KR200452731Y1 - 원자력 발전소형 측온 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 본체부 일단으로부터 측온저항체 보상도선이 신장되고, 상기 측온저항체 보상도선의 허리부는 시스관으로 둘러 싸여 있고,상기 측온저항체의 본체는 연결 파이프로 둘러 싸여 밀착되어 있으며, 상기 시스관 및 연결 파이프를 둘러 쌓는 보호관을 포함하고, 상기 시스관과 연결 파이프는 이음매가 발생하지 않도록 연결되어 있고, 상기 연결 파이프의 내부는 충진재로 충진되어 있으며, 상기 시스관 및 연결 파이프의 외면이 상기 보호관의 내면이 밀착되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소형 측온 장치를 제공한다.
원자력 발전소, 고속 응답, 측온 장치, 측온 저항체

Description

원자력 발전소형 측온 장치{TEMPERATURE DETECTOR FOR NUCLEAR POWER PLANT}
본 고안은 원자력 발전소형 측온 장치로서, 원자력 안전 등급에 해당되는 계통에서 빠른 응답 속도로 온도를 측정하기 위한 고속 응답 측온 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소에서 원자력 발전소가 정상 상태의 운전에서 벗어나 심각한 상태로 전개되는 것을 방지하고, 또한, 작업자가 일반 대중 및 환경에 방사선 재해를 최소화하기 위하여, 안전이 최우선시 된다.
따라서, 이러한 안전과 관련된 장치는 주로 원자력 발전과 관련된 핵분열 및 증기 공급 시스템과 연관이 있으며, 비상시 원자력 발전소의 안전성을 유지하기 위해 중요한 역할을 하므로, 기기 작동의 신뢰성과 시스템 감시의 긴밀성이 매우 중요하다.
이를 위해, 측온 저항체 및 보호관과 관련된 측온 장치는 측정 대상의 온도를 상황에 따라 신속하고 긴밀하게 전달하기 위해 빠른 응답속도를 필요로 하게 된다.
도 1 은 종래 원자력 발전소에서 사용되는 측온 장치 (1) 의 모습을 개략적 으로 나타낸 것이다.
도 1 에 나타난 바와 같이, 측온 저항체 보상도선 (104) 을 보호하는 시스관 (110) 및 연결 파이프 (102) 와 보호관 (140) 은 일정 간격으로 이격되어 있으며, 상기 이격 틈새에는 충진재로 충진되어 있다.
또한, 도 3 에 기재된 종래 원자력 발전소에서 사용되는 측온 저항체 본체 (103) 를 보호하는 연결 파이프 (102) 와 측온 저항체 본체 (103) 사이에도 일정 간격으로 이격되어 있으며, 상기 이격 틈새에도 충진재 (101) 로 충진되어 있다.
따라서, 종래 원자력 발전소에서 사용되는 측온 장치 (1) 는 측정 대상물과 직접 접촉하는 보호관으로부터 온도를 감지하는 측온 저항체 본체 (103) 까지의 거리가 크므로, 외부 온도를 전달하는 열 전달율이 효과적이지 못해, 응답속도가 저하되어 긴밀하게 변하는 온도 변화에 대한 즉각적인 감시 및 통제가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 연결 파이프 (102) 내부에서 측온 저항체 본체 (103) 가 흔들리는 것을 방지하는 충진재의 경우, 통상적으로 분말 형태의 MgO 를 사용하고 있는데, 분말들 사이에는 미세한 공극이 다수 존재하게 된다.
공극은 주로 공기로 형성되어 있으며, 이러한 공기의 열 전달율이 매우 낮은 점을 고려한다면, 분말의 MgO 충진재를 사용하는 것 역시 열 전달에 효과적이지 못함을 알 수 있다.
또한, 도 4 에는 종래 기술의 연결 파이프 (102) 단부의 형상이 기재되어 있다.
도 1 및 도 4 에 기재된 바와 같이, 종래 연결 파이프 단부 (102) 의 형상은 상기 연결 파이프의 단부 (102) 와 접촉하게 되는 보호관 (140) 의 내부 형상과 일치하지 않았다.
따라서, 연결 파이프의 단부 (102) 와 보호관 (140) 이 완전하지 밀착하지 않게 되고, 그 만큼의 빈 공간에 공기가 충진되어 있으며, 앞에서 설명한 바와 같이, 열 전달에 효과적이지 못한 결과를 가져오게 된다.
전술한 바와 같은 종래 원자력 발전소형 측온 장치의 열 전달율이 효과적이지 못하여, 응답 속도가 저하되는 점을 방지하고자, 본 고안을 고안하기에 이르렀다.
