KR102308070B1 - 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템 - Google Patents

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(주)윤택이엔지
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Abstract

본 발명은 초음파 탐상을 이용하여 경수로 원전 연료용 튜브의 결함 또는 치수를 전수 검사하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템은 튜브검사 장치와, 적어도 하나의 펄서/리시버 및 주제어장치를 포함한다. 상기 튜브검사 장치는 고속으로 회전하는 원전 연료용 튜브의 결함 또는 치수를 신속하고 정확하게 탐상할 수 있도록 상기 원전 연료용 튜브에 고주파의 초음파 신호를 투사하고, 상기 원전 연료용 튜브로부터 반사되는 초음파 신호를 검출한다. 상기 펄서/리시버는 주제어장치의 제어에 따라 동작 되어 상기 튜브검사 장치가 초음파 신호를 생성할 수 있도록 전기적 펄스를 발생하여 튜브검사 장치에 전송하고, 상기 튜브검사 장치에서 검출된 초음파 신호를 처리한다. 상기 주제어장치는 튜브검사 장치 및 펄서/리시버를 제어하고, 펄서/리시버로부터 추출된 초음파 신호를 미리 저장된 기준정보와 비교 분석하고, 분석결과를 토대로 상기 원전 연료용 튜브의 결함 또는 치수를 판단한다.

Description

경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템{Ultrasonic inspection system of fuel tube for pressurized water reactor}
본 발명은 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템에 관한 것으로서, 초음파 탐상을 이용하여 경수로 원전 연료용 튜브의 결함 또는 치수를 전수 검사하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 탐상 검사는 초음파를 시험체 내로 전달하여 시험체 내의 불연속부로부터 반사되는 초음파의 에너지량, 초음파가 반사되어 되돌아올 때까지의 시간, 초음파가 시험체를 투과 및 반사할 때 감쇠 되는 양의 차이를 표준자료와 비교하여 결함의 위치 및 크기 등을 측정하는 비파괴 검사 시험이다.
하지만, 경수로 원전연료용 튜브는 두께가 약 0.5mm로 일반 산업용 초음파탐상 시험기에서는 불감대의 영향으로 검사가 불가능하며, 일반 산업용 튜브에서는 0.5mm가 허용 결함 사이즈가 될 만큼 핵연료 튜브의 두께가 얇은 관계로 결함 검출에 어려움이 있다. 또한, 초음파를 이용하여 튜브의 내경, 외경, 두께를 0.0001inch 단위까지 전수 측정하는 기술은 일반 산업용에서는 적용하지 않고 있다.
따라서, 경수로 원전연료용 튜브에서 요구하는 마이크로 단위의 결함을 검출하고 치수 측정을 하기 위한 수침용 초음파 탐상기가 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1159009호(2012년 06월 21일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 고속으로 회전하는 경수로 원전연료용 튜브의 결함 및 치수를 전수 검사하기 위한 고주파수, 고해상도 및 높은 PRF를 구현하는 펄서/리시버를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 대량의 데이터를 분할 전송하고 병합 연산 처리하여 경수로 원전 연료용 튜브의 정밀한 검사 평가를 수행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템은 튜브검사 장치와, 적어도 하나의 펄서/리시버 및 주제어장치를 포함한다. 또한, 상기 튜브검사 장치는 구동부 및 탐촉부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동부는 주제어장치의 제어에 따라 동작 되어 경수로 원전 연료용 튜브의 회전속도 및 피치(Pitch)를 조절한다. 상기 탐촉부는 펄서/리시버에서 생성된 펄스 신호를 입력받아 초음파 신호를 생성하고, 상기 튜브의 탐상을 위해 초음파 신호를 튜브에 조사하며, 상기 튜브로부터 반사되는 초음파 신호를 검출하여 펄서/리시버에 전달한다.
상기 펄서/리시버는 펄스 발생부, 고전압 발생부, 필터링부, 증폭부, ADC부, 연산부 및 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 펄스 발생부는 연산부의 제어에 따라 동작 되어 탐촉부가 초음파 신호를 생성할 수 있도록 전기적 펄스를 발생하여 탐촉부에 전송한다.
또한, 상기 고전압 발생부는 연산부의 제어에 따라 동작 되어 고전압(High Voltage)을 생성하고, 생성된 고전압을 상기 펄스 발생부에 공급한다. 상기 필터링부는 탐촉부로부터 검출된 초음파 신호에서 노이즈를 제거하기 위해 검출된 초음파 신호를 필터링(Filtering) 처리한다.
