KR102597545B1 - A pipe detecting device of Pressurized Deuterium Reactor using an ultrasonics wave - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독물질 주입관의 내부 관로를 따라 주행할 수 있도록 하고, 초음파 발생 및 카메라 촬영을 통해, 독물질 주입관 자체의 상태 변화 측정 및 칼란드리아관과 독물질 주입관간 간극 측정을 통해 칼란드리아관의 처짐량을 측정할 수 있도록 한 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에 관한 것이다.
이를 위해, 칼란드리아관과 독물질 주입관이 서로 교차된 가압 중수로에 있어서, 상기 독물질 주입관 내부로 투입되어 상기 독물질 주입관과 교차하는 칼란드리아관에 초음파를 발생하여 상기 칼란드리아관과 상기 독물질 주입관의 간극 측정을 통해 칼란드리아관의 처짐 여부를 검사할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치를 제공한다.The present invention relates to a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves, and more specifically, to enable driving along the internal pipe of a toxic substance injection pipe, and to monitor the condition of the toxic substance injection pipe itself through ultrasonic generation and camera photography. This relates to a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves that can measure the amount of deflection of the calandria tube by measuring changes and the gap between the calandria tube and the toxic substance injection tube.
For this purpose, in a pressurized heavy water reactor in which a calandria tube and a toxic substance injection pipe intersect each other, ultrasonic waves are introduced into the toxic substance injection pipe and generated in the calandria tube that intersects the poison substance injection pipe, A piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves is provided, which allows inspection of sagging of the calandria pipe by measuring the gap of the poisonous substance injection pipe.
Description
본 발명은 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독물질 주입관의 관로를 따라 주행하면서, 독물질 주입관 자체의 내경 변화 측정 및 초음파를 이용한 칼란드리아관과의 간극 측정을 통해 가압중수로의 배관을 검사할 수 있도록 한 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pipe inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves, and more specifically, to measure changes in the inner diameter of the toxic substance injection pipe itself while traveling along the pipe of the toxic substance injection pipe and to measure the gap with the calandria pipe using ultrasonic waves. This relates to a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves that allows inspection of the piping of a pressurized heavy water reactor through measurement.
일반적으로 가압중수로는 중수(重水)를 냉각재와 감속재로 사용하는 원자로로서, 2-5%의 저농축 우라늄을 사용하는 경수로(가압경수로 및 비등경수로)와는 달리 농축하지 않은 천연 우라늄(U-235의 비율이 약 0.7%)을 사용하며, 냉각재와 감속재로 사용되는 중수는 일반적인 물(輕水)에 비해 중성자를 거의 흡수하지 않아 중성자 손실이 적기 때문에 천연 우라늄을 핵연료로 사용한다. 한편 경수로는 원자로를 정지한 후 핵연료를 교체하는 반면에, 가압중수로는 수평형 원통모양의 380개 연료관을 이용하여 운전 중에도 핵연료를 교체한다. 구체적으로, 가압중수형 원자로는 도 1에 도시된 바와 같이, 칼란드리아(Calandria)라고 불리는 원통형 용기(10)가 수평 방향으로 설치되어 있으며, 칼란드리아 용기(10) 내에는 직경이 10cm 정도인 380개의 압력관(Pressure Tube)이 설치된 칼란드리아관(20)들이 역시 수평 방향으로 관통하고 있다. 이때, 각각의 압력관에는 집합체(Fuel Bundle) 형태의 핵연료가 수용되며, 집합체는 보통 12개의 핵연료 다발로 제공된다. 또한, 칼란드리아 용기(10)에는 독물질 주입관(30)(Liquid Injection Nozzle, LIN)이 설치되며, 독물질 주입관(30)은 수용성 중성자 독물질(질산 가돌리늄 등)이 원자로 감속재에 첨가되도록 하여 반응도 제어 및 중성자속을 검출하는 역할을 한다. 독물질 주입관(30)은 칼란드리아관(20)에 대하여 수직한 방향으로 교차하게 설치되며, 칼란드리아 용기(10)의 중앙과 하단부에 각각 설치된다. 이때, 도시되지는 않았지만, 독물질 주입관(30)은 칼란드리아 용기(10)의 길이 방향으로 칼란드리아 용기(10)의 중앙과 하단부에 각각 3개씩 설치된다.In general, a pressurized heavy water reactor is a nuclear reactor that uses heavy water as a coolant and moderator. Unlike light water reactors (pressurized light water reactors and boiling light water reactors) that use low-enriched uranium of 2-5%, it uses unenriched natural uranium (U-235). The ratio is about 0.7%), and heavy water used as a coolant and moderator absorbs almost no neutrons compared to general water, resulting in less neutron loss, so natural uranium