KR102612411B1 - 광섬유 온도 검출 시스템을 갖는 핵 장치의 히트 파이프 조립체 - Google Patents

광섬유 온도 검출 시스템을 갖는 핵 장치의 히트 파이프 조립체 Download PDF

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Abstract

핵 장치의 히트 파이프 조립체는 복수의 세장형 히트 파이프, 및 세장형이며 하나 이상의 히트 파이프의 외표면을 따라서 나선형으로 래핑되거나 기계적으로 부착되는 하나 이상의 광섬유 케이블 조립체를 갖는 검출 시스템을 구비한다. 검출 시스템은 각각의 광섬유 조립체에 광신호를 공급하는 광신호 생성기를 추가로 구비하며, 광신호의 복수의 반사를 검출하고 출력을 생성하는 센서를 추가로 구비한다. 출력은 각각의 광섬유 케이블 조립체를 따르는 복수의 위치 각각에서 온도를 검출함으로써 하나 이상의 히트 튜브를 따라서 복수의 온도를 결정하기 위해 계측 및 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다.

Description

광섬유 온도 검출 시스템을 갖는 핵 장치의 히트 파이프 조립체
개시 및 청구되는 개념은 일반적으로 핵 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 핵 장치의 복수의 히트 파이프 각각의 여러 위치에서 온도를 검출하기 위해 광섬유 케이블 조립체를 사용하는 검출 시스템을 갖는 히트 파이프 조립체에 관한 것이다.
관련 기술 분야에는 수많은 형태의 원자력 발전 시스템이 존재하는 것으로 알려져 있다. 이러한 원자력 발전 시스템은 통상적으로 그 안에서 핵분열 반응이 일어나는 원자로를 포함한다. 원자로에서 열을 제거하기 위해 유체가 원자로를 통해서 펌핑되며, 가열된 유체는 이후 예로서 발전기를 돌리는 터빈을 작동시키는데 사용되는 열을 추출하기 위해 통상적으로 열교환기를 통과한다.
극단적인 온도 및 관련된 다른 요인으로 인해, 핵 환경의 다양한 위치에 존재하는 다양한 온도를 아는 것이 바람직하다. 그러나, 핵 환경 내의 각각의 온도 감지 장치는 개별적으로 배선되어야 하며 매우 많은 개수의 온도 센서는 이들 센서를 컴퓨터화된 데이터 시스템 등에 연결하는 대응적으로 매우 많은 개수의 와이어 쌍을 초래할 수 있다는 것도 알려져 있다. 따라서 개선이 요구된다.
핵 장치의 개선된 히트 파이프 조립체는 복수의 세장형 히트 파이프 및 상기 히트 파이프 중 하나 이상의 외표면을 따라서 나선형으로 래핑되는 세장형의 하나 이상의 광섬유 케이블 조립체를 갖는 검출 시스템을 구비한다. 검출 시스템은 각각의 광섬유 조립체에 광신호를 공급하는 광신호 생성기를 추가로 구비하며, 광신호의 복수의 반사를 검출하고 출력을 생성하는 센서를 추가로 구비한다. 출력은 각각의 광섬유 케이블 조립체를 따르는 복수의 위치 각각에서의 온도를 검출함으로써 하나 이상의 히트 튜브를 따라서 복수의 온도를 결정하기 위해 계측 및 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다.
따라서, 개시 및 청구되는 개념의 일 양태는 검출 시스템이 히트 파이프의 외표면을 따라서 나선형으로 래핑되며 히트 파이프를 따라서 복수의 온도를 검출하기 위해 사용되는 광섬유 케이블 조립체를 채용하는, 핵 장치의 히트 파이프 조립체를 제공하는 것이다.
개시 및 청구되는 개념의 다른 양태는 요구되는 데이터 채널의 개수를 감소시키기 위해 광섬유 케이블 조립체가 복수의 히트 파이프 각각을 따라서 나선형으로 래핑되는 히트 파이프 조립체를 제공하는 것이다.
개시 및 청구되는 개념의 다른 양태는 단일 광 데이터 채널로부터 복수의 위치 각각에서 온도 측정을 제공하는 검출 시스템을 제공하는 것이다.
