KR20070046753A

KR20070046753A - 음파 로드 예측 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20070046753A
Application number: KR1020060105858A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 찰스 패폰; 다니엘 베른 섬머빌; 테디 얼 맥도웰; 존 조세프 린치; 데이빗 갤발리; 벤캣 애루나카람 래마니; 제프리 에이치 샌더스; 매튜 크리스토퍼 오코노
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-05-03
Also published as: CH699377B1; US8948334B2; US20070098131A1; ES2319144A1; JP4948966B2; TWI409825B; JP2007127633A; KR101297534B1; TW200733137A

Abstract

비등수형 원자로(boiling water reactor)(BWR)에 예상되는 음파 로드(acoustic load)를 예측하기 위한 시스템 및 방법은 BWR 스케일 모델, 상기 스케일 모델에서의 공기 유동을 발생시키기 위한 테스트 픽스쳐, 그리고 평가되는 상기 BWR용의 플랜트 작동에 음파 로드가 어떻게 영향을 주는지를 예측하기 위하여 시스템 거동을 모니터링 하기 위한 하나 또는 그 이상의 측정 장치를 구비할 수 있다.

Description

음파 로드 예측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TESTING THE STEAM SYSTEM OF A BOILING WATER REACTOR}

도 1은 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템의 예의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 테스트 픽스쳐 예를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 BWR 스케일 모델에 연결된 모델 주 증기 라인을 보여주는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 BWR 스케일 모델의 일예를 보여주는 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BWR 스케일 모델에 연결된 모델 증기 시스템을 일례를 보여주는 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파이프 길이 조정기를 보여주는 도면,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 릴리프 밸브 유입구 길이 조정기를 보여주는 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치를 구비하는 스케일 증기 드라이어 모델을 보여주는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 테스트 픽스쳐 120 : BWR 스케일 모델

130 : 블로우어 140 : 유입구 파이핑

150 : 유동계 160 : 머플러

170 : RPV 180 : 증기 드라이어

본 발명은 비등수형 원자로(boiling water reactor)(BWR)의 증기 시스템을 테스트하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스케일 BWR의 증기 시스템의 스케일 모델을 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

비등수형 원자로(BWR)과 같은 원자로의 원자로 압력용기(RPV)는 일반적으로 원통형이며 예를 들면 바닥부 헤드와 분리 가능한 상부 헤드에 의하여 양단이 폐쇄되어 있다. 상부 가이드는 일반적으로 상기 RPV 내에서 코어 플레이트 위에 이격되어 있다. 코어 덮개 또는 덮개는 일반적으로 원자로 코어를 둘러 싸며 덮개 지지 구조에 의하여 지지된다. 상기 덮개는 일반적으로 원통형이며 상기 코어 플레이트와 상기 상부 가이드를 둘러 싼다. 상기 원통형 원자로 압력용기와 상기 원통 형상의 덮개 사이에는 공간 또는 환형이 존재한다.

상기 코어 내에는 열이 발생되어 상기 코어를 통하여 상부로 순환되는 물은 적어도 일부가 증기로 변환된다. 증기 분리기는 상기 증기와 상기 물을 분리한다. 남는 물은 상기 코어 위에 위치하는 증기 드라이어에 의하여 상기 증기로부터 제거 된다. 상기 물로부터 변한 증기는 상기 용기 상부 헤드 근처의 증기 출구를 통하여 상기 RPV로부터 빠져 나온다.

종래의 BWR은 작동 중 상기 증기 드라이어의 공기 음파 로딩(aero-acoustic loading)으로부터 야기되는 피해를 겪을 수 있다. 몇몇 종래의 BWR은 본래 허가받은 열 동력을 초과하는 동력 수준에서 작동된 후에 상기 증기 드라이어의 중대한 품질저하를 겪어 왔다. 예를 들면, 상기 증기 드라이어의 상기 공기 음파 로딩은 작동 중 증기 드라이어의 진동을 야기할 수 있으며, 보통으로 나타나지 않은 마모와 어떤 경우에 있어서는 증기 드라이어 요소의 크래킹(cracking)을 가져올 수 있다.