is used as nuclear fuel. Meanwhile, while a light water reactor replaces nuclear fuel after stopping the reactor, a pressurized heavy water reactor uses 380 horizontal cylindrical fuel pipes to replace nuclear fuel even during operation. Specifically, as shown in FIG. 1, the pressurized heavy water reactor has a cylindrical vessel 10 called a calandria installed in the horizontal direction, and within the calandria vessel 10 there are 380 reactors with a diameter of about 10 cm. Calandria tubes 20 equipped with pressure tubes also penetrate in the horizontal direction. At this time, each pressure tube accommodates nuclear fuel in the form of a fuel bundle, and the assembly is usually provided in the form of 12 nuclear fuel bundles. In addition, a toxic injection nozzle (LIN) 30 is installed in the calandria container 10, and the toxic injection pipe 30 is used to allow water-soluble neutron poisons (gadolinium nitrate, etc.) to be added to the reactor moderator. Thus, it plays a role in controlling reactivity and detecting neutron flux. The toxic substance injection pipe 30 is installed to cross in a direction perpendicular to the calandria pipe 20, and is installed at the center and lower end of the calandria container 10, respectively. At this time, although not shown, three toxic substance injection pipes 30 are installed at the center and bottom of the calandria container 10 in the longitudinal direction of the calandria container 10.
한편, 상기한 중수로 원자로 내부의 칼란드리아관(20)은 중수로 원자로의 사용 기간이 길어짐에 따라 응력, 자중, 중성자 조사 및 크리프(Creep) 등의 복합적인 요인에 의해 처짐이 발생하며, 각 칼란드리아관(20)의 처짐량이 다르기 때문에, 칼란드리아관(20)의 처짐으로 인해 독물질 주입관(30)에 칼란드리아관(20)이 접촉되면 수소화물 블러스터 현상에 의해 폭발이 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 독물질 주입관(30)은 원자로 가동년수 증가에 따른 수소 및 수소 동위원소 축적에 의한 결함이나 방사선 및 경년 열화에 따라 재료의 성질이 저하되어 내경의 변화 등이 나타난다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 가압중수로의 배관을 구성하는 칼란드리아관(20)과 독물질 주입관(30) 각각의 상태를 주기적으로 검사하여 칼란드리아관(20)과 독물질 주입관(30)간 접촉이 발생하는 예상지점을 파악하기 위한 노력이 요구되고 있다.Meanwhile, as the usage period of the heavy water reactor increases, the calandria tube 20 inside the heavy water reactor sags due to complex factors such as stress, self-weight, neutron irradiation, and creep, and each calandria tube 20 sags. Since the amount of deflection of the pipe 20 is different, there is a problem that an explosion may occur due to the hydride bluster phenomenon when the calandria pipe 20 comes into contact with the toxic substance injection pipe 30 due to the sagging of the calandria pipe 20. there is. In addition, the toxic material injection pipe 30 exhibits defects due to accumulation of hydrogen and hydrogen isotopes as the number of years of operation of the nuclear reactor increases, or the properties of the material deteriorate due to radiation and deterioration over time, resulting in changes in the inner diameter. In order to prevent this problem, the condition of each calandria pipe (20) and toxic substance injection pipe (30), which constitute the piping of the pressurized heavy water reactor, is periodically inspected to inspect the calandria pipe (20) and the toxic substance injection pipe (30). Efforts are being made to identify expected points where inter-human contact may occur.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 독물질 주입관의 관로를 따라 주행하면서 카메라 촬영에 의한 육안검사를 통해 독물질 주입관 내부의 자체 변화 감지는 물론, 초음파 발생을 통한 독물질 주입관과 교차되는 칼란드리아관과의 간극 측정을 통해 칼란드리아관의 처짐 여부를 검사할 수 있도록 한 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치를 제공하고자 한 것이다.The present invention was devised to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to detect changes inside the toxic substance injection pipe through visual inspection using a camera while traveling along the pipe of the toxic substance injection pipe, as well as ultrasonic waves. The purpose is to provide a piping inspection device for pressurized heavy water using ultrasonic waves that can inspect whether the calandria pipe is sagging by measuring the gap between the calandria pipe that intersects the toxic substance injection pipe through generation.