KR19990084249A - 초음파 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 핵연료봉 다수 개가 다발로 결합되어 있는 원자력 발전소의 핵연료봉을 검사하기 위하여 초음파 발생 소자와 초음파 수신 소자를 핵연료봉의 직경과 비슷한 간격을 가지도록 배치하고, 초음파 발생 소자에서 초음파를 발생하여 전파시키고 초음파 수신 소자에서 이 전파된 초음파를 수신하여 발생된 초음파와 수신된 초음파의 파형을 분석하여 핵연료봉의 결함 여부를 판단하는 장비에서 사용되는 초음파 소자를 제공하려는 것이다.
본 발명의 초음파 센서는 폭이 좁고 길이는 긴 막대 형상을 가진 프레임과, 이 프레임의 일단에 설치되고 전기 신호에 따라 초음파를 발생하거나 초음파를 수신하여 전기 신호를 발생하는 초음파 발생/수신부와, 초음파 발생/수신부의 두 전극에 연결되고 상기 프레임에 결합된 신호 케이블을 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 원자력 발전소에서 사용되는 핵연료봉의 손상을 검출하는 초음파 센서에 관한 것이다.
원자력 발전소는 핵연료에 의하여 에너지가 발생되는데, 이 핵연료의 품질에 고도의 신뢰성이 요구된다.
그래서 핵연료봉의 결함 유무를 검사하는 것은 매우 중요한 일이고, 결함 유무를 검사하는 장비도 또한 매우 중요하다.
핵연료봉은 핵연료를 보호하는 파이프 내에 핵연료가 충진되어 있는데, 이 핵연료를 보호하는 파이프에 틈새가 발생되면 핵연료에 물이 스며들어 정상적인 운전에 장애를 일으키게 된다.
그래서 핵연료봉의 보호 파이프의 결함이나 핵연료 자체에 있는 결함을 찾아내어 방사능 유출 사고를 미연에 방지하여야 한다.
본 발명의 목적은 이러한 핵연료봉의 품질 결함을 찾아내기 위한 검사 장비에서 사용되는 초음파 센서를 제공하려는 것이다.
본 발명은 핵연료봉 다수 개가 다발로 결합되어 있는 원자력 발전소의 핵연료봉을 검사하기 위하여 초음파 발생 소자와 초음파 수신 소자를 핵연료봉의 직경과 비슷한 간격을 가지도록 배치하고, 초음파 발생 소자에서 초음파를 발생하여 전파시키고 초음파 수신 소자에서 이 전파된 초음파를 수신하여 발생된 초음파와 수신된 초음파의 파형을 분석하여 핵연료봉의 결함 여부를 판단하는 장비를 제작하려는 것이다. 초음파 신호 발생을 위한 전기 신호를 발생하고, 수신된 초음파 신호의 파형을 분석하는 기능을 하는 것은 컴퓨터를 이용하여 일반적으로 알려진 방법을 사용하면 되고, 본 발명에서는 초음파를 발생하고 수신하여 핵연료봉의 결합 정보를 가진 신호를 얻기 위한 초음파 센서를 제작하려는 것이다.
본 발명의 초음파 센서는 폭이 좁고 길이는 긴 막대 형상을 가진 프레임과, 이 프레임의 일단에 설치되고 전기 신호에 따라 초음파를 발생하거나 초음파를 수신하여 전기 신호를 발생하는 초음파 발생/수신부와, 초음파 발생/수신부의 두 전극에 연결되고 상기 프레임에 결합된 신호 케이블을 포함하여 이루어진다.
초음파 발생/수신부는, 전기 신호를 받으면 초음파를 발생하고, 초음파가 수신되면 전기 신호를 발생하는 초음파 소자와, 상기 초음파 소자의 양면에 부착된 두 개의 전극과, 상기 초음파 소자에 부착된 두 개의 전극에 연결된 리드선을 외부로 연결되도록 도출하고, 상기 초음파 소자와 두 개의 전극을 밀폐하면서 상기 프레임에 부착되어 있는 밀봉부를 포함하여 이루어진다.
실제 측정에 사용되는 초음파 센서 어셈블리는, 초음파 발생용으로 사용되는 초음파 발생/수신부와 이에 연결된 케이블을 지지하는 하나의 프레임과, 초음파 수신용으로 사용되는 초음파 발생/수신부와 이에 연결된 케이블을 지지하는 하나의 프레임을 초음파 발생/수신부가 설치되지 아니한 각각의 일단을 고정 지지하는 지지 블록(5)에 결합하여 제작한다.