또한, 상기 증폭부는 탐촉부에서 검출된 초음파 신호 또는 필터링부를 통해 필터링(Filtering) 처리된 초음파 신호를 증폭한다. 상기 ADC부는 탐촉부에서 검출된 아날로그 초음파 신호 또는 증폭부에서 증폭된 아날로그 초음파 신호를 디지털 신호로 변환한다.
상기 연산부는 주제어장치로부터 제어신호를 입력받아 상기 고전압 발생부 및 펄스 발생부를 제어한다. 상기 인터페이스는 근거리 무선 통신망 또는 유선상으로 주제어장치에 연결되어 주제어장치의 제어신호를 연산부에 전송하고, 데이터를 송수신할 수 있다.
상기 주제어장치는 튜브검사 장치 및 펄서/리시버를 제어한다. 또한, 상기 주제어장치는 적어도 하나의 펄서/리시버로부터 추출되어 각각 분할 전송되는 각각의 데이터를 수신한 후 병합하고 연산 처리하여 경수로 원전 연료용 튜브의 결함을 판단한다.
또한, 상기 주제어장치는 경수로 원전 연료용 튜브의 각 치수 데이터를 연산한다. 또한, 상기 주제어장치는 탐촉부에서 검출된 초음파 신호와, 주제어장치가 튜브의 결함을 판단하기 위한 기준정보와, 상기 주제어장치의 판단 결과에 따라 검출된 튜브의 결함 검출 정보를 저장한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템은 고주파수, 고해상도 및 높은 PRF를 구현하는 펄서를 제공함으로써 경수로 원전연료용 튜브의 결함 및 치수를 전수 검사할 수 있는 효과가 있다. 또한, 대량의 데이터를 분할 전송하고 병합 연산 처리하여 경수로 원전 연료용 튜브의 정밀한 검사 평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버를 제품으로 구현한 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브의 결함을 중첩 스캔하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 치수 검사시 탐촉자의 셋팅 및 원리를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버의 백플레인(Backplane)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티스테이션(Multi)을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이부를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템을 나타내는 블록도이다. 경수로 원전 연료용 튜브 중 가장 대표적인 원전 연료용 튜브(20)는 대략 외경 9.5mm, 두께 0.5mm, 길이 4000mm로 제조된다.
본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템(10)은 원전 연료용 튜브(20)의 결함 및 치수를 전수 검사하기 위해 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템(10)은 튜브검사 장치(100)와, 적어도 하나의 펄서/리시버(200) 및 주제어장치(300)를 포함할 수 있다.
튜브검사 장치(100)는 경수로 원전 연료용 튜브(20)의 결함 및 치수 교정용 튜브의 교정을 위한 최적의 입사각 및 치수 정밀도를 조절할 수 있고, 경수로 원전 연료용 튜브(20) 검사시는 안정적인 튜브 이송을 위한 장치로 구성되어 있다.
또한, 튜브검사 장치(100)는 튜브 이송부(110), 튜브 GUIDE부(120), 튜브 위치 감지부(130), 구동부(140) 및 탐촉부(150)를 포함할 수 있다. 튜브 이송부(110)는 원전 연료용 튜브(20)를 공급받아 튜브의 진행 방향으로 이송시킬 수 있다.
튜브 GUIDE부(120)는 원전 연료용 튜브(20)가 약 8000RPM으로 고속 회전 할 때 튜브의 동심도를 유지하여 검사의 정확성 및 일관성을 유지하도록 한다.
튜브 위치 감지부(130)는 센서를 이용하여 원전 연료용 튜브(20)의 위치를 감지할 수 있다. 즉, 튜브 위치 감지부(130)를 통해 원전 연료용 튜브(20) 위치에 따른 결함 및 치수 결과를 구현하기 위함이다.
구동부(140)는 주제어장치(300)의 제어에 따라 동작 되어 원전 연료용 튜브(20)의 회전속도 및 피치(pitch)를 조절한다. 탐촉부(150)는 초음파 센서(151)와 TOFD(Time of Flight Diffraction) 센서(152)를 포함할 수 있다.
