KR20080036206A - 물에서의 원자로용 컴포넌트에 대한 와전류 측정에 관한시스템 및 이용 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컴포넌트 (10) 가 물 (12) 에 위치될 때 원자로용 컴포넌트 (10) 에 대한 와전류 측정을 수행하는데 적합한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 제어 유닛 (14), 측정 프로브 (16) 및 제어 유닛 (14) 과 측정 프로브 (16) 사이의 접속의 적어도 일부를 구성하는데 적합한 제 1 케이블 (21) 을 포함한다. 시스템은 또한, 물 (12) 에 위치되는데 적합하며 상기 제 1 케이블 (21) 과 접속되며 상기 측정 프로브 (16) 와 접속되도록 배치된 스위칭 유닛 (25) 을 포함한다. 이 스위칭 유닛 (25) 은 적어도 제 1 및 제 2 상태를 갖는 스위칭 디바이스 (27) 를 갖는다. 제 1 상태에서, 제 1 케이블 (21) 은 측정 프로브 (16) 와 접속된다. 제 2 상태에서, 제 1 케이블 (21) 은 측정 프로브 (16) 와 접속되지 않는다. 본 발명은 또한, 이 시스템의 이용에 관한 것이다.
와전류 측정, 측정 프로브, 원자로용 컴포넌트
Description
발명의 배경 및 종래 기술
본 발명은, 원자로용 컴포넌트들이 물에 위치될 때 이들 컴포넌트에 대한 와전류 측정을 수행하는데 적합한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은, 해당 컴포넌트를 관통하고 그 컴포넌트에서 와전류를 생성하는 적어도 하나의 교류 전자기장을 생성함으로써, 컴포넌트상에 위치된 적어도 하나의 층의 두께와 같은 이들 컴포넌트의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 구성되고, 와전류는 그 생성된 교류 전자기장에 대해 반작용한다. 이 시스템은, 생성된 교류 전자기장에 대한 응답을 측정하며 해당 특성의 계산을 수행함으로써, 해당 특성의 측정을 수행하도록 배치된다. 이 시스템은 적어도,
물의 외부에 위치되도록 의도되고 측정을 제어하도록 배치된 제어 유닛;
물에서 컴포넌트의 인접한 근처로 이동되는데 적합한 측정 프로브로서, 해당 컴포넌트를 관통하는 교류 전자기장이 생성되게 하는 수단, 바람직하게는, 적어도 하나의 코일을 포함하는, 측정 프로브, 및
제어 유닛과 측정 프로브 사이의 접속의 일부를 적어도 구성하는데 적합하며, 물에 적어도 부분적으로 위치되는데 적합한 제 1 케이블을 포함한다.
본 발명은 또한, 이러한 시스템의 이용에 관한 것이다.
US-5,889,401 및 US-6,541,964 는 원자력 원자로에서의 컴포넌트, 예를 들어, 연료봉에 대한 와전류 측정을 위한 방법 및 장치를 기재하고 있다. 이들 문헌에 언급되어 있는 바와 같이, 예를 들어, 이러한 컴포넌트상에 존재할 수도 있는 층의 두께 측정을 수행할 수 있는 것이 중요할 수 있다. 이 층은 예를 들어, 산화물 층일 수 있다. 또한, 원자로용 연료봉은 또 다른 종류의 층, 예를 들어, 소위 침전물 층을 가질 수 있다. 일반적으로, 이 침전물 층은 산화물 층 외부에 위치된다. 이 침전물 층은 산화물 층의 두께 측정을 더욱 어렵게 하는 자석일 수 있다. 그러나, 침전물이 자석일지라도, 예를 들어, 상기 인용 문헌에 기재된 종류의 적합한 계산 모델을 이용하여, 산화물 층의 두께 및/또는 침전물 층의 두께를 측정하는 것이 가능하다. 이 측정은 또한, 층 두께 이외의 다른 특성들에 관하여, 예를 들어, 컴포넌트에서의 수소화물의 함유량에 관하여 수행될 수 있다. 이 측정은 측정 오브젝트의 인접한 근처에 배치되는 측정 프로브로 수행된다. 이 측정 프로브는 적어도 하나의 케이블을 통해 측정 장비와 접속된다. 케이블의 특성은, 케이블이 특정한 전달 함수를 갖기 때문에 측정 결과에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 정확한 측정 결과를 획득하기 위해, 측정과 관련하여, 그 중에서도 측정 결과에 대한 케이블의 영향과 관련하여 교정 (calibration) 이 수행될 필요가 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 측정 장비의 교정을 가능하게 하는 처음에 언급한 종류의 시스템을 제공하는 것이다. 그에 의해, 일 목적은 측정 결과에 대한 케이블의 영향을 고려하는 교정을 가능하게 하는 것이다. 다른 목적은, 비교적 간단한 방식으로 이러한 교정을 수행하는 것이 가능해지는 것이다. 또 다른 목적은, 측정 프로브 및 언급한 케이블이, 실제 측정이 발생하는 물 아래에 위치될 때 교정을 수행하는 것이 가능해지는 것이다.
