KR20000006515U - 원자로의 제어봉 위치 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원자로에서 핵연료의 연소속도를 제어하는데 사용되는 제어봉의 위치를 검출하기 위한 제어봉 위치 검출장치을 제공한다. 본 고안의 제어봉 위치검출장치는 제어봉 구동장치에 의해 원자로내에서 승강운동하면서 핵분열속도를 제어하는 제어봉의 위치를 검출하기 위한 장치에 있어서, 상기 제어봉과 함께 승강운동 하도록 연장축을 통해서 제어봉에 연결된 영구자석과; 상기 영구자석의 이동경로를 따라 설치되어 영구자석의 위치에 대응하는 제어봉 승강위치신호를 발생하는 다수개의 저항과 리드스위치의 조합으로 된 분압회로로 구성된 다수개의 제어봉 승강 위치신호 발생수단과; 상기 제어봉의 승강운동구간중 최상부의 위치로부터 기 설정된 임의의 정상운전구간내에 제어봉이 위치하는지를 검출하는 최상부 위치신호 발생수단과; 상기 승강 위치신호 및 최상부 위치신호에 응답하여 제어봉의 현재위치를 판단하고, 상기 검출된 최상부 위치신호가 상기 정상운전구간내의 위치신호일 경 상기 다수개의 승강위치 신호간에 오차가 발생하더라도 제어봉을 현재의 승강위치에 계속적으로 유지시키는 신호처리수단과; 상기 제어봉의 현재 위치를 디스플레이 하여 원자로 운전자에게 알려주는 디스플레이 수단으로 구성된 것이다.

Description

원자로의 제어봉 위치 검출장치

본 고안은 원자로에서 핵연료의 연소속도를 제어하는데 사용되는 제어봉의 위치를 검출하기 위한 원자로의 제어봉 위치 검출장치에 관한 것이다.

원자력 기술분야에 널리 공지되어 있는 바와같이, 통상의 원자로는 농축 우라늄으로 제조된 다수의 연료봉을 연소(핵분열)시켜서 이때 발생하는 열로 증기를 발생시키고, 이 증기로 터어빈 및 발전기를 회전시켜 전기를 생산하도록 구성되어 있다. 핵분열은 시간이 경과함에 따라 점차 가속화되는 속성이 있으므로, 지나친 핵분열로 인한 사고, 예를 들면 원자로의 멜트다운(Melt Down)을 방지하기 위해서는 원자로의 핵비등이탈율(Departure from Nucleate Boiling Rate) 및 국부출력밀도(Local Power Density)를 계속적으로 측정하고, 이를 근거로 연료봉의 연소속도를 제어하는 것이 필요하다.

연료봉의 연소속도를 제어하는데에는 붕소(Boron)로 제조된 제어봉이 사용되고 있다. 이 제어봉은 집합체의 형태로 연료봉 사이에 배열되며, 제어봉 구동장치에 의해서 수직방향 승강구동된다. 제어봉은 핵분열시 생성되는 중성자를 흡수하여 연료봉의 연소를 억제하는 역할을 수행한다, 따라서, 제어봉이 하강하여 노심으로 깊이 진입할수록 연료봉의 연소속도는 저하되며, 제어봉이 상승하여 노심에서 빠져나올수록 연료봉의 연소속도는 증가하게 된다. 이러한 제어봉은 평상시 제어봉 구동장치의 래치에 의해서 미리 정해진 위치에 유지되며, 이때 제어봉 구동장치는 통전상태에 있게된다. 비상시에는 제어봉 구동장치로의 전류공급이 차단되며, 이에 따라 래치가 해제되어 제어봉을 노심의 바닥으로 낙하시킴으로써 핵분열이 더 이상 진행되지 않도록 하여 원자로의 가동을 중단시킨다. 이것을 원자로의 트립(Trip)이라고 부른다.