따라서, 개시 및 청구되는 개념의 양태는 핵 장치의 개선된 히트 파이프 조립체를 제공하는 것이다. 히트 파이프 조립체는, 그 각각이 세장형이며 실질적으로 원형 단면인 복수의 히트 파이프, 상기 복수의 히트 파이프 중 적어도 서브세트의 히트 파이프 각각을 따르는 복수의 위치 각각에서 복수의 온도를 결정하도록 구성된 검출 시스템으로서, 검출 시스템은 세장형이며 상기 적어도 서브세트의 히트 파이프의 외표면 상에 나선형으로 래핑되는 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체를 구비하는 것으로 개략 설명될 수 있으며, 검출 시스템은 광신호를 생성하고 이 광신호를 광섬유 조립체에 공급하도록 구성되는 광신호 생성기를 추가로 구비하는 것으로 개략 설명될 수 있으며, 광섬유 조립체의 길이의 적어도 일부를 따르는 복수의 위치 각각으로부터의 광신호의 적어도 일부의 복수의 반사를 검출하고 상기 복수의 반사의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 나타내는 출력을 생성하도록 구성되는 센서를 추가로 구비하는 것으로 개략 설명될 수 있는, 검출 시스템, 및 출력을 수신하고 이 출력에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 온도를 결정하도록 구성된 계측 시스템을 구비하는 것으로 개략 설명될 수 있다.
개시 및 청구되는 개념의 추가 이해는 하기 설명을 첨부 도면과 함께 숙독함으로써 얻어질 수 있다.
도 1은 개시 및 청구되는 개념에 따른 개선된 히트 파이프 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 히트 파이프 조립체의 평면도이다.
도 3은 도 1의 히트 파이프 조립체의 복수의 히트 파이프의 온도 프로파일의 그래프이다.
도 4는 도 1의 히트 파이프 조립체의 검출 시스템의 개략도이다.
도 5는 도 1의 히트 파이프 조립체의 광섬유 케이블 조립체의 단면도이다.
명세서 전체에 걸쳐서 유사한 부분은 유사한 참조 부호로 지칭된다.
개선된 히트 파이프 조립체(4)가 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 히트 파이프 조립체(4)는 그 많은 형태가 존재하는 핵 장치(8)의 구성 요소이다. 히트 파이프 조립체(4)는 복수의 히트 파이프를 구비한다고 말할 수 있으며, 이들 히트 파이프는 그 일부가 도면 부호 12A, 12B, 12C 및 12D로 표시되어 있고, 본 명세서에서 총괄적으로 또는 개별적으로 도면 부호 12로 지칭될 수 있다. 히트 파이프(12)는 각각 세장형이고 단면이 원형이며, 히트 파이프(12)는 가열된 유체를 그 안에서 핵 장치(8)의 한 위치에서 다른 위치로 운반하도록 구성된다. 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 히트 파이프(12)는 본질적으로 예시에 불과하며, 핵 장치(8)는 명시적으로 도시되어 있는 단지 19개가 아닌 수천 개의 이러한 히트 파이프(12)를 구비할 가능성이 높다는 것을 알아야 한다.
히트 파이프 조립체(4)는 복수의 히트 파이프(12) 각각의 종방향 범위를 따르는 복수의 위치에서 복수의 온도를 검출하도록 구성된 검출 시스템(16)을 추가로 구비한다. 본 명세서에 사용될 때, "복수의"라는 표현 및 그 변형 표현은 하나의 수량을 포함하는, 0이 아닌 임의의 수량을 광범위하게 지칭하는 것이다. 검출 시스템은 복수의 광섬유 케이블 조립체를 추가로 구비하며, 이들은 그 일부가 도면 부호 20A, 20B 및 20C로 표시되어 있고, 본 명세서에서 총괄적으로 또는 개별적으로 도면 부호 20으로 지칭될 수 있다. 검출 시스템(16)은 또한 광섬유 케이블 조립체(20)가 각각 연결되는 처리 시스템(22)을 구비한다고 말할 수 있다.