이들 목적은 처음에 언급한 종류의 시스템으로 달성되며, 여기서, 이 시스템은 또한, 물에 위치되는데 적합하며, 제 1 케이블과 접속되며, 측정 프로브와 접속되도록 배치된 스위칭 유닛을 포함하고, 이 스위칭 유닛은 적어도 제 1 및 제 2 상태를 가질 수 있는 스위칭 디바이스를 포함하고, 제 1 상태에서, 제 1 케이블은 측정 프로브와 접속되며, 제 2 상태에서, 제 1 케이블은 측정 프로브와 접속되지 않는다.
시스템이 이러한 스위칭 유닛을 갖기 때문에, 측정 프로브 및 상기 제 1 케이블이 측정이 행해지는 물에 배치될 때 측정 장비의 교정이 가능하다. 따라서, 이 스위칭 유닛은 물에 위치되도록 구성된다. 따라서, 이 스위칭 유닛은 언급한 제 1 케이블을 측정 프로브에 접속하고 그로부터 접속해제하는데 사용될 수 있다. 제 1 케이블이 측정 프로브로부터 접속해제될 수 있기 때문에, 교정이 수행될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 케이블은 케이블이 특정 전달 함수를 갖기 때문에, 측정 결과에 영향을 미칠 수 있다. 케이블의 전달 함수는 반드시 일정하지 않지만, 예를 들어, 케이블이 어떻게 배치되는지에 의존할 수 있다. 따라서, 이 전달 함수는 상이한 측정 경우들 사이에서 변화할 수 있다. 따라 서, 교정은 케이블의 전달 함수의 결정을 포함할 수 있다. 그에 의해, 측정에 대한 케이블의 영향이 제거될 수 있다. 측정 동안에, 통상적으로, 측정 프로브의 임피던스가 측정된다. 케이블의 영향이 제거될 수 있기 때문에, 실제 측정 프로브의 임피던스가 획득될 수 있다. 다시 말해서, 측정 프로브의 임피던스를 분리하는 것이 가능하다. 이러한 교정은, 시스템이 상기 언급한 스위칭 유닛을 포함하기 때문에 가능하다. 이하, 교정 자체가 어떻게 수행되는지를 더욱 상세히 설명할 것이다.
바람직하게는, 상기 제어 유닛은 스위칭 디바이스의 원격 제어를 가능하게 하는 수단을 포함한다. 따라서, 조작자는 스위칭 유닛으로부터 떨어져 위치될 수 있으며, 스위칭 유닛의 일부를 형성하는 스위칭 디바이스를 윈격으로 제어할 수 있다.