구체적으로, 본 고안은 원자력 발전소형 측온 장치로서, 본체부 일단으로부터 측온저항체 보상도선이 신장되고, 상기 측온저항체 보상도선의 허리부는 시스관으로 둘러 싸여 있고, 상기 측온저항체의 본체는 연결 파이프로 둘러 싸여 밀착되어 있으며, 상기 시스관 및 연결 파이프를 둘러 쌓는 보호관을 포함하고, 상기 시스관과 연결 파이프는 이음매가 발생하지 않도록 연결되어 있고, 상기 연결 파이프의 내부는 충진재로 충진되어 있으며, 상기 시스관 및 연결 파이프의 외면이 상기 보호관의 내면이 밀착되도록 형성할 수 있다.
또한, 본 고안의 원자력 발전소형 측온 장치는 충진재를 액상의 MgO 또는 Al2O3 를 사용할 수 있다.
또한, 본 고안의 원자력 발전소형 측온 장치의 연결 파이프의 단부의 형상을연결 파이프의 단부와 밀착하는 보호관의 내면 형상과 일치하도록 할 수 있다.
본 고안에 의하면, 원자력 발전소형 측온 장치의 구성들을 서로 밀착함으로써, 열 전달을 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 고안에 의하면, 분말의 충진재를 사용하여 발생되는 공극으로 인한 열 전달의 방해를 최소한으로 할 수 있다.
또한, 본 고안에 의하면, 연결 파이프 단부와 이와 접촉하는 보호관의 형상을 일치시켜, 열 전달을 효과적으로 수행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 기준으로 바람직한 실시예를 통하여 본 고안에 따른 원자력 발전소형 측온 장치의 구성과 작용에 대하여 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 2 는 본 고안의 일 실시예에 따른 원자력 발전소형 측온 장치 (2) 를 개략적으로 나타내었다.
본 고안의 측온 장치 (2) 는 백금선이 권선되어 있는 측온 저항체 (200) 가 온도에 따른 저항의 차이를 나타내게 되며, 이러한 원리로 온도를 측정하는 열전대의 원리를 이용하고 있다.
본체부 (230) 일단으로부터 측온 저항체 보상도선 (204) 이 신장되고, 상기 측온 저항체 보상도선 (204) 의 허리부는 시스관 (210) 으로 둘러 쌓여 있다.
측온 저항체 보상도선 (204) 을 통하여, 측온 저항체 본체 (203) 에서 측정 된 신호가 본체부 (230) 로 전달되고, 이러한 본체부 (230) 로 전달된 신호는 도시되지 않은 외부 케이블을 통해 측정 신호를 내보내는 역할을 하게 된다.
또한, 측온 저항체 본체 (203) 는 연결 파이프 (202) 로 둘러 싸여 밀착되어 있으며, 상기 연결 파이프 (202) 와 시스관 (210) 은 이음매가 발생하지 않도록 매끄럽게 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 는 시스관 (210) 및 연결 파이프 (202) 를 둘러 싸며, 동시에 외부로부터의 고열을 방지하는 보호관 (240) 을 포함한다.
이 때, 시스관 (210) 및 연결 파이프 (202) 의 외면은 상기 보호관 (240) 의 내면과 밀착하도록 되어 있어, 열 전달이 빠르게 이루어질 수 있다.
또한, 본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 는 시스관 (210), 연결 파이프 (202) 및 보호관 (240) 의 두께를 최대한 작게 하는 것이 바람직하다.
도 3 은 도 1 및 도 2 의 우측 단부의 파선 부분을 확대한 것으로, 도 3 의 우측 도면이 종래 기술의 측온 장치 (1) 이고, 좌측 도면이 본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 이다.
구체적으로, 종래 기술 및 본 고안의 일 실시예에 따른 연결 파이프 (102, 202) 및 측온 저항체 (100, 200) 의 모습을 개략적으로 나타내었다.
본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 는 연결 파이프 (202) 와 측온 저항체 본체 (203) 가 밀착되어 열이 전달되는 거리를 최소한으로 하였다.
또한, 측온 저항체 본체 (203) 가 흔들리지 않도록 하는 충진재 (201) 는 MgO 또는 Al2O3 를 사용하여, 종래 분말 형태를 사용함으로써 발생하는 공극의 열 전달의 방해를 최소한으로 하였다.
도 4 는 종래 기술의 연결 파이프 (102) 단부의 형상 및 본 고안의 일 실시예에 따른 연결 파이프 (202) 단부의 형상을 개략적으로 나타내었다.