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 칼란드리아관과 독물질 주입관이 서로 교차된 가압 중수로에 있어서, 상기 독물질 주입관 내부로 투입되어 상기 독물질 주입관과 교차하는 칼란드리아관에 초음파를 발생하여 상기 칼란드리아관과 상기 독물질 주입관의 간극 측정을 통해 칼란드리아관의 처짐 여부를 검사할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a pressurized heavy water reactor in which a calandria tube and a poisonous substance injection pipe intersect each other, and ultrasonic waves are introduced into the toxic substance injection pipe and applied to the calandria tube crossing the poisonous substance injection pipe. Provided is a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves, which enables inspection of sagging of the calandria tube by measuring the gap between the calandria tube and the toxic substance injection tube.
이때, 상기 독물질 주입관 내부를 주행할 수 있도록 설치된 본체; 상기 본체에 설치되며, 상기 독물질 주입관의 원주 방향으로 회전될 수 있도록 설치된 회전체; 상기 본체에 설치되며, 독물질 주입관 내부를 촬영할 수 있도록 설치된 카메라; 및 상기 회전체의 둘레를 따라 설치된 복수의 초음파 탐촉자를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, a main body installed to travel inside the poisonous substance injection pipe; a rotating body installed on the main body and configured to rotate in the circumferential direction of the poisonous substance injection pipe; A camera installed in the main body to take pictures of the inside of the poisonous substance injection tube; and a plurality of ultrasonic probes installed along the circumference of the rotating body.
이때, 상기 본체의 외주면에는 상기 독물질 주입관의 내주면을 따라 구를 수 있는 주행수단이 설치되며, 상기 주행수단은 압력수단을 통해 상기 독물질 주입관의 내주면에 밀착될 수 있도록 설치된 것이 바람직하다.At this time, a traveling means capable of rolling along the inner circumferential surface of the poisonous substance injection pipe is installed on the outer peripheral surface of the main body, and the traveling means is preferably installed so as to be in close contact with the inner peripheral surface of the poisonous substance injection pipe through a pressure means. .
이때, 상기 압력수단은 로드셀을 포함하며, 로드셀을 통해 측정된 압력수단의 압력값이 변화되면, 상기 독물질 주입관의 내경이 변경된 것으로 판단할 수 있도록 한 것이 바람직하다.At this time, the pressure means includes a load cell, and when the pressure value of the pressure means measured through the load cell changes, it is desirable to determine that the inner diameter of the poisonous substance injection pipe has changed.
또한, 상기 회전체는 상기 본체를 기준으로 틸팅될 수 있도록 설치된 것이 바람직하다.Additionally, the rotating body is preferably installed so that it can be tilted relative to the main body.
본 발명에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치는 독물질 주입관의 관로를 주행하면서, 독물질 주입관과 교차하는 칼란드리아관에 초음파를 발생하여 칼란드리아관과의 간극 측정을 통해 칼란드리아관의 처짐 여부를 확인할 수 있으므로, 칼란드리아관과 독물질 주입관이 접촉되는 것을 미리 예방하여 가압중수로를 안정적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.The pipe inspection device for pressurized heavy water reactors using ultrasonic waves according to the present invention travels along the pipe of the toxic substance injection pipe, generates ultrasonic waves in the calandria pipe that intersects the toxic substance injection pipe, and measures the gap between the calandria pipe and the calandria pipe. Since it is possible to check whether the pipe is sagging, this has the effect of preventing contact between the calandria pipe and the toxic material injection pipe, thereby enabling stable operation of the pressurized heavy water reactor.