본문에서 케이블을 언급할 때, 이 케이블은 바람직하게는 여러 전기 컨덕터를 포함할 수 있다. 따라서, 특정 케이블이 특정 방식으로 접속된다는 것을 상세한 설명 및 청구범위에서 언급할 때, 이것은 바람직하게는 케이블에서의 2개의 전기 컨덕터가 특정된 방식으로 접속된다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 상기 제 1 케이블은 제어 유닛으로부터 비교적 먼 거리에서의 측정을 가능하게 하기 위해 비교적 길다. 제 1 케이블은 적합하게는, 8 m 보다 길고, 예를 들어, 10 m 와 30 m 사이이다.
또한, 교류 전자기장이 해당 컴포넌트를 관통하는 것을 말할 때, 이것은, 교류 전자기장이 전체 컴포넌트를 관통한다는 것을 반드시 의미하는 것이 아니라, 교 류 전자기장이 해당 컴포넌트로 일부를 관통한다는 것만을 의미한다.
또한, 교류 전자기장을 생성하는 측정 프로브에 적합하게 존재하는 코일은, 컴포넌트에서 생성되는 와전류 및 그 생성된 교류 전자기장에 대한 와전류의 반작용을 검출하기 위해 또한 사용될 수 있다.
시스템의 실시형태에 따르면, 스위칭 유닛은, 적어도 제 1 기지의 부하를 포함하며, 제 2 상태에서 제 1 케이블이 제 1 기지의 부하와 접속되도록 배치된다. 스위칭 유닛이 이러한 제 1 기지의 부하를 갖기 때문에, 교정 측정이 이 기지의 부하에 대해 수행될 수 있다. 이러한 교정 측정 동안, 제 1 케이블이 기지의 부하에 접속되기 때문에, 케이블의 영향은 교정 측정 동안 고려된다.
바람직하게는, 제 1 기지의 부하는 기지의 유한 임피던스 값을 갖는다. 기지의 유한 임피던스 값은 예를 들어, 5 Ω과 1000 Ω 사이, 예를 들어, 50 Ω 일 수 있다. 상기 제 1 기지의 부하는 바람직하게는, 측정이 수행될 전체 주파수 범위에 걸쳐 일정한 임피던스를 갖도록 되어 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 스위칭 유닛은 제 2 기지의 부하를 포함하고, 스위칭 디바이스는 제 3 상태를 가질 수 있고, 제 3 상태에서, 제 1 케이블은 제 2 기지의 부하와 접속된다. 스위칭 유닛이 제 2 기지의 부하를 갖기 때문에, 상기 제 1 케이블이 제 2 기지의 부하와 접속될 수 있는 동안에는 교정이 향상될 수 있다.
제 2 기지의 부하는 임피던스 값 (0 Ω) 을 본질적으로 가질 수 있다. 따라서, 제 2 기지의 "부하" 는 단락 회로를 구성할 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 스위칭 유닛은 제 3 기지의 부하를 포함하고, 스위칭 디바이스는 제 4 상태를 가질 수 있고, 제 4 상태에서, 제 1 케이블은 제 3 기지의 부하와 접속된다. 또 다른 기지의 부하를 이용함으로써, 교정 가능성이 더 향상된다.