증기 드라이어 피해는 플랜트가 원하는 동력 수준에서 작동하는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 증기 드라이어에 대한 수리와 연관되는 비용(시간, 돈 등)이 중요할 수 있다. 따라서, BWR 증기 드라이어에 예상되는 음파 로드의 성질을 예측할 수 있는 것이 바람직하다.

종래에, BWR 증기 드라이어에 예상되는 음파 로드의 성질을 예측하기 위하여 몇몇 방법이 있다. 이러한 방법들은 (1) 다른 BWR 형상과 다른 작동 조건으로부터의 플랜트 작동 데이터에 기초하는 경험적 총칭 로드 평가 (2) 다양한 동력 수준에서 음파 로드를 측정하기 위한 플랜트 특정 용기 수단 프로그램 (3) 기구 라인(instrumentation line) 또는 주 증기 라인 스트레인 게이지로부터의 원하는 동력 수준에서 얻어지는 인플랜트 데이터로부터 플랜트 형상의 음파 회로 모델 (4) 플랜트 특정 형상에 대하여 수행되는 계산 유체 동력학(Computational Fluid Dynamics;CFD)를 포함한다.

상기 경험적 총칭 로드 평가는 부정확하며 고려되는 플랜트 외의 원자로 플랜트에 의하여 데이터가 얻어진다는 사실에 의하여 구속된다. 따라서, 상기 로드 평가가 고려되는 플랜트에 대하여 대략적으로 추산되거나 그렇지 않은지를 결정하는데 플랜트 특정 정보가 사용되지 않는다. 이 방법은 임의의 플랜트에 대한 음파 로드 정의를 하기 위한 시도로서 BWR 증기 시스템으로부터 유용한 모든 정보를 사용한다. 플랜트 특정 적용을 위한 이 방법의 적합성은 설명하기 어렵다. 많은 설비에 상기 로드 예측이 지나치게 대략적이라는 점에서 불만이 있다. 원자력 규제 위원회(NRC)는 상기 경험적 방법이 증기 드라이어 고장을 갖는 플랜트와 그러지 않은 플랜트 사이에서 구별되기에 충분하지 않다는 점에 불만을 갖고 있다.

어떤 경우에 있어서, 설비들이 상기 증기 드라이어로의 실제적인 로드를 측정하기 위하여 용기 수단 프로그램을 추구하기로 결정되었다. 하지만, 이 방법은 비용이 많이 들며, 많은 설비들에 대하여 바람직하지 않은 접근을 하게 된다. 더욱이, 이 방법은 채널 제한적이며 작동 데이터를 얻기 위하여 증기 드라이어에 한정된 수의 장치가 놓여지는 것을 의미한다. 이 수는 일반적으로 약 40개의 장치 위치이다. 용기 수단의 사용은 용기 테스트가 수행되는 시간에 앞서 상기 증기 드라이어의 임계 범위가 알려질 것을 또한 요구한다. 더욱이, 원자로가 온라인 상에 다시 오고 작동 중이면 장치를 재위치시킬 기회가 없다.

더욱이, 어떤 구성은 플랜트 특정 증기 시스템의 음파 회로 근사치를 형성하였다. 이러한 분석 모델은 상기 RPV, 주 증기 라인 또는 주 증기 라인 스트레인 게이지에 부착되는 장치 라인으로부터 얻어지는 불안정한 압력 데이터로부터의 증기 드라이어로의 음파 로드를 예측하기 위하여 사용되는 기능들을 효과적으로 전달한다. 상기 음파 회로 모델 및 방법은 데이터가 상기 원하는 음파 로드 조건의 작동 조건에서 플랜트로부터 얻어지지 않으면 플랜트 특정 로드를 예측하기 위하여 사용될 수 없다. 상기 불안정한 압력 데이터는 액체 물과 증기를 포함하는 장치 라인의 단부에서 얻어지며 따라서 중요한 열 구배를 보여준다. 상기 장치 라인의 조건은 상기 증기 라인에서의 불안정한 압력의 정확한 예측을 증명하기 어렵게 한다. 추가로, 주 증기 라인 스트레인 게이지의 사용은 주 증기 라인 진동에 의하여 원하는 음파 압력으로 유입되는 기계적 신호를 포함하는 데이터를 제공한다. 따라서, 많은 수의 스트레인 게이지와 중대한 신호 처리가 이 방법을 적용하기 위하여 취해져야 한다. 환언하면, 모든 음파 자원의 위치와 특성에 대한 완벽한 이해가 없이, 상기 시스템의 다른 부분으로부터의 응답을 이용하는 상기 시스템의 일부에서의 시스템 응답의 예측은 이 방법으로 얻어진 로드 예측을 증명하기 어렵게 한다.