처리 시스템(22)은 광신호 생성기(24), 센서 어레이(28)를 구비하는 신호 측정 장치(26), 계측 및 제어 시스템(32)을 구비한다고 말할 수 있다. 광신호 생성기(24)는 광섬유 케이블 조립체(20) 중 하나 이상에 출력되는 광신호를 생성하도록 구성된다. 센서 어레이(28)는 복수의 광 센서를 구비하며, 각각의 광섬유 케이블 조립체(20)는 센서 어레이(28) 중 대응하는 광 센서를 갖는다.
광신호 생성기(24)가 광신호(34)를 광섬유 케이블 조립체(20)의 제1 단부에 입력할 때, 광신호(34)의 일부는 광섬유 케이블 조립체(20)의 길이를 따르는 다양한 위치로부터 반사되어 제1 단부로 복귀되며, 광신호(34)의 이러한 반사된 부분은 대응 센서(28)에 의해 복수의 반사(38)로서 검출된다. 광섬유 케이블 조립체(20)로의 광신호(34) 입력과 센서 어레이(28)에 의한 다양한 반사(38)의 검출 사이의 경과된 시간은 광섬유 케이블 조립체(20)를 통해서 광속으로 이동하는 광신호(34)에 기초하여 다양한 반사가 발생된, 광섬유 케이블 조립체(20)를 따르는 제1 단부로부터의 거리를 나타낸다. 각각의 이러한 반사(38)의 검출된 신호의 진폭은 광섬유 케이블 조립체(20)를 따르는 이러한 반사 위치에서의 대응 온도를 나타낸다.
광섬유 케이블 조립체(20)는 각각, 온도에 반응하도록 최적화된 다양한 재료로 도핑되는 복수의 광섬유 케이블(52)을 구비한다. 광섬유 케이블(52)은 필요하다면 히트 파이프(12)의 다른 특성을 검출하도록 최적화된 다른 재료로 도핑될 수 있다.
신호 측정 장치(26)는 계측 및 제어 시스템(32)에 출력(42)으로서 제공되는 신호를 생성하며 이 신호는 계측 및 제어 시스템(32)에 의해 복수의 히트 파이프(12) 각각을 따르는 복수의 위치에서 복수의 온도로 해석된다. 계측 시스템(32)은 이후 필요에 따라 하나 이상의 히트 파이프(12)에 대한 온도 프로파일을 도시하는 도 3에 개략적으로 도시되어 있는 것과 같은 시각적 출력을 생성할 수 있다. 도 3에 도시된 예시적인 그래프는 온도 데이터가 표시될 수 있는 하나의 방식을 나타내기 위한 것이며, 색깔 및/또는 광범위한 다른 데이터 표현 기술 중 임의의 것의 사용을 포함하는 것과 같은 다른 데이터 표현 시스템이 채용될 수 있음을 알아야 한다. 계측 및 제어 시스템(32)은 또한, 이하에서 보다 상세하게 설명하듯이, 다른 목적으로 사용되는 온도 신호(46)를 전자적으로 출력한다.
도 1로부터 이해할 수 있듯이, 히트 파이프(12)는 각각 외표면을 구비하며, 이들은 그 일부가 도면 부호 36A, 36B, 36C 및 36D로 표시되어 있고, 본 명세서에서 총괄적으로 또는 개별적으로 도면부호 36으로 지칭될 수 있다. 히트 파이프(12)는 각각, 그 일부가 도면 부호 40A, 40B, 40C 및 40D로 표시되어 있고 본 명세서에서 총괄적으로 또는 개별적으로 도면부호 40으로 지칭될 수 있는 제1 단부, 및 그 일부가 도면 부호 44A, 44B, 44C 및 44D로 표시되어 있고 본 명세서에서 총괄적으로 또는 개별적으로 도면 부호 44로 지칭될 수 있는 대향하는 제2 단부를 추가로 구비한다.