초음파 센서(151)는 펄서/리시버(200)에서 생성된 펄스 신호를 입력받아 초음파 신호를 생성하고, 원전 연료용 튜브(20)의 탐상을 위해 초음파 신호를 원전 연료용 튜브(20)에 조사한다.
또한, 초음파 센서(151)는 원전 연료용 튜브(20)로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 신호를 이용하여 원전 연료용 튜브(20) 결함의 위치, 크기 및 치수를 측정하는 기본 자료가 된다. 또한, TOFD 센서(152)는 초음파 신호를 이용하여 결함의 깊이를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버를 나타내는 블록도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버를 제품으로 구현한 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템(10)은 적어도 하나의 펄서/리시버(200)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 원전 연료용 튜브(20)의 길이 방향 결함을 탐상하는 2개의 펄서/리시버(200)와, 원주 방향의 결함을 탐상하는 2개의 펄서/리시버(200) 및 치수를 측정하는 2개의 펄서/리시버(200)로 이루어질 수 있다. 즉, 6개의 펄서/리시버(200)를 이용하여 경수로 원전 연료용 튜브(20)의 타입에 따라 길이 방향의 결함과 원주 방향의 결함 및 치수를 측정할 수 있다.
펄서/리시버(200)는 펄스 발생부(210), 고전압 발생부(220), 필터링부(230), 증폭부(240), ADC부(250), 연산부(260) 및 인터페이스(280)를 포함할 수 있다. 펄스 발생부(210)는 연산부(260)의 제어에 따라 전기적 펄스를 발생하여 탐촉부(150)에 전송한다.
이는 50Mhz까지 사용 가능한 고주파 펄서/리시버(200)를 사용하여 고속으로 회전하는 원전 연료용 튜브(20)의 내, 외면에 위치한 결함 및 치수를 정확하고 신속하게 검출 가능하게 하는 역할을 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 중첩 스캔하는 것을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 치수 검사시 탐촉자의 셋팅 및 원리를 나타내는 도면이다.
도 6에서 도시된 바와 같이 탐촉부(150)는 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 탐상하기 위해 튜브가 고속으로 회전하는 상태에서 EBL(Effective Beam Length), EBW(Effective Beam Width)의 중첩율을 최소 25% 이상 구현하면서 튜브 전체 표면을 중첩 스캔하여 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 전수 검사한다.
또한, 도 7에서 도시된 바와 같이 원전 연료용 튜브(20)의 치수 검사를 위해 두 개의 탐촉부(150)가 이용될 수 있다. 탐촉부(150)는 미리 설정된 탐촉부(150) 간의 거리에 따라 배치되고, 초음파의 음속을 이용하여 원전 연료용 튜브(20)의 치수를 검사할 수 있다. 즉, 탐촉부(150)는 원전 연료용 튜브(20)의 내경, 외경 또는 두께를 측정할 수 있다.
상기 검사를 정밀하고 신속하게 처리하기 위해 펄스 발생부(210)가 탐촉부(150)에 고주파수, 고해상도 샘플링 및 높은 PRF(Pulse Repeat Frequency)를 구현하는 펄스를 제공할 필요가 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 탐촉부(150)는 원전 연료용 튜브(20)의 회전 속도가 약 8000RPM에서 20Khz 이상의 PRF(Pulse Repeat Frequency)를 구현할 수 있다.
따라서, 펄스 발생부(210)는 원전 연료용 튜브(20)가 8000RPM 이상의 속도로 회전하는 상태에서 20Khz 이상의 PRF(Pulse Repeat Frequency)를 구현할 수 있는 펄스를 생성하여 탐촉부(150)에 제공한다. 바람직하게, 펄스 발생부(210)의 가용 범위는 100Hz에서 25KHz의 PRF(Pulse Repeat Frequency)를 구현할 수 있다.
또한, 탐촉부(150)가 20Khz 이상의 높은 PRF(Pulse Repeat Frequency) 조건에서도 충분한 초음파 신호를 흡수하여 정확한 정보를 추출할 수 있도록 펄스 발생부(210)는 펄스 전압(Pulse Voltage) 150V 내지 400V의 고에너지를 구현하는 펄스를 발생하여 탐촉부(150)에 전송한다.
이를 통해, 원전 연료용 튜브(20)의 결함 및 치수를 정밀하고 정확하게 추출하며, 주제어장치(300)의 디스플레이부(330)를 통해 선명한 정보와 측정하고 있는 다른 채널들의 A-SCAN 화면을 동시에 멀티로 나타내는 기능을 제공할 수 있다.