이와같이 제어봉은 그 위치에 따라 연료봉의 연소속도를 증감시키기도 하고 경우에 따라서는 원자로의 가동을 중단시키기도 하므로, 제어봉의 현재 위치를 정확히 검출하는 것은 원자로의 적절한 제어 및 사고의 방지를 위해서 극히 중요하다. 종래에는 제어봉과 연결된 구동샤프트의 상단에 영구자석을 부착하고, 이 영구자석의 이동경로를 따라 분압회로(Voltage Drivider Network)를 설치하여 분압회로에 걸리는 전압값에 따라 제어봉의 위치를 검출하고 있다. 이러한 분압회로는 제어봉 하나당 한쌍을 설치하며, 각각의 분압회로는 구동샤프트의 길이를 따라 등간격으로 배열된 다수쌍, 예를 들면 100쌍의 리드 스위치와 각쌍의 리드 스위치에 대응해서 직렬로 연결된 다수개의 저항으로 구성된다. 각 쌍의 리드 스위치는 평상시에는 열림상태로 유지되며, 제어봉의 수직방향 이동으로 인하여 영구자석이 근접함에 따라 닫히게 된다. 어느 위치의 리드 스위치가 닫히는가에 따라 출력전압은 달라지게 되며, 이러한 출력전압은 아날로그/디지탈 변환기에 의해서 디지탈 신호로 변환된 다음, 마이크로프로세서로 입력된다. 마이크로프로세서는 전압신호에 따른 제어봉의 위치를 계산하여 표시장치를 통하여 원자로 운전자에게 알려준다.

통상, 제어봉의 위치는 가급적 세분하여 검출하는 것이 필요하며, 리드 스위치와 저항의 개수는 적을수록 좋다. 이를 위해서는 각쌍의 리드 스위치의 간격은 영구자석이 수직방향으로 이동함에 따라 처음에는 제 1쌍의 리드 스위치가 닫히고, 다음에는 인접한 제 1 및 제 2쌍의 리드 스위치가 동시에 닫히고, 그 다음에는 제 2쌍의 리드 스위치만 닫히도록 설정한다. 이렇게 하면 제어봉의 위치를 리드 스위치 개수의 약 2배로 세분하여 검출할 수 있게된다. 다시 말해서, 영구자석이 특정한 리드 스위치에 정확히 정렬되었을 때 뿐 만아니라 인접한 2개의 리드 스위치의 중간에 정렬되어 있을 때에도 서로 다른 전압신호가 발생되도록 하면, 리드 스위치와 저항의 개수를 절반으로 줄일 수 있는 것이다. 리드 스위치를 한쌍씩 설치하는 이유는 하나의 리드 스위치가 고장으로 인하여 계속적으로 닫혀 있더라도 다른 하나의 리드 스위치에 의해서 분압회로가 정상적으로 작동되도록 하기 위함이다.

상술한 바와같은 종래의 제어봉 위치 검출장치에 의하면, 제어봉 하나당 단지 2개의 분압회로를 사용하므로 한쪽의 분압회로가 고장나서 오신호가 발생하면 4개의 제어봉위치를 비상감시하는 제어봉위치연산기에서 위치편차로 인한 원자로의 이상이 있는 것으로 판단하여 원자로를 불필요하게 트립시키는 변수를 발생하게 되며, 분압회로의 고장을 수리하여 원자로를 재가동할 때까지도 발전이 중단되므로 막대한 경제적 손실을 가져오게 된다. 또한, 다수쌍의 리드 스위치와 다수의 저항을 이용하여 분압회로를 구성하기 때문에 제어봉 위치 검출장치의 구조가 복잡해지고, 가격이 고가로 되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 일부 부품의 고장시에도 제어봉의 위치를 안정적으로 검출하여 불필요한 원자로의 트립 및 그로 인한 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있는 원자로의 제어봉 위치 검출장치을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 구조가 간단하고, 가격이 저렴하며, 제어봉의 위치를 안정적으로 검출할 수 있는 원자로의 제어봉 위치 검출장치을 제공하는 것이다.