상기 증기 드라이어에 예측되는 로딩을 이해하기 위한 노력으로서 몇몇 CFD 분석이 수행되어 왔다. 하지만, 이러한 접근을 벤치마킹(benchmarking)하기 위한 경험적 데이터의 부족, 상기 증기 시스템을 접근시키는데 필요한 모델의 물리적 크기, 상기 증기 드라이어로의 불안정한 압력의 정확한 예측을 하는데 필요한 계산 자원은 이러한 접근을 실용적이지 못하게 한다. 이 기술은 상기 BWR 증기 시스템에 의하여 보여지는 복잡성의 산업상 문제을 위하여 사용되기에 아직 충분하지 않 다.

본 발명의 일실시예는 BWR과 그 요소에 예상되는 음파 로드를 예측하기 위한 시스템을 목적으로 한다. 본 시스템은 BWR 스케일 모델, 상기 스케일 모델에서의 공기 유동을 발생시키도록 형상을 갖는 테스트 픽스쳐, 그리고 하나 또는 그 이상의 상기 시스템의 거동을 모니터링하기 위한 측정 장치를 구비한다.

본 발명의 다른 실시예는 BWR 증기 드라이어에 예상되는 음파 로드를 예측하기 위한 방법을 목적으로 한다. 상기 방법은 평가될 BWR의 스케일 모델을 제공하는 단계와, 상기 스케일 모델를 통한 공기 유동을 발생시키는 단계와, 음파 로드가 평가되는 BWR의 플랜트 작동에 어떻게 영향을 주는가를 예측하기 위하여 상기 스케일 모델의 시스템 거동을 모니터링하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 BWR에 예상되는 음파 로드를 예측하는 방법을 목적으로 한다. 상기 방법은 BWR 스케일 모델로부터 얻어지는 데이터를 플랜트 조건으로 변환하기 위하여 치수 분석으로부터 나오는 스케일링 관계를 사용하는 것을 포함한다.

하기에 더 상세히 기재되는 바와 같은 본 발명의 실시예는 BWR의 주 증기 시스템에서 음파 로드(acoustic load)를 결정하기 위한 시스템과 방법을 목적으로 한다. 보다 상세하게, 본 발명의 실시예는 작동 중에 일어날 수 있는 음파 로드를 결정하기 위하여 BWR의 증기 시스템의 스케일 모델에 대한 테스트를 수행하는 것으로 목적으로 한다.

도 1은 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)의 일례를 보여주는 개략도이다. 도 2는 테스트 픽스쳐(test fixture)의 일례를 보여주며, 도 3은 상기 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)의 BWR 스케일 모델(120)과 연결된 모델 주 증기 라인(190)의 일례를 보여준다. 상기 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)은 상기 시스템 음파가 시스템의 기하학적 형상과 유동 성질에 의하여 조정된다는 전제를 일부 기초하고 있다.

따라서, 상기 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)의 특성 모드는 조정하는 유체 방정식의 치수 분석을 이용하여 파생되는 적절한 스케일링 관계를 통하여 평가되는 원자로 플랜트의 특성에 관한 것일 수 있다. 이러한 관계는 공학 제 1 원리 접근으로부터 얻어질 수 있다. 상기 스케일 모델의 설계와 작동에서 고려될 중요한 요인은 모델과 플랜트에서의 유체 마하수의 보존과 지속적인 기하 스케일을 유지하는 것을 포함한다. 환언하면, 상기 BWR과 주 증기 라인 스케일 모델(120, 190)의 모든 면이 동일한 임의의 스케일로 지어지고 모델 공기 유동 마하수가 플랜트 증기 유동 마하수와 동일하면, BWR과 주 증기 라인 스케일 모델(120, 190)에서의 정상적인 음파 모드는 수학식(1)에서의 다음 관계에 의하여 평가되는 플랜트에서의 정상 음파 모드에 비례적으로 관련된다.