고전압 발생부(220)는 연산부(260)의 제어에 따라 고전압(High Voltage)을 생성하고, 생성된 고전압을 펄스 발생부(210)에 공급한다. 이때, 고전압 발생부(220)는 연산부(260)의 제어에 따라 최대 400V의 고전압을 생성할 수 있다.
필터링부(230)는 탐촉부(150)로부터 검출된 초음파 신호에서 노이즈를 제거하기 위해 검출된 초음파 신호를 필터링(Filtering) 처리한다. 필터링부(230)에는 검출된 초음파 신호의 저주파수 성분을 제거하는 하이패스필터(High pass filter)와, 검출된 초음파 신호의 고주파수 성분을 제거하는 로우패스필터(Low pass filter)가 포함될 수 있다.
증폭부(240)는 탐촉부(150)에서 검출된 초음파 신호 또는 필터링부(230)를 통해 필터링(Filtering) 처리된 초음파 신호를 증폭한다. 또한, ADC부(250)는 증폭부(240)에서 증폭된 아날로그 초음파 신호를 디지털 신호로 변환한다.
연산부(260)는 주제어장치(300)로부터 제어신호를 입력받아 고전압 발생부(220) 및 펄스 발생부(210)를 제어할 수 있다.
인터페이스(280)는 네트워크 인터페이스(281) 및 입출력 인터페이스(282)를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(281)는 근거리 무선 통신망을 통해 주제어장치(300)에 연결되어 주제어장치(300)의 제어신호를 연산부(260)에 전송하고, 데이터를 송수신할 수 있다. 바람직하게는, 네트워크 인터페이스(281)는 이더넷(Ethernet)이 사용될 수 있다.
입출력 인터페이스(282)는 유선상으로 주제어장치(300)에 연결되어 주제어장치(300)의 제어신호를 연산부(260)에 전송하고, 데이터를 송수신할 수 있다. 바람직하게는, 입출력 인터페이스(282)는 엔코더 인터페이스(Encoder interface) 또는 RS-232C 인터페이스가 포함될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버(200)의 백플레인(Backplane)을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티스테이션(Multi)을 나타내는 도면이며, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이부(330)를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 펄서/리시버(200)는 도 8에서 도시된 바와 같이 스테이션(Station) ID 회로를 더 포함할 수 있다. 즉, 스테이션(Station) ID 회로를 이용하여 80채널(CH) 이상의 멀티 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 각각의 채널에는 채널을 구분하여 인식할 수 있는 IP 어드레스(Address) 회로가 삽입되어 채널의 유동성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 IP 어드레스(Address)는 오토 ID(Auto ID) 방식으로 구성되어 각 채널에 대한 어드레스(Address)를 자동으로 인식할 수 있다. 즉, 연산부(260)는 각 채널에 연결되는 어드레스(Address)를 자동으로 인식하여 각각의 탐촉부(150)로부터 측정된 데이터를 처리할 수 있다.
또한, 각 채널에 대한 마스터(Master)와 슬레이브(Slave)의 동기 연동으로 멀티 채널 간 상호 노이즈를 방지할 수 있고, 각 채널 간의 그라운드(GND)를 분리하여 전원 및 채널 간의 상호 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 각 채널 간에는 자동 동기화를 통해 멀티 채널간의 데이터를 동시에 처리하는 것이 가능하다.
이로 인해 연산부(260)가 펄서/리시버(200)마다 독립적으로 배치되므로 각각의 탐촉부(150)로부터 측정된 데이터를 동시에 신속하게 처리할 수 있는 효과가 있다.
주제어장치(300)는 제어부(310), 저장부(320) 및 디스플레이부(330)를 포함할 수 있다. 제어부(310)는 튜브검사 장치(100) 및 펄서/리시버(200)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(310)는 튜브검사 장치(100)의 튜브 이송부(110)를 제어하여 원전 연료용 튜브(20)를 튜브의 진행 방향으로 이송시킬 수 있다.