또한, 본 발명은 내방사선 카메라를 통해 독물질 주입관 내부 촬영 영상의 저장 및 평가가 가능하고, 독물질 주입관 내부의 이물질 및 내부 결점을 확인할 수 있으므로, 독물관 주입관 내부 매핑, 독물질 주입관 두께 측정을 통해 독물질 주입관 자체의 변형 등을 검사할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention allows storage and evaluation of images taken inside the poisonous substance injection pipe through a radiation-resistant camera, and foreign substances and internal defects inside the poisonous substance injection pipe can be confirmed, thereby mapping the inside of the poisonous substance injection pipe and poisoning injection. Measuring the pipe thickness has the effect of inspecting the deformation of the poisonous substance injection pipe itself.
또한, 본 발명은 본체와 바퀴 사이에 압력을 측정하는 로드셀을 설치하여, 초음파 발생장치의 주행만으로 독물질 주입관 내부의 변형 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of installing a load cell to measure pressure between the main body and the wheels, so that it is possible to check whether the inside of the poisonous substance injection pipe is deformed just by running the ultrasonic generator.
도 1a는 가압중수로의 칼란드리아 용기에 칼란드리아관과 독물질 주입관 교차되어 설치된 상태를 정면에서 나타낸 도면이다.
도 1b는 가압중수로의 칼란드리아 용기에 칼란드리아관과 독물질 주입관 교차되어 설치된 상태의 요부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치가 독물질 주입관에 투입되어 상방의 칼란드리아관에 대하여 초음파 측정을 하는 상태를 일측에서 나타낸 요부 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치가 독물질 주입관에 투입되어 상방의 칼란드리아관에 대하여 초음파 측정을 하는 상태를 타측에서 나타낸 요부 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에서 주행수단의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에서 틸팅수단을 나타낸 구성도이다.Figure 1a is a front view showing the state in which the calandria pipe and the toxic material injection pipe are installed in the calandria container of a pressurized heavy water reactor.
Figure 1b is a diagram schematically showing the main portion of the calandria vessel of a pressurized heavy water reactor with the calandria pipe and the toxic substance injection pipe installed in a cross-sectional manner.
Figure 2 is a schematic diagram showing, from one side, the piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention, which is inserted into the toxic substance injection pipe and performs ultrasonic measurement on the calandria pipe above.
Figure 3 is a schematic diagram showing, from the other side, the piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention, which is inserted into the toxic substance injection pipe and performs ultrasonic measurement on the upper calandria pipe.
Figure 4 is a diagram showing a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram showing the configuration of the traveling means in the piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a configuration diagram showing a tilting means in a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted based on the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the attached FIGS. 2 to 6.
초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 독물질 주입관(Liquid Injection Nozzle, LIN)(30)의 관로를 주행하면서 독물질 주입관(30)과 교차하는 칼란드리아관(20)과의 간극 측정을 통해 칼란드리아관(20)의 처짐을 검사하고, 독물질 주입관(30) 내부의 이물질, 덴트 및 휘어짐을 검사한다.As shown in Figures 2 and 3, the piping inspection device for pressurized heavy water reactors using ultrasonic waves travels along the pipeline of the toxic injection nozzle (LIN) 30, and detects a collar that intersects the toxic injection nozzle (30). The sagging of the calandria tube (20) is inspected by measuring the gap with the dry tube (20), and foreign substances, dents, and bends inside the toxic substance injection tube (30) are inspected.
초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(100)와, 초음파 발생부(200)와, 카메라(300)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves includes a main body 100, an ultrasonic generator 200, and a camera 300.