(1)

유사하게, 모델 압력은 수학식(2)에 의한 플랜트 압력에 관계될 수 있다.

(2)

따라서, 치수분석으로부터 파생되는 스케일링 관계는 모델 대 플랜트 조건으로부터 얻어지는 데이터를 변환하는데 사용될 수 있다.

상기 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(10)은 테스트 픽스쳐(110)와 BWR 및 주 증기 라인 스케일 모델(120, 190)을 구비할 수 있다. 상기 테스트 픽스쳐(110)는 공기 유동을 발생시키고 공기 유동을 상기 BWR 스케일 모델(120)로 향하게 하기 위한 요소를 구비할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 테스트 픽스쳐(110)는 블로우어(130), 유입구 파이핑(140), 유동계(flow meter)(150) 및 머플러(160)를 구비할 수 있다. 상기 블로우어(130)는 공기 유동을 제공하기 위한 형상을 가지며, 상기 공기 유동은 상기 유입구 파이핑(140)을 통하여 상기 BWR 스케일 모델(120)로 경로를 가질 수 있다. 상기 블로우어(130)에 의하여 발생되는 공기 유동은 상술한 바와 같이 다양한 문제를 가져 올 수 있는 음파 로드를 가져올 수 있는 작동 BWR에서 발생되는 유동과 유사한 상기 BWR 스케일 모델에서의 유동을 시뮬레이션하기 위하여 사용된다.

상기 블로우어(130)의 예는 음속 원심 블로우어(70)와 같은 전기 원심 블로우어가 있을 수 있다.

상기 유입구 파이핑(140)은 상기 블로우어(130)를 상기 BWR 스케일 모델(120)에 연결한다. 상기 유입구 파이핑(140)은 상기 유입구 파이핑(140)이 함께 연결하는 [예를 들어, 블로우어(130), 유동계(150), BWR 스케일 모델(120), 머플러(160) 등과 같은] 요소의 환경 및 특성에 따라 (예를 들어, 크기와 재료가 변할 수 있는 것과 같이) 맞추어질 수 있는 다양한 부분으로 구성될 수 있다.

벤츄리 측정 장치로서 구현될 수 있는 상기 유동계(150)와 머플러(160)는 상기 블로우어(130)와 상기 BWR 스케일 모델 사이에 위치할 수 있다. 상기 유동계(150)는 시스템 공기 유동을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 유동계(150) 측정은 상기 BWR 스케일 모델 테스트 시스템(100)을 위한 제어 메카니즘의 부분으로서 모니터링되고, 기록되고, 및/또는 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유동계(150)로부터의 측정은 상기 블로우어(130)를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 측정 장치, 그 위치, 및 그 용도의 다른 예는 후술될 것이다.

상기 머플러(160)는 상기 BWR 모델(120)을 상기 테스트 픽스쳐(110)에 의하여 상기 시스템으로 유입되는 노이즈로부터 실질적으로 분리하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 테스트 픽스쳐(110)에 의하여 발생되는 노이즈는 상기 블로우어(130) 베인 통과 주파수(Vane Passing Frequency;VPF), 유입구 파이핑(140)과 연관된 오르건 파이프 모드 등을 포함할 수 있다. 상기 머플러(160)는 예를 들어 가열 환기 및 공기 조화 시스템과 같은 흡수성 머플러일 수 있다.