이러한 본 고안의 목적은 제어봉 구동장치에 의해 원자로내에서 승강운동하면서 핵분열속도를 제어하는 제어봉의 위치를 검출하기 위한 장치에 있어서, 제어봉 구동장치에 의해 원자로내에서 승강운동하면서 핵분열속도를 제어하는 제어봉의 위치를 검출하기 위한 장치에 있어서, 상기 제어봉과 함께 승강운동 하도록 연장축을 통해서 제어봉에 연결된 영구자석과; 상기 영구자석의 이동경로를 따라 설치되어 영구자석의 위치에 대응하는 제어봉 승강위치신호를 발생하는 다수개의 저항과 리드스위치의 조합으로 된 분압회로로 구성된 다수개의 제어봉 승강 위치신호 발생수단과; 상기 제어봉의 승강운동구간중 최상부의 위치로부터 기 설정된 임의의 정상운전구간내에 제어봉이 위치하는지를 검출하는 최상부 위치신호 발생수단과; 상기 승강 위치신호 및 최상부 위치신호에 응답하여 제어봉의 현재위치를 판단하고, 상기 최상부 위치신호가 상기 정상운전구간내의 위치신호일 경우 상기 다수개의 승강위치 신호간에 오차가 발생하더라도 제어봉을 현재의 승강위치에 계속적으로 유지시키는 신호처리수단과; 상기 제어봉의 현재 위치를 디스플레이 하여 원자로 운전자에게 알려주는 디스플레이 수단을 포함하는 원자로의 제어봉 위치 검출장치에 의해서 달성할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 원자로의 제어봉 위치 검출장치를 채용한 원자로를 도시하는 개략 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 원자로의 제어봉 위치 검출장치을 구비한 제어봉 구동장치의 일부 확대 단면도이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.

도 4는 본 고안에 따른 원자로의 제어봉 위치 검출장치의 회로도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

20 : 제어봉 23 : 영구자석

50, 51 : 전원공급부 52, 53, 54, 55, 67 : 제어봉위치검출부

56, 57, 58, 59 : 전압검출부 60, 61, 62, 63 : A/D변환부

64 : 제어부 65 : 표시부

66 : 제어봉구동부

도 1을 참조하면, 본 고안의 제어봉 위치 검출장치을 채용한 원자로 단면도로서 도시되어 있다. 이 원자로는 노심(Core)을 형성하는 하우징(10)과 이 하우징(10)의 상부를 덮고 있는 상부덮개(12)를 구비하며, 하우징(10)에는 중수 또는 경수 등의 냉매를 노심으로 도입하거나 증기 발생기로 배출하기 위한 도입노즐(14)과 배출노즐(16)이 형성되어 있다. 또한, 노심에는 다수의 연료봉으로 이루어진 복수개의 연료집합체(18)가 배치되어 핵분열을 일으키게 되며, 이들의 연료집합체(18) 사이에는 다수의 제어봉(20)이 승강운동 가능하게 설치되어 그 위치에 따라 연료집합체(18)의 핵분열속도, 즉 연소속도를 제어한다.

제어봉(20)은 원자로의 상부덮개(12)를 지나 상방으로 연장되는 연장축(22)을 가지며, 이 연장축(22)은 제어봉 구동장치(24)에 의해서 제어봉(20)과 함께 상하로 이동되기도 하고 일정위치에 유지되기도 한다. 연장축(22)의 상단에는 영구자석(23)이 부착되어 연장축(22)과 함께 승강운동하게 된다. 도 2에 나타내는 것과 같이, 제어봉 구동장치(24)는 연장축(22)을 수용하는 원통형의 케이싱(26)과 이 케이싱(26)내에 설치되는 리프트 코일(28) 및 래치코일(30)을 갖추고 있다. 리프트 코일(28)은 평상시 전원과 차단되어 연장축(22)에 아무런 힘도 가하지 않지만, 통전시에는 연장축(22)의 전자기적인 힘을 가하여 연장축(22)을 원하는 위치로 승강시키게 된다. 한편, 래치코일(30)은 평상시 통전되어 슬라이더(32)를 상방으로 이동시킴으로서 래치(34)가 연장축(22)을 잡고 있도록 하고, 비상시 원자로의 가동을 중단시키고자 할 때에는 전원으로부터 차단되어 슬라이더(32)를 하강시킨다. 이에 따라 래치(34)는 연장축(22)을 놓게되고, 연장축(22)에 달린 제어봉은 노심의 바닥으로 추락하여 연료집합체(18)의 핵분열을 저지함으로써 원자로의 가동을 중단시키게 된다.