도 1 및 도 2로부터 이해할 수 있듯이, 광섬유 케이블 조립체(20A)는 예를 들어 히트 파이프(12A)에서 시작하여, 보다 구체적으로는 히트 파이프(12A)의 제1 단부(40A)에서 나선형으로 래핑된다. 이러한 나선형 래핑은 광섬유 케이블 조립체(20A)가 대략 제2 단부(44A)에 도달할 때까지 외표면(36A) 상의 히트 파이프(12A)의 종방향 범위를 따라서 지속된다. 광섬유 케이블 조립체(20A)는 이후 히트 파이프(12A)의 제2 단부(44A)에서 히트 파이프(12B)의 제2 단부(44B)까지 연장된다. 광섬유 케이블 조립체(20A)는 이후 히트 파이프(12B)의 대략 제1 단부(40B)에 도달할 때까지 제2 단부(44B)로부터 나선형으로 래핑된다. 광섬유 케이블 조립체(20A)는 이후 히트 파이프(12B)의 제1 단부(40B)에서 히트 파이프(12C)의 제1 단부(40C)까지 연장된다. 광섬유 케이블 조립체(20A)는 이후 대략 제2 단부(44C)에 도달할 때까지 제1 단부(40C)로부터 히트 파이프(12C)를 따라서 나선형으로 래핑되며, 제2 단부 지점에서 광섬유 케이블 조립체(20A)는 이후 다른 히트 파이프(12)로 연장될 것이고 그 외표면(36)을 따라서 그 제1 단부(40)까지 다시 그리고 다른 히트 파이프(12) 상에 나선형으로 래핑될 것이다.
도 1로부터 추가로 이해될 수 있듯이, 광섬유 케이블 조립체(20B)는 마찬가지로, 광섬유 케이블 조립체(20A, 20B)가 히트 파이프(12)의 외표면(36)을 따라서 이중 나선 래핑 패턴을 형성하도록 광섬유 케이블 조립체(20A)로부터 이격된 외표면(36)을 따르는 위치에 있어도 히트 파이프(12A, 12B, 12C)의 외표면(36)을 따라서 연장된다. 한 쌍의 광섬유 케이블 조립체(20)의 사용은 온도 검출의 중복을 제공할 수 있거나, 히트 파이프(12)의 길이를 따르는 온도 검출에 대해 더 큰 입도를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 변형이 명백할 것이다.
도 1 및 도 2는 광섬유 케이블 조립체(20C)가 히트 파이프(12D)를 포함하는 다른 히트 파이프(12)의 외표면(36)을 따라서 연장되는 것을 도시한다. 다시, 광섬유 케이블 조립체(20C)는, 다른 모든 광섬유 케이블 조립체(20)가 히트 파이프(12)의 외표면(36)을 따라서 나선형으로 래핑되는 것과 마찬가지로 나선형으로 래핑된다.
일반적으로, 각각의 광섬유 케이블 조립체(20)는 광섬유 케이블 조립체(20)의 길이를 따르는 이백개 위치에서 온도 반사를 복귀시킬 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 각각의 광섬유 케이블 조립체(20)가 이백개의 개별 온도 값을 복귀시킬 수 있는 단일 광 데이터 채널을 구성하는 것이 이해될 수 있다. 예로서, 각각의 히트 파이프(12)의 종방향 범위를 따라서 아마도 다섯개 위치에서 온도를 검출하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 히트 파이프 조립체(4)가 3천개의 히트 파이프(12)를 구비한다면, 각각의 이러한 히트 파이프(12)를 따라서 다섯개 위치에서의 온도 검출은 만오천개의 측정 위치를 초래할 것이다. 상기 만오천개의 온도 검출이 만오천개의 개별 온도 센서에 의해 이루어진다면, 이것은 히트 파이프(12)와 데이터 수집 장치 사이에 연결되는 만오천개의 동축 또는 기타 유선 데이터 연결을 필요로 할 것이다. 이것은 이러한 와이어의 통과를 위해 넓은 면적을 필요로 할 것이며, 다수의 와이어 및 온도 센서는 그 수가 많다는 이유 만으로 신뢰성이 의심스러울 것이다.
그러나, 단일의 광섬유 케이블 조립체(20)가 이백개의 데이터 값을, 즉 하나 이상의 히트 파이프(12)를 따라서 이백개의 위치 각각에 대해 하나씩 복귀시킬 수 있기 있기 때문에, 이는 총괄하여 만오천개의 온도 데이터 값을 초래하기 위해 단지 75개의 광섬유 케이블 조립체(20)가 사용될 수 있음을 의미한다. 만오천개의 전자 데이터 채널에 비해서 75개의 광 데이터 채널을 채용하게 되면 광학 온도 검출이 개별 전자 온도 센서에 비해서 데이터 채널 개수의 200분의 1만 필요로 하기 때문에 히트 파이프(12)를 따르는 온도 검출이 훨씬 더 실용적이게 된다. 이것은 공간, 비용 및 신뢰성의 상당한 절약을 구성하며, 이는 매우 유리하다.