또한, 제어부(310)는 구동부(140)를 제어하여 원전 연료용 튜브(20)를 튜브의 원주 방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 제어부(310)는 펄서/리시버(200)에 제어신호를 전송하여 펄서/리시버(200)가 전기적 펄스를 생성하고, 탐촉부(150)에 공급할 수 있도록 한다. 또한, 제어부(310)는 6개의 펄서/리시버(200)에서 채널당 분할 전송하는 각각의 데이터를 수집하고, 통합 연산 처리하여 결과를 판단한다.
즉, 제어부(310)는 적어도 하나의 펄서/리시버(200)로부터 추출되어 각각 분할 전송되는 각각의 데이터를 수신한 후 병합하고 연산 처리하여 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 판단하고, 원전 연료용 튜브(20)의 각 치수 데이터를 연산할 수 있다.
예를 들어, 펄서/리시버(200)가 6개인 경우 제어부(310)는 6개의 펄서/리시버(200)를 통해 측정된 데이터를 이용하여 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 판단하고, 치수를 추출한다. 이때, 제어부(310)는 ADC부(250)에서 변환된 디지털 초음파 신호를 미리 저장된 기준정보와 비교 분석하고, 분석결과를 토대로 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 판단한다. 제어부(310)를 통해 추출되는 원전 연료용 튜브(20)의 치수는 OD, ID, WT, ODV, IDV 및 WTV 등이 될 수 있다.
또한, 제어부(310)는 펄서/리시버(200)를 통해 측정된 원전 연료용 튜브(20)의 위치 및 치수를 토대로 검출된 결함의 정확한 위치를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(310)는 디스플레이부(330)를 제어할 수 있다.
저장부(320)는 탐촉부(150)에서 검출된 초음파 신호를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(320)는 제어부(310)가 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 판단하기 위한 기준정보를 저장한다. 또한, 저장부(320)는 제어부(310)의 판단 결과에 따라 검출된 원전 연료용 튜브(20)의 결함 검출 정보를 저장한다.
여기에서, 상기 기준정보는 미리 설정된 소정의 결함 크기를 갖는 결함 교정용 튜브를 이용하여 검출된 결함 데이터를 포함한다. 예를 들어 아래의 [표 1]과 같은 결함 데이터를 포함할 수 있다.
No Length
(단위: inch)		 Width
(단위: inch)		 Depth
(단위: inch)		 Location
1 0.0625 0.0050 0.0020 튜브 내면
2 0.0625 0.0050 0.0020 튜브 외면
이와 같이 미리 제작된 결함 교정용 튜브를 이용하여 기준 결함 데이터를 검출하고, 검출된 기준 결함 데이터를 토대로 원전 연료용 튜브(20)에서 검출된 결함 데이터와 비교 분석함으로써 원전 연료용 튜브(20)의 결함을 판단할 수 있다. 또한, 인위적으로 치수 편차를 생성한 교정용 튜브를 이용하여 기준 치수 데이터를 확인하고, 원전 연료용 튜브(20)의 내경, 외경 및 두께를 측정할 수 있다.
디스플레이부(330)는 탐촉부(150)에서 검출된 초음파 신호를 디스플레이할 수 있다. 또한, 디스플레이부(330)는 제어부(310)의 판단 결과에 따라 검출된 원전 연료용 튜브(20)의 결함 정보를 디스플레이할 수 있다.