본체(100)는 독물질 주입관(30)의 관로를 주행할 수 있는 형태로 제공되며, 독물질 주입관(30)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원통형임이 바람직하다. 본체(100)는 작업자의 원격제어를 위한 각종 전자부품을 내장한다. 본체(100)에는 주행을 위한 주행수단(110)이 설치된다. 주행수단(110)은 본체(100)의 외주면에 설치되며, 본체(100)의 주행이 안정적으로 이루어질 수 있도록 복수로 제공됨이 바람직하다. 이때, 주행수단(110)은 본체(100)의 외주면에 동일한 간격으로 4개 설치됨이 바람직하다. 주행수단(110)은 구름 동력을 발생할 수 있는 것이면 무방하나, 무한궤도로 제공됨이 더욱 바람직하다. 본체(100)가 독물질 주입관(30)의 관로를 주행하는바, 독물질 주입관(30)의 내부에서 유속 등에 의해 본체(100)의 움직임이 발생하지 않도록 주행수단(110)은 무한궤도인 것이 바람직한 것이다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이 본체(100)와 주행수단(110) 사이에는 주행수단(110)이 독물질 주입관(30)의 내주면에 밀착될 수 있도록 압력수단(120)이 설치됨이 바람직하다. 주행수단(110)을 통한 본체(100)의 원활한 주행을 위해, 주행수단(110)은 독물질 주입관(30)의 내주면에 밀착된 상태로 구동되어야 하는바, 압력수단(120)은 주행수단(110)을 본체(100)의 외측으로 밀어내는 힘을 작용할 수 있도록 제공된 것이다. 즉, 압력수단(120)은 본체(100)를 독물질 주입관(30)의 내경 사이즈에 맞게 자동으로 단차를 조정할 수 있도록 한 것이다. 압력수단(120)은 공압을 발생할 수 있도록 제공됨이 바람직하다. 한편, 압력수단(120)에는 로드셀(121)이 더 설치됨이 바람직하다. 로드셀(121)은 압력수단(120)이 작용하는 압력값을 측정하며, 로드셀(121)에 설정된 압력값 변화를 통해 작업자는 독물질 주입관(30)의 내경 변화를 검사할 수 있다. 이러한, 로드셀(121)을 통한 독물질 주입관(30)의 내경 변화는 후술하는 카메라(300)에 의한 영상 촬영과 함께 교차 판별이 가능하다.The main body 100 is provided in a form that can travel along the pipe of the poisonous substance injection pipe 30, and is preferably cylindrical with an outer diameter corresponding to the inner diameter of the poisonous substance injection pipe 30. The main body 100 contains various electronic components for remote control by workers. A traveling means 110 for traveling is installed in the main body 100. The traveling means 110 is installed on the outer peripheral surface of the main body 100, and is preferably provided in plural numbers so that the main body 100 can travel stably. At this time, it is preferable that four traveling means 110 are installed on the outer peripheral surface of the main body 100 at equal intervals. The traveling means 110 may be any vehicle capable of generating rolling power, but it is more preferable that it be provided in an endless orbit. As the main body 100 travels along the pipe of the toxic substance injection pipe 30, the traveling means 110 is provided in an endless orbit to prevent movement of the main body 100 due to the flow rate, etc. inside the toxic substance injection pipe 30. It is desirable to be Meanwhile, as shown in FIG. 5, it is preferable that a pressure means 120 be installed between the main body 100 and the traveling means 110 so that the traveling means 110 can be brought into close contact with the inner peripheral surface of the poisonous substance injection pipe 30. do. In order to smoothly run the main body 100 through the driving means 110, the driving means 110 must be driven in close contact with the inner peripheral surface of the poisonous substance injection pipe 30, and the pressure means 120 is the driving means It is provided to apply a force that pushes (110) to the outside of the main body 100. That is, the pressure means 120 is capable of automatically adjusting the level of the main body 100 to match the inner diameter size of the poisonous substance injection pipe 30. The pressure means 120 is preferably provided to generate pneumatic pressure. Meanwhile, it is preferable that a load cell 121 is further installed in the pressure means 120. The load cell 121 measures the pressure value applied by the pressure means 120, and the operator can inspect the change in the inner diameter of the toxic substance injection pipe 30 through the change in pressure value set in the load cell 121. This change in the inner diameter of the poisonous substance injection pipe 30 through the load cell 121 can be cross-distinguished along with image capture by the camera 300, which will be described later.