도 5로부터 이해될 수 있듯이, 광섬유 케이블 조립체(20)는 각각, 광섬유 케이블(52)이 그 안에 수용되는 내부 영역(56)을 갖는 시스(sheath)를 형성한다고 말할 수 있는 튜브(48)의 형태이다. 튜브(48) 자체는 히트 파이프(12)의 외표면(36) 상에 수용될 수 있다. 튜브(48)는 광섬유 케이블(52)을 손상으로부터 보호하고 광섬유 케이블(52)과 히트 파이프(12) 사이의 보다 확실한 물리적 연결을 보장할 수 있으며, 그 결과 광섬유 케이블(52)로의 열전달이 향상되고 따라서 온도 정확도가 높아진다.
도 4로부터 이해될 수 있듯이, 처리 시스템(22)은 광섬유 케이블 조립체(20)에 입력되는 광신호(34)를 생성하는 광신호 생성기(24)를 구비한다. 개시내용의 단순함을 위해 도 4에는 단일의 광섬유 케이블 조립체(20)만 도시되어 있다. 복수의 광 반사 신호가 광섬유 케이블 조립체(20)를 따라서 운반되고 그로부터 검출될 수 있으며, 이러한 광 반사 신호(38)는 신호 측정 장치(26)의 센서 어레이(28)에 의해 입력으로서 검출된다. 신호 측정 장치(26)는 검출된 광 반사 신호(38)의 진폭 및 기타 특성을 측정하고 광신호(34)의 생성과 다양한 광 반사 신호(38)의 검출 사이의 시간 지연도 측정한다. 신호 측정 장치(26)는 이후 계측 및 제어 시스템(32)에 의해 검출되는 출력(42)을 생성하며, 이 출력은 히트 파이프(12)를 따르는 다양한 위치에서의 복수의 온도인 것으로 해석된다. 이와 관련하여, 계측 및 제어 시스템은, 예를 들어 히트 파이프(12) 및 그 위에 분배된 광섬유 케이블 조립체(20)의 모델을 구비할 수 있는 다양한 데이터(76)와, 계측 및 제어 시스템(32)에 의해 출력되는 온도 신호(46)의 다양한 온도 출력을 생성하기 위해 사용될 수 있는 다른 데이터를 포함할 것이다.
온도 신호(46)는 이후 핵 장치(8)의 반응성을 조절하기 위해 사용되는 제어 드럼을 제어하는 드럼 제어 시스템(84)에 송신된다. 온도 데이터(80) 또한 핵 장치(8)의 고온 설정점에 관한 다양한 데이터가 저장되어 있는 비교기(88)에 송신된다. 비교기(88)는 다양한 루틴의 사용을 통해서 핵 장치(8)의 셧다운을 시작할지 여부를 결정할 수 있는 컴퓨터-기반의 트립 결정 매트릭스(92)에 송달되는 다른 출력을 생성한다.
따라서, 광섬유 케이블 조립체(20) 및 처리 시스템(22)에 의해 제공되는 광 데이터 채널을 사용함으로써 최소의 데이터 채널로 히트 파이프(12)를 따르는 다양한 위치에서 온도가 검출될 수 있음을 알 수 있다. 이것은 광섬유 케이블 조립체(20) 각각이 신호 데이터 채널로부터 이백개의 온도 신호를 생성할 수 있기 때문에 가능하다. 다른 이점이 명백해질 것이다.