도 2 및 도 3으로부터 알수 있는 바와같이, 제어봉 구동장치(24)의 상부에는 연장축(22)의 영구자석(23)을 안내하기 위한 가이드 튜브(36)가 부착되며, 이 가이드 튜브(36)의 양측에는 예를 들면 스테인레스 스틸로 제작된 제 1 및 제 2의 채널(38)(40)이 가이드 튜브(36)와 거의 동일한 길이로 설치되어 있다. 제 1의 채널(38)내에는 다수개, 예를들면, 101개의 리드 스위치(RS1,RS2,RS3, RS4,RS5 ,..., RS101)가 등간격으로 설치되며, 이들의 리드 스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5,..., RS101)는 저항(R,R1,R2,R3,R4,...)에 의해서 서로 연결되어 제 1의 분압회로를 구성하고 있다. 또한, 제 1의 채널(38)내에는 상기 제 1의 분압회로의 구성과 동일한 즉, 101개의 리드 스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5 ,. ..,RS101)가 등간격으로 설치되며, 이들의 리드 스위치(RS1,RS2,RS3,RS4,RS5 ,...,RS101)는 저항(R,R1,R2, R3,R4,...)에 의해서 서로 연결되어 제 1의 분압회로와 서로 대향되게 제 2의 분압회로가 설치되어 있다. 이와 마찬가지로, 제 2의 채널(40)내에는 제 3 및 제 4 분압회로가 배치되어 있으며, 이들의 구성 및 기능은 제 1 및 제 2의 분압회로와 완전히 동일하다.

또한, 가이드튜브(36)의 상부덮개(42)의 내주면에 제어봉 위치 검출센서(67)를 장착하여 제어봉(20)의 영구자석(23)의 위치가 상기 상부덮개(42)로부터 임의의 거리내에 위치하는지를 검출하게 된다. 여기서, 제어봉(20)의 승강운동구간중에서 제어봉(20)에 승강할 수 있는 최상부의 위치로부터 대략 25Cm내의 거리까지를 제어봉(20)의 정상운전구간이라 칭하며, 제어봉(20)이 이 구간내에 위치할 경우에는 원자로가 정상적으로 가동되어 최대의 출력을 내게 되는 것이다.

상술한 본 고안에 따른 제어봉 구동장치에 구비된 본 고안에 따른 제어봉 위치 검출장치에 대하여 도 4를 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다. 도 4는 본 고안에 따른 제어봉 위치 검출장치의 회로구성을 나타낸 도면으로써 도 4를 참조하여 그 구성을 살펴보면, 각 장치에 일정레벨의 DC전원을 공급하는 제 1, 2 전원공급부(50, 51)와, 제 1, 2 전원공급부(50, 51)에서 공급되는 전원과 제어봉(20)의 상단에 장착된 영구자석(23)에서 발생되는 자력에 의해 제어봉(20)의 위치를 각각 검출하여 검출된 제어봉(20)의 위치검출신호를 각각 출력하는 제 1 내지 4 제어봉 위치검출부(52, 53, 54, 55)와, 제 1 내지 제 4제어봉 위치검출부(52, , 53, 54, 55)에서 출력되는 제어봉 위치검출신호에 상응하는 전압값을 각각 검출하는 제 1 내지 제 4전압검출부(56, 57, 58, 59)가 구성된다.