즉, 디스플레이부(330)는 도 10에서 도시된 바와 같이 각각의 탐촉부(150)를 통해 검출되는 초음파 신호와, 주제어장치(300)의 제어부(310)를 통해 추출된 연산 처리 결과 데이터를 다른 채널들의 A-SCAN 화면을 토대로 동시에 멀티로 디스플레이할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10 : 초음파탐상 시스템 20 : 원전 연료용 튜브
100 : 튜브검사 장치 110 : 튜브 이송부
120 : 튜브 GUIDE부 130 : 튜브 위치 감지부
140 : 구동부 150 : 탐촉부
151 : 초음파 센서 152 : TOFD 센서
200 : 펄서/리시버 210 : 펄스 발생부
220 : 고전압 발생부 230 : 필터링부
240 : 증폭부 250 : ADC부
260 : 연산부 270 : 저장부
280 : 인터페이스 281 : 네트워크 인터페이스
282 : 입출력 인터페이스 300 : 주제어장치
310 : 제어부 320 : 저장부
330 : 디스플레이부 340 : 전원공급부

Claims (9)

  1. 고속으로 회전하는 원전 연료용 튜브의 결함 또는 치수를 신속하고 정확하게 탐상할 수 있도록 상기 원전 연료용 튜브에 고주파의 초음파 신호를 투사하고, 상기 원전 연료용 튜브로부터 반사되는 초음파 신호를 검출하는 튜브검사 장치;
    주제어장치의 제어에 따라 동작 되어 상기 튜브검사 장치가 초음파 신호를 생성할 수 있도록 전기적 펄스를 발생하여 튜브검사 장치에 전송하고, 상기 튜브검사 장치에서 검출된 초음파 신호를 처리하는 복수의 펄서/리시버; 및
    상기 튜브검사 장치 및 펄서/리시버를 제어하며, 상기 펄서/리시버로부터 추출된 초음파 신호를 미리 저장된 기준정보와 비교 분석하고, 분석 결과를 토대로 상기 원전 연료용 튜브의 결함 또는 치수를 판단하는 주제어장치를 포함하며,
    상기 튜브검사 장치는
    상기 주제어장치의 제어에 따라 동작 되어 원전 연료용 튜브의 회전속도 및 피치(Pitch)를 조절하는 구동부 및
    상기 펄서/리시버에서 생성된 펄스 신호를 입력받아 초음파 신호를 생성하고, 상기 원전 연료용 튜브의 탐상을 위해 초음파 신호를 원전 연료용 튜브에 조사하여 상기 원전 연료용 튜브로부터 반사되는 초음파 신호를 검출하며, 미리 설정된 탐촉부 간의 거리에 따라 배치되어 상기 초음파 신호를 토대로 튜브의 외경, 내경 또는 두께를 측정하는 복수의 탐촉부를 포함하고,
    상기 펄서/리시버는 80채널(CH) 이상의 멀티 시스템을 구현할 수 있는 스테이션(Station) ID 회로를 포함하며, 각 채널의 유동성을 확보하기 위해 각각의 채널에는 채널을 구분하여 각 채널에 대한 어드레스(Address)를 자동으로 인식할 수 있는 IP 어드레스(Address) 회로를 포함하고, 각 채널 간의 자동 동기화를 통해 멀티 채널간의 데이터를 동시에 처리하는 것을 특징으로 하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탐촉부는 원전 연료용 튜브의 결함을 탐상하기 위해 튜브가 고속으로 회전하는 상태에서 EBL(Effective Beam Length), EBW(Effective Beam Width)의 중첩율을 최소 25% 이상 구현하면서 튜브 전체 표면을 중첩 스캔하는 것을 특징으로 하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펄서/리시버는
    연산부의 제어에 따라 동작 되어 탐촉부가 초음파 신호를 생성할 수 있도록 전기적 펄스를 발생하여 탐촉부에 전송하는 펄스 발생부와,
    상기 연산부의 제어에 따라 동작 되어 고전압(High Voltage)을 생성하고, 생성된 고전압을 상기 펄스 발생부에 공급하는 고전압 발생부와,
    상기 탐촉부로부터 검출된 초음파 신호에서 노이즈를 제거하기 위해 검출된 초음파 신호를 필터링(Filtering) 처리하는 필터링부와,
    상기 탐촉부에서 검출된 초음파 신호 또는 필터링부를 통해 필터링(Filtering) 처리된 초음파 신호를 증폭하는 증폭부와,
    상기 탐촉부에서 검출된 아날로그 초음파 신호 또는 증폭부에서 증폭된 아날로그 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부 및
    상기 주제어장치로부터 제어신호를 입력받아 상기 고전압 발생부 및 펄스 발생부를 제어하는 연산부를 포함하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 펄서/리시버는 서로 다른 채널들을 이용하여 처리되는 데이터를 A-SCAN 화면을 통해 동시에 멀티로 나타내는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 펄서/리시버는 원전 연료용 튜브의 길이 방향 결함을 양방향 탐상하는 2개의 펄서/리시버와, 원전 연료용 튜브의 원주 방향 결함을 양방향 탐상하는 2개의 펄서/리시버 및 원전 연료용 튜브의 치수를 측정하는 2개의 펄서/리시버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주제어장치는 적어도 하나의 펄서/리시버로부터 추출되어 각각 분할 전송되는 각각의 데이터를 수신한 후 병합하고 연산 처리하여 상기 원전 연료용 튜브의 결함을 판단하며, 원전 연료용 튜브의 각 치수 데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템.

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