본 발명의 특정 실시예를 상세하게 설명했지만, 통상의 기술자라면 본 개시내용의 전체 교시를 감안할 때 이들 상세에 대한 다양한 수정 및 대안이 개발될 수 있음을 알 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는 첨부된 청구범위와 그 임의의 및 전체의 균등물의 전체 폭이 부여되어야 하는 본 발명의 범위에 대해 단지 예시적이고 비제한적이도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 핵 장치의 히트 파이프 조립체이며, 상기 히트 파이프 조립체는:
    그 각각이 세장형이고 실질적으로 원형 단면인, 복수의 히트 파이프;
    상기 복수의 히트 파이프 중 적어도 서브세트의 히트 파이프 각각을 따르는 복수의 위치 각각에서 복수의 온도를 결정하도록 구성된 검출 시스템으로서,
    검출 시스템은, 세장형이며 상기 적어도 서브세트의 히트 파이프의 외표면 상에 나선형으로 래핑되는 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체를 포함하고;
    검출 시스템은 광신호를 생성하고 이 광신호를 광섬유 조립체에 공급하도록 구성되는 광신호 생성기를 추가로 포함하고;
    검출 시스템은 광섬유 조립체의 길이의 적어도 일부를 따르는 복수의 위치 각각으로부터의 광신호의 적어도 일부의 복수의 반사를 검출하도록 구성되는 센서를 추가로 포함하고, 검출 시스템은 광신호의 공급과 복수의 반사의 검출 사이의 복수의 경과된 시간을 측정하도록 구성되고, 복수의 경과된 시간은 복수의 반사가 발생된, 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체를 따르는 복수의 거리를 나타내고, 검출 시스템은 상기 복수의 반사의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 나타내는 출력을 생성하도록 추가로 구성되는, 검출 시스템; 및
    출력을 수신하고 이 출력에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 온도를 결정하도록 구성된 계측 시스템을 포함하는, 히트 파이프 조립체.
  2. 핵 장치의 히트 파이프 조립체이며, 상기 히트 파이프 조립체는:
    그 각각이 세장형이고 실질적으로 원형 단면인, 복수의 히트 파이프;
    상기 복수의 히트 파이프 중 적어도 서브세트의 히트 파이프 각각을 따르는 복수의 위치 각각에서 복수의 온도를 결정하도록 구성된 검출 시스템으로서,
    검출 시스템은, 세장형이며 상기 적어도 서브세트의 히트 파이프의 외표면 상에 나선형으로 래핑되는 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체를 포함하고;
    검출 시스템은 광신호를 생성하고 이 광신호를 광섬유 조립체에 공급하도록 구성되는 광신호 생성기를 추가로 포함하고;
    검출 시스템은 광섬유 조립체의 길이의 적어도 일부를 따르는 복수의 위치 각각으로부터의 광신호의 적어도 일부의 복수의 반사를 검출하고 상기 복수의 반사의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 나타내는 출력을 생성하도록 구성되는 센서를 추가로 포함하는, 검출 시스템;
    출력을 수신하고 이 출력에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 온도를 결정하도록 구성된 계측 시스템을 포함하고,
    상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 상기 적어도 서브세트의 다른 히트 파이프의 다른 외표면 상에 나선형으로 래핑되는, 히트 파이프 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 히트 파이프와 다른 히트 파이프 사이에서 연장되는, 히트 파이프 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 히트 파이프와 상기 다른 히트 파이프는 대체로 상호 평행하게 연장되는, 히트 파이프 조립체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 상기 적어도 서브세트의 추가 히트 파이프의 추가 외표면 상에 나선형으로 래핑되며, 상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 다른 히트 파이프와 추가 히트 파이프 사이에서 연장되는, 히트 파이프 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 히트 파이프, 다른 히트 파이프 및 추가 히트 파이프는 각각 서로 대향하는 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 상기 제1 단부는 상호 인접하고, 상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 히트 파이프 및 다른 히트 파이프의 제2 단부들 사이에서 연장됨으로써 히트 파이프와 다른 히트 파이프 사이에서 연장되고, 상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 다른 히트 파이프 및 추가 히트 파이프의 제1 단부들 사이에서 연장됨으로써 다른 히트 파이프와 추가 히트 파이프 사이에서 연장되는, 히트 파이프 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 검출 시스템은, 세장형이며 외표면 상에 나선형으로 래핑되는 제2 광섬유 케이블 조립체를 추가로 포함하는, 히트 파이프 조립체.