초음파 발생부(200)는 독물질 주입관(30)과 칼란드리아관(20)간 간극 측정을 위해 초음파를 발생시키는 구성으로써, 본체(100)의 일측에 설치된다. 초음파 발생부(200)는 회전체(210)와 초음파 탐촉자(220)로 구성된다. 회전체(210)는 초음파 발생을 위한 초음파 탐촉자(220)를 포함하며, 본체(100)에서 독물질 주입관(30)의 원주 방향으로 회전될 수 있도록 설치된다. 초음파 탐촉자(220)는 회전체(210)의 둘레를 따라 복수로 설치되며, 회전체(210)의 원주 방향으로 15도 간격으로 설치됨이 바람직하다. 한편, 초음파 발생부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(100)에서 틸팅수단(230)을 통해 틸팅될 수 있도록 설치됨이 바람직하다. 초음파 발생부(200)로부터 송신된 초음파는 독물질 주입관(30)을 관통하여 칼란드리아관(20)까지 진행하게 되는데, 독물질 주입관(30) 내부에서 전반사가 발생하지 않도록 틸팅수단(230)을 통해 초음파 발생부(200)의 각도를 조절할 수 있도록 한 것이다.The ultrasonic generator 200 is a component that generates ultrasonic waves to measure the gap between the poison injection tube 30 and the calandria tube 20, and is installed on one side of the main body 100. The ultrasonic generator 200 consists of a rotating body 210 and an ultrasonic probe 220. The rotating body 210 includes an ultrasonic transducer 220 for generating ultrasonic waves, and is installed in the main body 100 so that it can rotate in the circumferential direction of the poisonous substance injection pipe 30. A plurality of ultrasonic probes 220 are installed along the circumference of the rotating body 210, and are preferably installed at intervals of 15 degrees in the circumferential direction of the rotating body 210. Meanwhile, as shown in FIG. 6, the ultrasonic wave generator 200 is preferably installed so that it can be tilted through the tilting means 230 in the main body 100. The ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic generator 200 penetrate the toxic substance injection pipe 30 and proceed to the calandria tube 20, and a tilting means 230 is used to prevent total reflection from occurring inside the toxic substance injection pipe 30. ) to adjust the angle of the ultrasonic generator 200.
카메라(300)는 독물질 주입관(30) 내부를 촬영하여 독물질 주입관(30) 내부의 변경 여부를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한, 카메라(300)는 작업자로 하여금 촬영 영상의 저장 및 독물질 주입관의 평가를 육안으로 가능하게 하고, 이물질 또는 내부 결점을 확인할 수 있도록 하는 역할을 한다. 카메라(300)는 회전체(210)에 설치됨이 바람직하며, 내방사선 카메라로 제공된다. 즉, 독물질 주입관(30)은 칼란드리아관(20)으로부터 방출되는 방사선으로 인해 크립(creep) 손상이 일어날 수 있는바, 카메라(300)는 로드셀(121)에 의한 압력 변화 측정과 함께 독물질 주입관(30)의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 하여 독물질 주입관(30) 손상에 따른 변화 여부를 정확하게 검사할 수 있도록 한 것이다.The camera 300 functions to photograph the inside of the poisonous substance injection pipe 30 and visually confirm whether the inside of the poisonous substance injection pipe 30 has been changed. In addition, the camera 300 allows the operator to store captured images and visually evaluate the poisonous substance injection pipe, and serves to check foreign substances or internal defects. The camera 300 is preferably installed on the rotating body 210 and is provided as a radiation-resistant camera. That is, the poison injection tube 30 may be damaged by creep due to radiation emitted from the calandria tube 20, and the camera 300 measures the pressure change by the load cell 121 and By allowing the inside of the substance injection pipe 30 to be visually inspected, it is possible to accurately inspect whether there are any changes due to damage to the toxic substance injection pipe 30.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치를 이용한 가압중수로의 배관 검사 과정에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the piping inspection process of the pressurized heavy water reactor using the ultrasonic-based piping inspection device of the pressurized heavy water reactor configured as described above will be described.