BWR 증기 드라이어에서 예상되는 음파 로드를 예측하기 위한 방법은 평가될 BWR 스케일 모델(120)을 제공하고 상기 BWR 스케일 모델(120)을 통하여 공기유동을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 BWR 스케일 모델(120)의 시스템 거동은 음파 로드가 평가되는 BWR에서의 플랜트 작동에 어떻게 영향을 주는지를 예측하기 위하여 모니터링될 수 있다. 모니터링은 상기 BWR 스케일 모델 테스트 시스템(100)에서의 하나 또는 그 이상의 압력 진동, 상기 BWR 스케일 모델 테스트 시스템(100)의 총 공기 유동, 상기 BWR 스케일 모델 테스트 시스템(100)에서의 절대 정적 공기 압력, 및 상기 BWR 스케일 모델 테스트 시스템(100)에서의 공기 온도를 모니터링하고 및/또는 [예를 들어, 파이프 길이 조정기(200), 릴리프 밸브 유입구 길이 조정기(300) 등과 같은] 측정을 기록하는 하나 또는 그 이상의 조정 가능 요소를 조정하고 및/또는 하나 또는 그 이상의 조정가능 요소를 더 조정하고 추가적인 측정을 기록하여, 상기 BWR 스케일 모델 테스트 시스템(100)용 매개 데이터를 얻는 것을 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 BWR 스케일 모델(120)은 RPV(170), 증기 드라이어(180) 및 RPV 상부 헤드(175)의 스케일 버전을 구비할 수 있다. 상기 BWR 스케일 모델(120)용으로 사용될 스케일은 예를 들어, 상기 머플러(160)의 유출구에서의 플랜지 직경에 의하여 결정될 수 있다. 상기 BWR 스케일 모델(120)을 제조하기 위하여 선택되는 재료는 공기가 상기 증기 드라이어(180) 표면, 상기 RPV 및 상기 상부 헤드(175)를 통하여 유출되는 것을 방지하여야 한다. 따라서, 약 2 내지 5 평방인치당 파운드의 내부 압력(게이지)를 견딜 수 있는 어떤 재료도 상기 BWR 스케일 모델(120)을 제조하는데 적합할 수 있다. 상기 BWR 스케일 모델(120)의 재료의 예는 상기 RPV(170)용 아크릴과 상기 증기 드라이어용 니켈 도금 폴리머를 포함한다. RPV(170)의 상기 상부 헤드는 스테인레스 스틸일 수 있다. 상기 모델 주 증기 라인(190)은 또한 스테인레스 스틸일 수 있다. 이것들은 상기 BWR 스케일 모델(120)과 모델 주 증기 라인(190)의 다른 요소들을 단지 예시하는 것일 뿐 어떤 식으로 본 발명을 제한해서는 안된다.

도 5는 상기 BWR 스케일 모델(120)에 부착된 모델 주 증기 라인(190)을 구비하는 BWR 스케일 모델(120)의 일례이다. 상기 모델 주 증기 라인(190)은 상기 하나 또는 그 이상의 터빈 유입구(500)를 상기 BWR 스케일 모델(120)에 연결할 수 있다. 상기 모델 주 증기 라인(190)은 (예를 들어, 터빈 스톱 밸브, 터빈 제어 밸브 등의) 터빈 밸브(400) 파이프 길이 조정기(200), 이퀄라이징 헤더(equalizing header)(900), 주 증기 분리 밸브(800), 유동계(150) 및 릴리프 밸브(700)를 포함할 수 있다.

상술한 예의 모델 요소들은 상기 증기 시스템의 특성을 제어하기 위하여 기능한다. 하지만, (예를 들어, 터빈 밸브(400), 파이프 길이 조정기(200), 이퀄라이징 헤더(900), 주 증기 분리 밸브(800), 유동계(150) 및 릴리프 밸브(700)와 같은 모델 밸브는 작동 BWR에 구비되는 밸브와 동일한 기능을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다. 예를 들어, 상기 모델 안전 및 릴리프 밸브(700)는 작동 BWR의 음파 캐비티를 모델링하기 위하여만 사용될 수 있으며 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)에서의 과도 압력 보호 기능을 수행하도록 설계되지 않을 수도 있 다.