도1 은 본 발명의 초음파 센서 어셈블리를 이용하여 핵연료봉을 검사하기 위한 장비의 개략을 보인 도면이다.
도2 는 본 발명의 초음파 센서의 일부를 보인 평면도이고,
도3 은 도2의 III-III 선 단면도이고,
도4 는 본 발명의 초음파 센서 어셈블리를 사용하여 핵연료봉 검사를 행한 결과 데이터를 그래프 형태로 보인 도면이다.
도5 는 본 발명의 초음파 센서 어셈블리를 사용하여 핵연료봉 검사를 행한 결과 데이터를 종합한 그래프이다.
이하에서 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예를 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명의 본 발명의 초음파 센서 어셈블리를 이용하여 핵연료봉을 검사하기 위한 장비의 개략을 보인 도면이다.
이 장비를 이용하여 핵연료봉(7)을 검사하는 과정은 다음과 같다. 검사 제어기(3)에서 송신기(1)를 통하여 초음파 신호를 보내면 이 신호는 코넥터(4)를 통하여 지지 블록(5) 및 케이블을 통하여 초음파 발생/수신부(20)에 전달되어 초음파 소자를 진동시켜서 초음파를 발생한다.
이 초음파는 핵연료봉(7)을 일부는 통과하고 일부는 우회하여 초음파 발신/수신부(20')에 도달되어 전기 신호로 변환된다. 이 전기 신호는 케이블을 통하여 전달되고, 지지블록(5)과 코넥터(4')를 통하여 수신기(2)에 수신되며, 그래서 이 신호는 검사 제어기(3)에 의하여 분석된다.
이러한 장비에 사용되는 초음파 발생 및 수신 장치가 도2 및 도3에 도시되어 있다.
초음파 센서는 폭이 좁고 길이는 긴 막대 형상을 가진 프레임(10)의 일단에 초음파 발생/수신부(20)가 설치되고, 초음파 발생/수신부의 전기 신호를 연결하기 위한 신호 케이블(30)을 포함한다.
초음파 발생/수신부는 전기 신호를 받으면 초음파를 발생하고, 초음파가 수신되면 전기 신호를 발생하는 초음파 소자(22)와, 초음파 소자의 양면에 부착된 두 개의 전극(22, 23)과, 초음파 소자에 부착된 두 개의 전극에 연결된 리드선을 외부로 연결되도록 도출하고 초음파 소자와 두 개의 전극을 밀폐하면서 상기 프레임(10)에 부착되어 있는 밀봉부를 포함한다.
이 밀봉부는 기판(25)과, 이 기판과 초음파소자(21) 사이 위에 위치하는 스페이스(24)와, 초음파 소자와 스페이스 보다 큰 직경을 가지고 이들 소자를 둘러싸는 밀폐링(26)과, 초음파 소자와 전극을 상측으로부터 보호하는 보호층(28)과, 이 보호층과 밀폐링을 연결하여 내부를 밀폐 시시키는 수지(27)로 이루어진다.
초음파 소자 양편에 부착된 전극으로부터 두 개의 도선이 케이블(30)로 연결된다.
초음파 소자는 기존에 이미 알려진 소자를 사용하고 밀폐용 수지는 에폭시 수지를 이용한다.
초음파 송신용으로 사용되는 초음파 소자와 수신용으로 사용되는 초음파 소자는 같은 것을 사용한다.
지지 블록(5)은 두개의 프레임을 핵연료봉의 직경과 비슷한 간격으로 고정하여 지지하고, 두개의 케이블을 외부로 연결하기 위한 두 개의 코넥터(4, 4')를 가진다. 신호 케이블은 지지 블록 내부에서 서로 연결되고 커넥터로 연결된다.
이렇게 구성된 본 장비를 이용하여 여러 가지 핵연료봉을 검사할 결과가 도4에 그래프로 표시되어 있다.
이 그래프는 가로축이 시간의 경과를 나타내고 세로축이 전압의 크기를 나타낸다.
검사 제어기에서 송신기를 통하여 시간 0에서 초음파 펄스(전기 신호)를 발생시키면, 송신용으로 사용되는 초음파 발생/수신부(20)에서 초음파로 변환되어 발사된고, 이 초음파는 매질을 통과하여 감쇠되어 수신용으로 사용되는 초음파 발생/수신부(20')에 수신되고 전기 신호로 변환되어 케이블을 통하여 수신기에 수신된다. 그러면 검사 제어기는 이 파형을 분석한다.