또한, 제 1 내지 4전압검출부(56, 57, 58, 59)에서 검출된 각각의 전압값을 각각 A/D(Analog/Digital)변환하는 제 1 내지 제 4 A/D변환부(60, 61, 62, 63)와, 상술한 바와 같이 제어봉(20)의 위치가 가이드튜브(36)의 상부덮개(42)로부터 정상운전구간내의 거리 즉, 제어봉(20)의 승강운동구간중 정상운동구간내의 거리에 제어봉(20)이 위치하는지를 검출하는 제 5 제어봉 위치검출부(67)와, 제 1 내지 제 4 A/D변환부(60, 61, 62, 63)에서 각각 A/D변환된 제어봉(20) 위치검출신호를 서로 각각 비교하고, 상기 비교결과와 상기 제 5 제어봉 위치검출부(67)에서 검출된 신호에 따라 제어봉(20) 구동제어신호 및 제어봉(20) 위치의 이상유무를 표시하기 위한 표시제어신호를 제공하는 제어부(64)와, 제어부(64)에서 제공되는 제어봉 구동제어신호에 따라 제어봉(20)의 위치를 제어하는 제어봉구동부(66)와, 제어부(64)에서 제공되는 표시제어신호에 따라 제어봉(20)의 위치 및 원자로의 이상유무를 표시하는 표시부(65)로 구성된다. 여기서, 제 1 채널(38)내에 위치한 제 1, 2 제어봉 위치검출부(52, 53)는 서로 대향되게 제 1 전원공급부(50)의 (+)단자에 다수개의 저항(R,R1,R2,R3,R4, R5,...,R101)들이 각각 직렬로 연결되고, 다수개의 저항(R,R1,R2,R3,R4, R5,...,R101)각각에 병렬로 컴먼(Common)되도록 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5,...,RS101)각각의 일단이 연결되며, 각각의 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5,...,RS101)타단은 모두 컴먼되어 제 1, 2 전압검출부(56, 57)에 각각 연결된다. 또한, 제 2채널(40)내에 위치한 제 3, 4제어봉 위치검출부(54, 55) 역시 서로 대향되도록 제 2 전원공급부(51)의 (+)단자에 다수개의 저항(R',R1',R2',R3',R4',R5',....R101')들이 각각 직렬로 연결되고, 다수개의 저항(R',R1',R2',R3',R4',R5',...,R101')각각에 병렬로 컴먼되도록 리드스위치(RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',...,RS101')각각의 일단이 연결되며, 각각의 리드스위치(RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',...,RS101')의 타단은 모두 컴먼되어 제 3, 4 전압검출부(58, 59)에 각각 연결되도록 구성된 것이다.

이상에서와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 원자로의 제어봉 위치 검출장치의 동작을 살펴보기로 한다.