제 3 기지의 부하는 무한 임피던스 값을 본질적으로 가질 수 있다. 따라서, 제 3 기지의 부하는 개방 접촉을 구성할 수 있다. 3개의 이러한 부하, 즉, 단락 회로, 개방 접촉 및 기지의 유한 임피던스 값을 이용함으로써, 정확한 교정의 수행될 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 제 2 "부하" 및 제 3 부하는, 측정이 수행될 전체 주파수 범위에 걸쳐 일정한 임피던스를 갖도록 되어 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 시스템은 특정 길이 (l) 의 제 2 케이블을 포함하고, 제 2 케이블의 일단은 스위칭 유닛에 접속되며 제 2 케이블의 타단은 측정 프로브에 접속되고, 제 1 상태에서, 제 1 케이블은 제 2 케이블을 통해 측정 프로브와 접속된다. 바람직하게는, 스위칭 유닛으로부터 측정 프로브로 연장하는 제 2 케이블은 비교적 짧다. 길이 (l) 는 예를 들어, 0.3 m 와 3 m 사이, 예를 들어, 0.4 m 와 2 m 사이, 예를 들어, 약 0.8 m 일 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 스위칭 유닛은 제 2 케이블과 동일하거나 적어도 본질적으로 동일한 특성을 갖는 제 3 케이블을 포함하고, 스위칭 디바이스는 제 1 케이블이 제 2 케이블 대신에 제 3 케이블에 접속될 수 있도록 배치된다. 제 3 케이블이 상기 제 2 케이블의 특성과 유사한 특성을 갖기 때문에, 제 3 케이블은 교정 동안에 사용될 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 제 3 케이블은 정확하게 또는 적어도 대략 길이 l 을 갖는다. 제 3 케이블이 제 2 케이블과 정확하게 (또는 대략) 동일한 길이를 갖기 때문에, 교정 동안의 측정에 대한 제 3 케이블의 영향은 컴포넌트에 대한 실제 측정 동안의 제 2 케이블의 영향에 대응한다. 따라서, 제 3 케이블을 이용함으로써, 교정은 측정 프로브 자체까지 줄곧 "진행 (move forward)" 될 수 있다. 그것에 의해, 측정 동안, 측정 프로브에 이르는 케이블이 측정에 대해 갖는 영향으로부터 측정 프로브 자체의 임피던스를 분리하는 것이 가능하다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 스위칭 유닛은, 상기 제 2, 제 3 및 제 4 상태 중 하나, 둘 또는 모두에서, 제 1 케이블이 제 3 케이블을 통해 기지의 부하와 접속되도록 배치된다. 해당 부하가 제 3 케이블을 통해 제 1 케이블에 접속되기 때문에, 기지의 부하에 의한 교정 측정 동안에, (컴포넌트에 대한 실제 측정 동안 나중에 이용되는) 제 2 케이블의 특성을 고려한 결과가 획득된다. 따라서, 언급한 제 2, 제 3 및 제 4 상태에서, 바람직하게는, 측정 프로브는 제 1 케이블과 접속되지 않는다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 스위칭 유닛은 물을 통과시키지 않도록 구성되는 케이싱을 가져서, 그 케이싱내에 배치된 부품은 스위칭 유닛이 물에서 사용될 때 건조한 상태로 유지된다. 적합하게는, 이 케이싱 내에는, 적어도 스위칭 디바이스, 부하 및 언급한 제 3 케이블이 배치된다. 따라서, 이들 부품은 케이싱에 의해 보호된다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은, 시스템이 사용되고 스위 칭 유닛이 물에 위치될 때, 물이 케이싱의 내부로 관통하는 것을 방지하도록 케이싱 내에 과압력 (overpressure) 을 야기하는 가스, 바람직하게는 공기를 케이싱 내에 도입하는 수단과 배치된다. 케이싱 내에 공기를 도입함으로써, 케이싱 내에 있는 부품이 건조한 상태로 유지되는 것이 또한 보장된다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은, 측정될 컴포넌트로 및 그 컴포넌트로부터 측정 프로브를 이동시킬 수 있도록 배치되는 측정 프로브 홀더를 포함한다. 