도4a, 도4c, 도4e, 도4g, 도4i, 도4k은 140℉, 120℉, 100℉, 80℉, 70℉, 60℉에서 핵연료봉이 건조되어 있는 상태 즉 정상적인 상태를 나타내고, 도4b, 도4d, 도4f, 도4h, 도4j, 도4l는 140℉, 120℉, 100℉, 80℉, 70℉, 60℉에서 핵연료봉이 젖어 있는 상태 즉 결함이 있는 상태를 나타낸다.
그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 핵연료봉의 외피 파이프에 결함이 발생되어 물이 들어가 있으면 수신된 초음파의 세기가 건조된 상태의 것보다도 작아진다는 것을 알 수 있다.
이 데이터를 종합하여 그래프로 표시한 것이 도5이다.
도5의 가로축은 온도를 화씨 단위로 나타내고, 그 세로축은 수신된 초음파의 세기를 전압으로 나타낸 것이다.
이 그래프에서 보여 주고 있는 것은 젖은 연료봉과 건조한 연료봉에 대한 측정 결과가 온도의 변화에 크게 영향을 받지 아니하고 고르게 측정이 된다는 것이다. 그래서 온도가 변화하여도 측정 결과를 신뢰할 수가 있게 된다.
본 발명의 초음파 소자를 사용하면 핵연료봉과 주위의 물의 온도에 영향이 거의 관계없이 정상적인 연료봉과 결함이 있는 연료봉에서 수신된 신호의 차이를 확실하게 구별할 수가 있게 되어 검사의 신뢰성이 높게 된다.
Claims (3)
- 원자력 발전소의 핵연료봉을 검사하기 위한 장비의 초음파 센서로서,폭이 좁고 길이는 긴 막대 형상을 가진 프레임(10)과,상기 프레임의 일단에 설치되고, 전기 신호에 따라 초음파를 발생하거나 초음파를 수신하여 전기 신호를 발생하는 초음파 발생/수신부(20)와,상기 초음파 발생/수신부의 두 전극에 연결되고 상기 프레임에 결합된 신호 케이블(30)을 포함하여 이루어지는 초음파 센서.
- 청구항 1에 있어서, 상기 초음파 발생/수신부는,전기 신호를 받으면 초음파를 발생하고, 초음파가 수신되면 전기 신호를 발생하는 초음파 소자와,상기 초음파 소자의 양면에 부착된 두 개의 전극(22, 23)과,상기 초음파 소자에 부착된 두 개의 전극에 연결된 리드선을 외부로 연결되도록 도출하고, 상기 초음파 소자와 두 개의 전극을 밀폐하면서 상기 프레임(10)에 부착되어 있는 밀봉부를 포함하여 이루어지는 것이 특징인 초음파 센서.
- 청구항 1에 있어서,초음파 발생용으로 사용되는 초음파 발생/수신부와 이에 연결된 케이블을 지지하는 하나의 프레임과, 초음파 수신용으로 사용되는 초음파 발생/수신부와 이에 연결된 케이블을 지지하는 하나의 프레임을 초음파 발생/수신부가 설치되지 아니한 각각의 일단을 고정 지지하고, 상기 각각의 신호 케이블의 전기 신호를 외부로 연결하기 위한 두 개의 코넥터(4, 4')를 가진 지지 블록(5)을 추가로 구비하는 초음파 센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980015845A KR19990084249A (ko) | 1998-05-02 | 1998-05-02 | 초음파 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980015845A KR19990084249A (ko) | 1998-05-02 | 1998-05-02 | 초음파 센서 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR19990084249A true KR19990084249A (ko) | 1999-12-06 |
Family
ID=65890895
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990084249A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102215324B1 (ko) * | 2020-10-27 | 2021-02-15 | 주식회사 에네스지 | 손상된 핵연료봉을 검출하기 위한 초음파 프로브 |
-
1998
- 1998-05-02 KR KR1019980015845A patent/KR19990084249A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102215324B1 (ko) * | 2020-10-27 | 2021-02-15 | 주식회사 에네스지 | 손상된 핵연료봉을 검출하기 위한 초음파 프로브 |
| KR20220056076A (ko) * | 2020-10-27 | 2022-05-04 | 주식회사 에네스지 | 손상된 핵연료봉을 검출하기 위한 신호선 매몰형 초음파 프로브 |
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