수식 2)를 이용하여 연료 결함을 판단할 경우에 신뢰성이 향상됨을 알 수 있었다.

HR(i,j,k) = DR(i,j,k)/{HDR(i,j,k) + 2*σ(i,j,k)} --------- (식 2)

여기서,

이다.

(해당채널 계측값을 해당 루프(Loop) 16개 채널의 계측값 평균기준으로 산출한 값)