도 4 에 나타난 바와 같이, 종래 사용되는 연결 파이프 (102) 단부의 형상은 반원형으로, 이와 마주하는 보호관 (140) 의 형상이 원뿔 형상임을 고려한다면, 정확하게 일치하지 않는다.
그러나, 본 고안의 일 실시예에 따른 연결 파이프 (202) 의 단부의 형상을 원뿔형으로 한다면, 이와 마주하는 보호관 (240) 의 형상과 일치하게 된다.
본 고안의 일 실시예에서는 연결 파이프 (202) 의 내각 (θ) 을 118°로 사용하였으나, 특별히 상기 수치에 한정되지는 않는다.
도 5 는 본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 의 각 구성 요소인, 보호관 (240) 의 중심부의 두께 (δ), 보호관의 내경 (β), 보호관 (240) 의 최단부의 두께 (γ) 및 연결 파이프 (202) 단부와 접촉하는 보호관 (240) 의 두께 (α) 를 나타내고 있다.
본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 는 각 구성요소의 두께를 최소한으로 하여, 열 전달이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성들을 통해 고안된 본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치 (2) 와 종래 기술의 측온 장치 (1) 의 열 전달 응답속도를 비교하였다.
시험 조건은 측정 용액조 (bath) 의 온도는 76℃ 이고, 용액조의 유속은 1m/초로 설정하였다.
또한, 시험시간은 150 초 동안 측정하였으며, 시상수는 63.2 로 설정하였다.
실시예
보호관 중심부의 두께 (δ) = 20.6mm
보호관의 내경 (β) = 6.3mm
시스관 및 연결 파이프의 외경 = 6.3mm
보호관의 내경 (β) - 시스관 및 연결 파이프의 외경 = 0 mm
보호관 최단부의 두께 (γ) = 15.8mm
연결 파이프 단부와 접촉하는 보호관의 두께 (α) = 4.2mm
비교예
보호관 중심부의 두께 (δ) = 25.4mm
보호관의 내경 (β) = 9.5mm
시스관 및 연결 파이프의 외경 = 6.3mm
보호관의 내경 (β) - 시스관 및 연결 파이프의 외경 = 3.2 mm
보호관 최단부의 두께 (γ) = 19.5mm
연결 파이프 단부와 접촉하는 보호관의 두께 (α) = 6.4mm
시험 결과는 다음 표 1 과 같다.
Figure 112008081097636-utm00001
위의 결과에서 본 바와 같이, 본 고안에 따른 구성을 채택하였을 때, 응답속도가 현저히 상승되었다.
이와 같이, 본 고안이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 지금까지 전술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 고안을 상기 실시예들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야만 하고, 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 은 종래 원자력 발전소형 측온 장치의 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2 는 본 고안의 일 실시예에 따른 원자력 발전소형 측온 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3 는 본 고안의 일 실시예 및 종래 기술에 따른 원자력 발전소형 측온 장치의 측온 저항체 및 이음 파이프 부분을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4 는 본 고안의 일 실시예 및 종래 기술에 따른 원자력 발전소형 측온 장치의 이음 파이프 부분의 형상을 나타낸 것이다.
도 5 는 본 고안의 일 실시예에 따른 측온 장치의 각 구성 요소의 크기를 나타내기 위한 것이다.
주요 부분에 대한 설명
2 본 고안에 따른 원자력 발전소형 측온 장치
200 측온 저항체 본체 및 보상도선
201 충진재
202 연결 파이프
203 측온 저항체 본체
204 측온 저항체 보상도선
210 측온 장치 시스관
220 측온 장치 연결부
230 측온 장치 본체부
240 측온 장치 보호관

Claims (3)

  1. 본체부 일단으로부터 측온저항체 보상도선이 신장되고, 상기 측온저항체 보상도선의 허리부는 시스관으로 둘러 싸여 있고,
    상기 측온저항체의 본체는 연결 파이프로 둘러 싸여 밀착되어 있으며,
    상기 시스관 및 연결 파이프를 둘러 쌓는 보호관을 포함하고,
    상기 시스관과 연결 파이프는 이음매가 발생하지 않도록 연결되어 있고, 상기 연결 파이프의 내부는 충진재로 충진되어 있으며, 상기 시스관 및 연결 파이프의 외면이 상기 보호관의 내면과 밀착되어 형성되고,
    상기 연결 파이프의 단부의 형상은, 상기 연결 파이프의 단부와 밀착하는 보호관의 내면 형상과 일치하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소형 측온 장치.
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