작업자는 독물질 주입관(30)의 벨로우즈를 제거하여 독물질 주입관(30)의 관로를 개방한 후, 배관 검사장치를 투입시킨다. 본체(100) 투입은 작업자의 원격 제어를 통해 이루어지며, 본체(100)가 독물질 주입관(30) 관로에 투입되는 순간 압력수단(120)의 공압에 의해 무한궤도(110)는 독물질 주입관(30)의 내주면에 밀착되면서 단차 조정이 자동으로 이루어진다. 이후, 작업자는 독물질 주입관(30)의 처짐 여부에 따라, 독물질 주입관(30)에서 반사되는 초음파 반사파의 영향을 줄이기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 탐촉자(220)를 독물질 주입관(30)에 대하여 수직이 아닌 20~30도 각도로 틸팅하여 교정시킨다.The worker removes the bellows of the toxic substance injection pipe 30 to open the duct of the toxic substance injection pipe 30, and then inserts the pipe inspection device. Insertion of the main body 100 is done through remote control by the worker, and the moment the main body 100 is inserted into the toxic substance injection pipe 30, the caterpillar 110 is injected with the toxic substance by the pneumatic pressure of the pressure means 120. The level difference is adjusted automatically as it comes into close contact with the inner peripheral surface of the pipe 30. Thereafter, the worker reads the ultrasonic transducer 220 as shown in FIG. 2 in order to reduce the influence of the ultrasonic reflection wave reflected from the poisonous substance injection pipe 30, depending on whether the poisonous substance injection pipe 30 is sagging. Correction is made by tilting the material injection pipe 30 at an angle of 20 to 30 degrees rather than perpendicular to it.
다음으로, 작업자는 내방사선 카메라(300)를 작동하여 독물질 주입관(30) 관로를 촬영하여 육안검사를 수행하고, 이와 더불어 로드셀(121)을 통한 압력변화 여부를 통해 독물질 주입관(30) 내부의 변화 예컨대 두께 및 내경을 측정한다. 이때, 본체는 GPS를 포함하며, 본체(100) 주행이 이루어지면서 GPS를 통해 본체 주행 경로가 기록된다. 또한, 작업자는 초음파 탐촉자(220)로부터 초음파를 발생시킨다. 초음파는 독물질 주입관(30)을 관통하여 칼란드리아관(20)까지 진행함으로써 초음파 발생을 통해 독물질 주입관(30)과 칼란드리아관(20)간에 간극 측정이 이루어진다. 이때, 작업자는 회전체(210)를 회전시켜 복수의 초음파 탐촉자(220)를 통해 초음파 검사의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 독물질 주입관(30)의 내벽으로부터 반사된 초음파 신호와, 상기 GPS를 통해 기록된 본체(100) 주행경로를 합성하여 배관 형상을 모델링한다. 배관 형상 모델링을 통해 배관 검사를 수행할 수 있다. Next, the worker operates the radiation-resistant camera 300 to photograph the toxic substance injection pipe 30 and perform a visual inspection. In addition, the toxic substance injection pipe 30 is checked through the pressure change through the load cell 121. ) Measure internal changes such as thickness and internal diameter. At this time, the main body includes GPS, and as the main body 100 is driven, the main body driving path is recorded through GPS. Additionally, the operator generates ultrasonic waves from the ultrasonic probe 220. Ultrasound penetrates the toxic substance injection pipe 30 and travels to the calandria tube 20, thereby measuring the gap between the toxic substance injection pipe 30 and the calandria tube 20 through ultrasonic generation. At this time, the operator can rotate the rotating body 210 to increase the accuracy of ultrasonic inspection through the plurality of ultrasonic probes 220. In addition, the shape of the pipe is modeled by synthesizing the ultrasonic signal reflected from the inner wall of the poison injection pipe 30 and the driving path of the main body 100 recorded through the GPS. Pipe inspection can be performed through pipe shape modeling.
다음로, 작업자는 초음파 발생부(200), 카메라(300) 및 로드셀(121)을 통해 접수된 데이터를 분석하고, 본체(100)를 반대 방향으로 주행시키면서 상기한 일련의 검사 과정을 재수행한다.Next, the operator analyzes the data received through the ultrasonic generator 200, camera 300, and load cell 121, and re-performs the above-mentioned series of inspection processes while driving the main body 100 in the opposite direction.