상기 모델 주 증기 라인은 상기 시스템이 상기 모델 주 증기 라인(190)에서의 다양한 위치에서 분해될 수 있도록 접합관(union)을 갖도록 설계될 수 있다. 이는 상기 모델이 공기 음파 소스의 확인을 위하여 사용될 수 있게 하는 시스템으로부터 여러가지 요소가 제거될 수 있게 한다. 더욱이, 상기 시스템은 (예를 들어, 주 증기 분리 밸브, 터빈 스톱 밸브, 터빈 제어 밸브 등과 같은) 모델 주 증기 라인(190)에서의 임의의 밸브가 상기 시스템 거동으로의 효과를 조사하기 위하여 조정 가능 요소를 구비할 수 있도록 설계될 수 있다. [예를 들어, 파이프 길이 조정기(200), 릴리프 밸브 유입구 조정기(300) 등과 같은] 상기 파이프 길이 조정기가 상기 BWR 스케일 모델(120)에 연결된 증기 시스템의 특성을 조정하기 위하여 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명에서 사용되는 파이프 길이 조정기(200)의 일 실시예를 보여준다. 도 6에서, 상기 파이프 길이 조정기(200)의 형상은 상기 스케일 모델 BWR(120)에 연결되는 증기 라인의 전 경로 길이를 증가시키고 및/또는 감소시키도록 되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 파이프 길이 조정기(200)는 제 1 파이프부(210), 제 2 파이프부(220), 파이프 길이 조정 장치(230), 길이 조정 세팅 장치(240), 제 1 브라켓(260), 제 2 브라켓(270) 및 O-링을 구비할 수 있다. 상기 제 1 파이프부(210)는 상기 파이프 길이 조정기(200)의 제 1 파이프부(220) 내로 삽입될 수 있는 형상을 가질 수 있으며 그 반대도 가능하다. 상기 파이프 길이 조정 장치(230)는 상기 제 1 파이프부(210) 및 상기 제 2 파이프부(220)에 연결될 수 있다. 파이프 길이 조정 장치(230)은 제 2 파이프부(220)로 또는 그로부터 상기 제 1 파이프부(210)을 삽입하거나 들어가게 하는 형상으로 되어 있어, 도 6에 도시된 바와 같이, 지점(A)으로부터 지점(B)으로의 파이프 길이 조정기(200)의 경로 길이를 변화시킨다.

상기 길이 조정 세팅 장치(240)는 상기 길이 조정을 나타내는 사용자에 판독을 제공할 수 있다. 상기 길이 조정 세팅 장치(240)는 상기 파이프 길이 조정 장치(230)에 의하여 조정되도록 상기 길이를 결정하는데 사용되는 참조 라인(250)을 구비한다. 상기 파이프 길이 조정 장치(230)가 제 1 브라켓(260)과 제 2 브라켓(270) 사이의 거리를 증가시키도록 조정됨에 따라, 상기 제 2 파이프부(220) 내로 삽입되는 제 1 파이프부(210)의 양은 감소되며, 지점(A)과 지점(B) 사이의 경로 길이를 증가시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 길이 조정 세팅 장치(240)에 구비되는 상기 참조 라인(250)은 지점(A)과 지점(B) 사이의 경로 길이가 증가되는 양을 결정하기 위하여 상기 제 1 브라켓(260)과 연결되어 사용될 수 있다. O-링은 작동 중에 공기가 시스템으로부터 누출되는 것을 방지하기 위하여 도면부호(210)와 도면부호(220) 사이의 접촉 영역을 밀봉하기 위하여 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 밸브 조정기의 일례이다. 도 7에서, 상기 모델 릴리프 밸브 유입구 조정기(300)는 완전히 삽입되거나 완전히 들어가는 위치에서 도시되어 있다. 상기 릴리프 밸브 유입구 길이 조정기(300)는 밸브 파이프(310), 밸브 인서트(320), 밸브 인서트 상부(330), 밸브 길이 세팅 장치(340), 밸브 하우징(350) 및 밸브 시트(360)를 구비할 수 있다. 상기 릴리프 밸 브 유입구 길이 조정기(300)의 형상은 상기 릴리프 밸브 유입구의 유효 길이를 조정할 수 있도록 되어 있다. 예를 들면, 상기 밸브 인서트(320)는 상기 밸브 파이프(310) 내로 조정 가능하게 삽입되어 상기 릴리프 밸브의 유효 길이를 변화시킬 수 있는 형상을 가질 수 있다. 길이 조정은 나선이 있는 샤프트(320)와 밸브 시트(360)에 부착되는 밸브 인서트 상부(330)를 회전시킴으로써 얻어질 수 있다. 도면부호(330)가 회전되면, 상기 밸브 시트(360)가 상기 밸브 파이프(310) 내로 또는 그로부터 이동하도록 야기하는 모델 밸브 하우징(350) 내로 위로 또는 아래로 도면부호(320)가 나사식으로 이동한다. O-링(370)은 공기가 상기 밸브 파이프(310)와 상기 밸브 시트(360) 사이에서 누출되는 것을 방지한다.