  8. 핵 장치의 히트 파이프 조립체이며, 상기 히트 파이프 조립체는:
    그 각각이 세장형이고 실질적으로 원형 단면인, 복수의 히트 파이프;
    상기 복수의 히트 파이프 중 적어도 서브세트의 히트 파이프 각각을 따르는 복수의 위치 각각에서 복수의 온도를 결정하도록 구성된 검출 시스템으로서,
    검출 시스템은, 세장형이며 상기 적어도 서브세트의 히트 파이프의 외표면 상에 나선형으로 래핑되는 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체를 포함하고;
    검출 시스템은 광신호를 생성하고 이 광신호를 광섬유 조립체에 공급하도록 구성되는 광신호 생성기를 추가로 포함하고;
    검출 시스템은 광섬유 조립체의 길이의 적어도 일부를 따르는 복수의 위치 각각으로부터의 광신호의 적어도 일부의 복수의 반사를 검출하고 상기 복수의 반사의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 나타내는 출력을 생성하도록 구성되는 센서를 추가로 포함하는, 검출 시스템;
    출력을 수신하고 이 출력에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 온도를 결정하도록 구성된 계측 시스템을 포함하고,
    상기 검출 시스템은, 세장형이며 외표면 상에 나선형으로 래핑되는 제2 광섬유 케이블 조립체를 추가로 포함하고,
    외표면 상에 래핑되는 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체의 적어도 일부와 외표면 상에 래핑되는 제2 광섬유 케이블 조립체의 적어도 일부는 외표면 상에 이중-나선 패턴을 함께 형성하기 위해 상호 이격되는, 히트 파이프 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 제1 광섬유 케이블 조립체는 하나 이상의 광섬유 케이블 및 시스를 포함하고, 상기 하나 이상의 광섬유 케이블은 상기 시스 내에 배치되며, 시스는 외표면 상에 래핑되는, 히트 파이프 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 시스는 내부 영역을 갖는 세장형 튜브이며, 상기 하나 이상의 광섬유 케이블은 상기 내부 영역 내에 배치되는, 히트 파이프 조립체.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102583921B1 (ko) * 2020-12-17 2023-10-04 주식회사 포스코 전로 후드의 다수 배관 감시 시스템 및 그 감시 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010028016A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Fujikura Ltd 光増幅装置
US20120123702A1 (en) * 2010-11-16 2012-05-17 Xin Chen System and Method for Simultaneously Determining Strain and Temperature Characteristics of an Object
US20160027536A1 (en) * 2013-04-25 2016-01-28 Los Alamos National Security , LLC Mobile heat pipe cooled fast reactor system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8819442D0 (en) * 1988-08-16 1988-09-21 Nat Nuclear Corp Ltd Heat transfer measurement
EP0438880A3 (en) * 1990-01-23 1992-06-03 Westinghouse Electric Corporation Apparatus and method for monitoring temperature of a fluid flowing in a pipe
JP2002048898A (ja) * 2000-08-02 2002-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd キャスク用モニタリング装置
GB0111623D0 (en) 2001-05-11 2001-07-04 Europ Org For Nuclear Research A cryogenic optical fibre temperature sensor
DE60239424D1 (de) * 2001-12-06 2011-04-21 Chiral Photonics Inc Chirale fasersensorvorrichtung und verfahren
JP4425845B2 (ja) * 2005-09-29 2010-03-03 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス 人工バリア環境モニタリング装置
JP5047069B2 (ja) 2008-06-17 2012-10-10 三菱電機株式会社 ヒートパイプ埋め込みパネル及びその製造方法
JP5237199B2 (ja) * 2009-06-05 2013-07-17 トッパン・フォームズ株式会社 葉書付き配送伝票
US8467426B2 (en) * 2010-10-07 2013-06-18 Raytheon Company Method and apparatus for cooling a fiber laser or amplifier
CN104376882B (zh) * 2014-11-11 2017-03-22 中广核研究院有限公司 热管道
US9857248B2 (en) * 2015-06-16 2018-01-02 The Boeing Company Sensor system for laminated structures
US10120102B2 (en) * 2015-11-04 2018-11-06 General Electric Company Fluid sensor cable assembly, system, and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010028016A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Fujikura Ltd 光増幅装置
US20120123702A1 (en) * 2010-11-16 2012-05-17 Xin Chen System and Method for Simultaneously Determining Strain and Temperature Characteristics of an Object
US20160027536A1 (en) * 2013-04-25 2016-01-28 Los Alamos National Security , LLC Mobile heat pipe cooled fast reactor system

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