다음으로, 작업자는 독물질 주입관(30)으로부터 배관 검사장치를 인출시킨다.Next, the worker pulls out the pipe inspection device from the toxic substance injection pipe 30.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치는 독물질 주입관(30)으로 배관 검사장치를 투입하여 독물질 주입관(30)의 변형 여부는 물론, 칼란드리아관(20)과의 간극 측정을 통해 가압중수로의 배관을 검사할 수 있도록 하였다. 이에 따라, 본 발명은 독물질 주입관(30) 자체의 상태 및 모든 칼란드리아관(20)의 처짐량 측정이 가능하여 원전 운용의 안전성을 향상시킬 수 있다.As explained so far, the piping inspection device for pressurized heavy water using ultrasonic waves according to the present invention injects the piping inspection device into the toxic material injection pipe 30 to determine whether the toxic material injection pipe 30 is deformed, as well as the calandria pipe. By measuring the gap with (20), the piping of the pressurized heavy water reactor could be inspected. Accordingly, the present invention can improve the safety of nuclear power plant operation by measuring the state of the toxic substance injection pipe 30 itself and the amount of deflection of all calandria pipes 20.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail with respect to the described embodiments above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the technical scope of the present invention, and such changes and modifications naturally fall within the scope of the appended patent claims.
10 : 칼란드리아 용기 20 : 칼란드리아관(압력관)
30 : 독물질 주입관 100 : 본체
110 : 주행수단(무한궤도) 120 : 압력수단
121 : 로드셀 200 : 초음파 발생부
210 : 회전체 220 : 초음파 탐촉자
230 : 틸팅수단 300 : 카메라 10: Calandria container 20: Calandria tube (pressure tube)
30: poison injection tube 100: main body
110: Travel means (caterpillar) 120: Pressure means
121: Load cell 200: Ultrasonic generator
210: Rotating body 220: Ultrasonic probe
230: Tilting means 300: Camera
Claims (5)
상기 독물질 주입관 내부로 투입되어 상기 독물질 주입관과 교차하는 칼란드리아관에 초음파를 발생하여 상기 칼란드리아관과 상기 독물질 주입관의 간극 측정을 통해 칼란드리아관의 처짐 여부를 검사할 수 있도록 한 것으로서,
상기 독물질 주입관 내부를 주행할 수 있도록 설치된 본체;
상기 본체에 설치되며, 상기 독물질 주입관의 원주 방향으로 회전될 수 있도록 설치된 회전체;
상기 본체에 설치되며, 독물질 주입관 내부를 촬영할 수 있도록 설치된 카메라; 및
상기 회전체의 둘레를 따라 설치된 복수의 초음파 탐촉자를 포함하며,
상기 본체의 외주면에는 상기 독물질 주입관의 내주면을 따라 구를 수 있는 주행수단이 설치되며, 상기 주행수단은 압력수단을 통해 상기 독물질 주입관의 내주면에 밀착될 수 있도록 설치되며,
상기 압력수단은 로드셀을 포함하며, 로드셀을 통해 측정된 압력수단의 압력값이 변화되면, 상기 독물질 주입관의 내경이 변경된 것으로 판단할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치.In a pressurized heavy water reactor in which a calandria pipe and a toxic material injection pipe intersect,
It is possible to inspect whether the calandria tube is sagging by measuring the gap between the calandria tube and the poisonous substance injection tube by generating ultrasonic waves in the calandria tube that is injected into the poisonous substance injection tube and intersecting the poisonous substance injection tube. As such,
a main body installed to travel inside the poisonous substance injection pipe;
a rotating body installed on the main body and configured to rotate in the circumferential direction of the poisonous substance injection pipe;
A camera installed in the main body to photograph the inside of the poisonous substance injection tube; and
It includes a plurality of ultrasonic probes installed along the circumference of the rotating body,
A traveling means capable of rolling along the inner circumferential surface of the poisonous substance injection pipe is installed on the outer peripheral surface of the main body, and the traveling means is installed to be in close contact with the inner peripheral surface of the poisonous substance injection pipe through a pressure means,
The pressure means includes a load cell, and when the pressure value of the pressure means measured through the load cell changes, it can be determined that the inner diameter of the toxic substance injection pipe has changed. Piping inspection of the pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves. Device.
상기 회전체는 상기 본체를 기준으로 틸팅될 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 가압중수로의 배관 검사장치.According to paragraph 1,
A piping inspection device for a pressurized heavy water reactor using ultrasonic waves, wherein the rotating body is installed to be tilted relative to the main body.
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