밸브 길이 조정 세팅 장치(340)는 상기 릴리프 밸브의 유효 길이를 결정하기 위하여 상기 밸브 인서트 상부(330)와 연결되어 사용될 수 있다. 상기 밸브 인서트 상부(330)가 회전하고 상기 밸브 시트(360)가 상기 밸브 파이프(310) 내로 또는 그로부터 이동함에 따라, 상기 밸브 캐비티의 길이는 상기 밸브 길이 세팅 장치(340) 상의 스케일로부터 판독된다.

도 8은 측정 장치(50)를 갖는 스케일 모델 증기 드라이어의 일례이다. 상기 측정 장치(50)는 다양한 특성을 측정하기 위하여 하나 또는 그 이상의 압력, 온도, 유동 등으로서 구현될 수 있다. 상기 측정 장치(50)가 상기 증기 드라이어(180) 상에 위치하는 것으로 도시되어으나, 측정 장치(50)는 상기 BWR 스케일 모델(120), 주 증기 라인(190) 및 상기 테스트 픽스쳐(110) 상에 위치될 수 있음을 주목해야 한다. 상기 측정 장치(50)는 데이터를 얻기에 바람직한 BWR 스케일 모델 음파 측 정 시스템의 어느 곳에든 위치할 수 있다. 더욱이, 주위의 공기가 테스트 유체로서 사용되기 때문에, 센서 위치가 센서 구멍을 추가하고 막음으로써 용이하게 부가되거나 제거될 수 있기 때문에, 센서를 추가하거나 제거하는 것이 용이하다.

상기 측정 장치가 하나 또는 그 이상의 원하는 특성을 측정할 수 있는 형상을 갖는 임의의 적절한 장치에 의하여 구현될 수 있음은 본 분야의 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 측정 장치(50)가 상기 증기 드라이어 모델의 압력 진동을 측정하기 위한 형상을 가질 수 있다. 및/또는 하나 또는 그 이상의 측정 장치(50)가 불안정한 압력 진동을 측정하기 위하여 상기 증기 드라이어(180)의 외부 표면에 상기 마이크로폰의 센서 다이어프램(도시하지 않음)이 동일한 높이에 있도록 장착되는 마이크로폰(도시하지 않음)이 될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 측정 장치(50)가 상기 증기 드라이어(180)에서의 절대 정적 공기 압력을 모니터링할 수 있는 압력 트랜스듀서가 될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 측정 장치(50)는 상기 증기 드라이어(180)의 공기 온도를 모니터링할 수 있는 형상을 갖는 온도 센서가 될 수 있다.

더욱이, 상기 측정 장치의 측정은 상기 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)을 제어하기 위하여 기록되고 모니터링되고 사용될 수 있다. 데이터 획득 시스템은 하나 또는 그 이상의 측정 장치로부터 얻어지는 타임 히스토리 데이터를 기록하고 모니터링하고 분석하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 모델 증기 드라이어로부터 측정되는 타임 히스토리 데이터는 로드를 요동치게 하는 증기 드라이어를 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 더욱이, 모델 증기 시스템에서의 다 른 위치로부터 측정되는 타임 히스토리 데이터는 공기 음파 소스 위치 및 여자 메카니즘을 확인하기 위하여 사용될 수 있다.

예가 되는 장치 및 방법론은 유틸리티가 플랜트 특정 데이터를 얻게 하고, 종래의 플랜트 특정 테스트 프로그램보다 더 적은 비용으로 설계되고 제조되게 하고, 존재하는 용기 테스트에 가능한 것보다 더 많은 센서 위치를 가능하게 한다. 더욱이, 예의 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)의 사용은 플랜트가 로드가 현재 알려지지 않은 동력 수준에서 작동하는 것을 방지할 수 있다. 이것은 테스트가 상기 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)을 사용하여 완성될 수 있기 때문이다. 상기 종래의 음파 회로 모델 접근을 이용하여, 상기 플랜트 동력 수준은 데이터를 얻기 위하여 증가되어야 한다. 따라서, 만약 피해를 가하는 로드가 조정되는 동력 수준에서 존재하면, 실제 BWR의 구조 피로는 필요한 요소의 수리 및/또는 대체를 야기할 수 있다.