먼저, 원자로 운전자가 연료봉의 연소속도를 원하는 속도로 제어하기 위하여 제어봉 구동장치를 이용하여 제어봉(20)을 노심의 원하는 위치로 승강시켜 제어봉의 위치를 결정하게 된다. 제어봉(20)의 위치가 결정되어 제어봉(20)이 원하는 위치에 정지되면, 정지된 제어봉(20)의 위치에 있는 제 1 내지 4 제어봉 위치검출부(52, 53, 54, 55)에서 제어봉(20)의 현재위치를 각각 검출하게 되고, 또한, 제 5 제어봉 위치검출부(67)에서 제어봉(20)이 현재 기 설정된 정상운전구간내의 거리에 위치하고 있는지를 검출하게 된다. 즉, 제어봉(20)의 현재 위치에 대응된 제 1, 2채널(38, 40)내의 제 1 내지 제 4 제어봉위치검출부(52, 53, 54, 55)의 해당 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5,...,RS101)(RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',...,RS101')는 제어봉(20)의 상단에 장착된 영구자석(23)에서 발생되는 자력과, 제 1, 2 전원공급부(50, 51)에서 공급되는 전원에 의해 각각 온(On)되게 된다. 이렇게 해당 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5,...,RS101)(RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',...,RS101')가 온되게 되면, 해당 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4,RS5,...,RS101) (RS1',RS2',RS3' ,RS4',RS5',...,RS101')에 병렬로 연결된 해당 저항(R,R1,R2,R3,R4,R5,..., R101) (R1',R2',R3',R4',R5',..,R101')값에 의해 해당 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4, RS5,..., RS101)(RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',...,RS101')의 양단에는 일정전압이 각각 걸리게 된다. 따라서, 제 1 내지 제 4 전압검출부(56, 57, 58, 59)에서는 해당 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4,RS5,...,RS101)(RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',..,RS101')의 양단에 걸리는 전압값을 검출한다. 이렇게 검출된 제어봉(20)의 현재위치에 상응하는 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4,RS5,...,RS101) (RS1',RS2',RS3',RS4',RS5',. ..,RS101')의 양단전압값은 제 1내지 제 4 A/D변환부(60, 61, 62, 63)에서 각각 A/D변환되어 디지탈값으로 제어부(64)로 각각 입력되는 것이다.

또한, 제 5 제어봉 위치검출부(67)는 제어봉(20)의 현재위치를 검출하게 되는데, 제어봉(20)의 현재 위치가 정상운전구간내 즉, 상부덮개(42)로부터 대략 25Cm내에 위치하고 있다고 검출되는 경우 온(ON)되어 온 신호(예를들면 HIGH신호)를 제어부(64)로 제공하게 되고, 반대로 제어봉(20)이 정상운전구간 밖에 위치하고 있을 경우에는 오프(OFF)되어 오프신호(예를들면 LOW신호)를 제어부(64)로 인가하게 된다.

여기서, 제어봉(20)의 위치에 따른 제 1 내지 제 4 제어봉 위치검출부(52, 53, 54, 55)의 해당 리드스위치(RS1,RS2,RS3,RS4,RS5,...,RS101) (RS1',RS2', RS3',RS4',RS5',...,RS101')의 동작 은 아래의 표 1에 잘 도시되어 있으며, 아래의 표 1에 도시된 리드스위치(RS1,RS2,RS3, RS4,RS5,...,RS101)(RS1',RS2', RS3', RS4',RS5',...,RS101')의 동작을 일 예를들어 간단하게 살펴보기로 하자.

영구자석위치	RS1, RS1'	RS2, RS2'	RS3, RS3'	RS4, RS4'	RS5, RS5'	---------	RS101, RS101'
1	ON	OFF	OFF	OFF	OFF	---------	OFF
2	ON	ON	OFF	OFF	OFF	---------	OFF
3	OFF	ON	OFF	OFF	OFF	---------	OFF
4	OFF	ON	ON	OFF	OFF	---------	OFF
5	OFF	OFF	ON	OFF	OFF	---------	OFF
6	OFF	OFF	ON	ON	OFF	---------	OFF
7	OFF	OFF	OFF	ON	OFF	---------	OFF
8	OFF	OFF	OFF	ON	OFF	---------	OFF
9	OFF	OFF	OFF	OFF	ON	---------	OFF
-	-	-	-	-	ON	---------	OFF
200	OFF	OFF	OFF	OFF	OFF	---------	ON

예를들어 제어봉(20)의 상단에 장착된 영구자석(23)의 위치가 제 1, 2 채널내(38, 40) 제 1 내지 제 4 제어봉 위치검출부(52, 53, 54, 55)중 제 3 리드스위치(RS3, RS3')의 위치에 있다고 가정하면, 제어봉(20)의 상단에 장착된 영구자석(23)의 자력과 제 1, 2 전원공급부(50, 51)에서 공급되는 전원에 의해 제 3 리드스위치(RS3, RS3')가 각각 온되어 제 3 리드스위치(RS3, RS3')의 양단에는 저항(R,R1,R2,R3,R4)(R',R1',R2',R3',R4')값에 따른 일정전압이 걸리게 된다. 여기서, 각 리드스위치의 양단에 걸리는 전압은 리드스위치에 연결된 저항값에 따른 전압분리의 원리에 의해 각각 서로 다른 전압값이 발생하게 된다. 따라서, 제 1 내지 제 4 전압검출부(56, 57, 58, 59)는 제 3 리드스위치(RS3, RS3')양단에 걸리는 전압값을 각각 검출하고, 검출된 각각의 전압값은 제 1 내지 제 4 A/D변환부(60, 61, 62, 63)에서 각각 디지탈값으로 변환되어 제어부(64)로 각각 입력된다.

또한, 제어봉(20)이 제 3 리드스위치(RS3, RS3')에 위치하게 되는 경우 제 5 제어봉 위치검출부(67)에서는 현재의 제어봉(20)의 위치가 기 설정된 정상운전구간내에 위치하고 있는지를 검출하여 검출신호를 제어부(64)로 입력하게 된다.

제어부(60)는 제 1내지 제 4 A/D변환부(60, 61, 62, 63)각각에서 디지탈신호로 변환되어 출력되는 제 3 리드스위치(RS3, RS3')에 의한 제어봉(20)의 위치검출신호를 각각 비교하여 각각의 제어봉위치 검출신호 각각이 모두 동일한 신호인지를 판단하게 된다. 여기서, 상기 제 3 리드스위치(RS3, RS3')가 정상적으로 모두 동작이 이루어지게 되는 경우에는 제 1 내지 4제어봉위치검출부(52, 53, 54, 55)내의 제 3 리드스위치(RS3, RS')양단에 걸리는 전압값은 서로 동일한 값을 가지게 된다.

판단결과, 제 3 리드스위치(RS3, RS3')에 의한 제어봉의 위치검출신호 모두가 동일한 신호일 경우 또는 3개의 신호가 동일하고 하나의 신호만 다른 신호일 경우에는 상기 제 5 제어봉 위치검출부(67)의 검출신호에 관계없이 제어봉(20)이 최초로 원자로 운전자가 원하는 승강위치에 정확하게 위치되어 원자로가 정상적으로 가동되고 있다고 판단하여 표시부(65)에 원자로가 정상적으로 가동되고 있다는 메시지를 제어부(64)의 표시제어신호에 따라 표시하게 된다.

그러나, 제어부(64)로 입력되는 제 3 리드스위치(RS3, RS3')의 동작에 의한 각각의 제어봉(20)의 위치검출신호중 2개이상이 서로 다른 제어봉(20)의 위치검출신호이고, 제 5 제어봉 위치검출부(67)의 검출결과 제어봉(20)이 정상운전구간내에 위치하고 있다고 검출되는 경우에는 2개 이상이 서로 다른 제어봉(20) 위치 검출신호일지라도, 제 5 제어봉 위치검출부(67)가 온되는 경우 즉, 제어봉(20)의 위치가 정상운전구간내에 위치하고 있다는 검출신호일 경우에는 제어부(64)는 제어봉(20)을 낙하시키지 않고 원자로가 계속적으로 가동되도록 한다.