예의 BWR 스케일 모델 음파 테스트 시스템(100)은 수행되는 매개 연구를 또한 수행하여, 잠재적으로 피해를 가하는 동력 수준에서 상기 스케일 모델과 연관된 플랜트를 작동시키기에 앞서, 유틸리티가 가능한 문제를 예측하고 허용하는 수리를 설계하도록 할 수 있다.

이하 기재되는 본 발명의 상기 실시예에서 동일한 사항이 많은 방식으로 변할 수 있음은 자명하다. 그러한 변화는 본 발명의 실시예의 사상과 범위를 벗어나지 않는 것으로 간주되며, 본 분야의 당업자에게 자명한 모든 그러한 변형은 하기의 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

본 발명에 따르면, BWR과 그 요소에 예상되는 음파 로드를 예측하기 위한 시스템과, BWR 증기 드라이어에 예상되는 음파 로드를 예측하기 위한 방법과, BWR에 예상되는 음파 로드를 예측하는 방법이 제공된다.

Claims

비등수형 원자로(boiling water reactor)(BWR) 증기 드라이어에 예상되는 음파 로드를 예측하기 위한 시스템에 있어서,

BWR 스케일 모델과,

상기 BWR 스케일 모델에서 공기 유동을 발생시키도록 형상을 갖는 테스트 픽스쳐(test fixture)와,

시스템 거동을 모니터링하기 위한 형상을 갖는 BWR 스케일 모델에 부착된 적어도 하나의 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 BWR 스케일 모델은 원자로 압력 용기, 증기 드라이어 및 적어도 하나의 주 증기 라인을 스케일 모델을 구비하는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 BWR 스케일 모델은 적어도 하나의 조정 가능한 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 조정 가능한 요소는 적어도 하나의 파이프 길이 조정기 및 릴리프 밸브 유입구 길이 조정기인 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 테스트 픽스쳐는 공기 유동을 발생시키도록 형상을 갖는 적어도 하나의 블로우어를 구비하는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 테스트 픽스쳐는 상기 테스트 픽스쳐로부터 상기 스케일 모델로 공기를 운반하도록 형상을 갖는 유입구 파이핑, 그리고 상기 스케일 모델로 상기 테스트 픽스쳐를 연결하고 상기 테스트 픽스쳐에 의하여 시스템 내로 유입된 노이즈를 감소시키도록 형상을 갖는 머플러를 더 구비하며, 상기 유입구 파이핑은 공기를 상기 머플러내로 이동시키는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 측정 장치는 상기 시스템에서 압력 진동을 측정하도록 형상을 갖는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 주 증기 라인은 파이프 길이 조정기, 릴리프 밸브 유입구 길이 조정기, 조정 가능 주 증기 분리 밸브, 조정 가능 터빈 스톱 밸브 및 조정 가능 터빈 제어 밸브로부터 선택되는 적어도 하나의 조정 가능 요소와 연결되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 시스템.
비등수형 원자로(BWR) 증기 드라이어에 예상되는 음파 로드를 예측하는 방법에 있어서,

평가될 BWR 스케일 모델을 제공하는 단계와,

상기 스케일 모델을 통하여 공기 유동을 발생시키는 단계와,

음파 로드가 평가되는 BWR에서의 플랜트 작동에 어떻게 영향을 주는지를 예측하기 위하여 상기 스케일 모델의 시스템 거동을 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 방법.
제 9 항에 있어서,

모니터링은 상기 시스템에서의 적어도 하나의 압력 진동, 총 시스템 공기 유동, 상기 스케일 모델에서의 절대 정적 공기 압력 및 상기 시스템에서의 공기 온도를 모니터링하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는

음파 로드 예측 방법.