한편, 제어부(64)로 입력되는 제 3 리드스위치(RS3, RS3')의 동작에 의한 각각의 제어봉(20)의 위치검출신호중 2개이상이 서로 다른 제어봉(20)의 위치검출신호이고, 제 5 제어봉위치 검출부(67)에서 검출결과 제어봉(20)에 장상운전구간내에 위치하고 있지 않다고 검출되는 경우 제어봉(20)의 이상발생에 따른 원자로의 연소속도제어에 이상이 발생된 것으로 판단하여 제어부(64)는 제어봉구동부(66)에 제어봉(20) 구동제어신호를 제공하게 된다. 따라서, 제어봉구동부(66)는 제어부(64)에서 제공되는 제어봉 구동 제어신호에 따라 제어봉(20)을 노심바닥으로 완전히 낙하시켜 핵분열이 더 이상 진행되지 않도록 원자로의 가동을 중단시키게 된다. 또한, 제어부(64)는 제어봉구동부(66)에 제어봉 구동제어신호를 제공함과 동시에 표시부(65)에 제어봉(20)의 위치 또는 제어봉(20)의 연소속도제어에 이상이 발생되었음을 표시하는 일 메시지 표시제어신호를 제공하여 표시부(65)에 에러메세지를 디스플레이하게 된다.

따라서, 제 1 내지 제 4 제어봉 위치검출부(52 내지 54)에서 검출한 위치검출신호중 2개이상의 서로 다른 제어봉(20)의 위치검출신호가 발생되더라도 제 5 제어봉위치 검출부(67)에서 검출결과, 제어봉(20)이 기 설정된 정상운전구간밖에 위치하고 있다는 검출신호일 경우에는 제어봉(20)을 노심바닥으로 낙하를 시키지 않고 원자로가 계속적으로 가동되도록 함으로써, 발전의 중단을 예방하게 되는 것이다.

결국, 본 고안은 제어봉의 위치검출을 종래의 기술과 동일한 분압회로를 제 1, 2 채널(38, 40)내에 각각 서로 대향되게 복수개를 설치하고, 또한, 제어봉(20)의 승강운동구간 즉, 가이드튜브(36)의 상부덮개(42)내주면에 제어봉위치검출센서를 설치하여 제어봉(20)의 위치를 보다 안정적이고 정확하게 검출할 수 있도록 한 것이다.

상술한 바와 같은 본 고안에 따른 원자로의 제어봉 위치 검출장치은 제어봉의 위치를 검출하기 위한 제어봉 위치검출수단으로써, 저항과 리드스위치를 이용한 다수개의 분압회로와, 제어봉이 승강운동하는 구간중 정상운동구간을 설정하여 정상운전구간내에 제어봉이 위치하는지를 검출하는 일 센서를 이용하여 제어봉의 위치를 안정적으로 검출함으로써, 일부부품의 고장에 따른 불필요한 원자로의 트립으로 발생되는 경제적손실을 미연에 방지할 수 있는 이점과, 제어봉위치검출장치를 간단하게 구성함으로써, 제어봉 위치 검출장치을 저렴한 가격으로 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 제어봉 구동장치에 의해 원자로내에서 승강운동하면서 핵분열속도를 제어하는 제어봉의 위치를 검출하기 위한 장치에 있어서,

   상기 제어봉과 함께 승강운동 하도록 연장축을 통해서 제어봉에 연결된 영구자석과;

   상기 영구자석의 이동경로를 따라 설치되어 영구자석의 위치에 대응하는 승강위치 위치신호를 발생하는 다수개의 저항과 리드스위치의 조합으로 된 분압회로로 구성된 다수개의 제어봉 승강 위치신호 발생수단과;

   상기 제어봉의 승강운동구간중 최상부의 위치로부터 기 설정된 임의의 정상운전구간내에 제어봉이 위치하는지를 검출하는 최상부 위치신호 발생수단과;

   상기 승강 위치신호 및 최상부 위치신호에 응답하여 제어봉의 현재위치를 판단하고, 상기 검출된 최상부 위치신호가 상기 정상운전구간내의 위치신호일 경우 상기 다수개의 승강위치 신호간에 오차가 발생하더라도 제어봉을 현재의 승강위치에 계속적으로 유지시키는 신호처리수단과;

   상기 제어봉의 현재 위치를 디스플레이 하여 원자로 운전자에게 알려주는 디스플레이 수단을 포함하는 원자로의 제어봉 위치 검출장치.