따라서, 측정 프로브 홀더 또는 다시 말해서 측정 캐리지 (carriage) 가 측정 프로브를 이동시키는데 적합하게 사용된다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은 측정 프로브 홀더의 근처에 위치되는 기지의 특성을 갖는 하나 이상의 교정 오브젝트를 포함하고, 측정 프로브 홀더는 교정 측정을 가능하게 하기 위해 상기 하나 이상의 교정 오브젝트로 측정 프로브를 이동시킬 수 있도록 배치된다. 또 다른 교정을 위해, 측정 프로브 홀더 근처에서, 컴포넌트에 대한 측정이 수행될 물에서, 기지의 특성을 갖는 교정 오브젝트가 존재하는 것이 바람직하다. 측정이 연료봉에 대해 수행되는 경우에, 교정 오브젝트는 기지의 두께의 기지의 층이 그 위에 배치된 짧은 연료봉 (또는 연료봉용 클래딩 튜브) 을 구성할 수도 있다. 측정이 예를 들어, 연료봉에서의 수소화물 함유량에 관하여 수행되는 경우에, 교정 오브젝트는 유사한 방식으로 기지의 수소화물 함유량을 가질 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은 측정 프로브 홀더의 이동의 원격 제어를 가능하게 하도록 배치된 원격 제어 수단을 포함한다. 따라서, 측정 프로브로부터 떨어져 위치되는 조작자가 측정 프로브 홀더의 모멘트 및 측정 프로브의 이동을 원격으로 제어할 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은 스위칭 유닛 또는 측정 프로브 다음에 또는 그 근처에 위치되도록 구성되며, 제어 유닛과 통신하는 온도 센서를 포함한다. 따라서, 이 온도 센서는 측정의 정확성을 향상시키는 온도 기준을 구성할 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은, 물의 외부에 위치되도록 의도되며, 직류 저항의 측정을 수행하도록 구성된 저항 측정기를 포함하고, 이 저항 측정기는, 제 1 케이블의 제 2 단부가 스위칭 유닛에 접속됨과 동시에 제 1 케이블의 일 단부와 접속된다. 이러한 저항 측정기는 예를 들어, 측정 프로브에서 온도를 간접적으로 측정하기 위해 사용될 수 있다 (이것이 어떻게 행해지는지는 후술한다). 따라서, 이러한 저항 측정기는 상기 언급한 온도 센서에 대한 대안 또는 보충으로서 사용될 수 있다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템의 일부를 형성하는 스위칭 유닛 및 부품은 원자로용 컴포넌트에 대한 물에서의 측정 동안의 경우일 수도 있는 종류의 방사선 환경에서 기능하도록 구성된다. 예를 들어, 스위칭 디바이스는 측정이 수행될 환경에서의 경우일 수도 있는 방사선 복사의 강도에 민감하지 않는 릴레이로 이루어질 수 있다. 스위칭 유닛 (상기 언급한 제 2 케이블로 인해) 은 특성이 측정될 컴포넌트 (예를 들어, 연료봉) 로부터 특정 거리에 위치될 수 있다. 또한, 케이싱은 방사선 복사에 대해 보호하는 재료로 이루어질 수 있다. 케이싱은 예를 들어, 이러한 특정 보호를 제공하는 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 릴레이는 임피던스에 어떤 상당한 기여도 제공하지 않는 고품질이다.
시스템의 또 다른 실시형태에 따르면, 이 시스템은, 이전에 언급한 측정 프로브가 스위칭 유닛에 접속됨과 동시에 스위칭 유닛에 접속되도록 구성된 다른 측정 프로브를 포함한다. 다른 측정 프로브를 가짐으로써, 예를 들어, 특성이 측정될 컴포넌트 자체에 이전에 언급한 측정 프로브가 배치됨과 동시에 이러한 다른 측정 프로브가 교정 오브젝트에 배치되는 것이 가능하다. 이에 의해, 해당 컴포넌트의 특성을 결정하기 위한 비교 측정을 수행하는 것이 가능하다.
본 발명은 또한, 상술한 실시형태 중 어느 하나에 따른 시스템의 이용에 관한 것이다. 그것에 의해, 시스템은 측정이 수행되는 상기 컴포넌트가 원자로용 연료봉인 방식에서 이용된다. 따라서, 바람직하게는, 본 발명에 따른 시스템은 연료봉 형태의 컴포넌트에 대한 측정을 위해 이용된다. 연료봉은 핵 연료를 함유하는 클래딩 튜브로 구성된다. 따라서, 이 문헌에서, 측정이 연료봉에 대해 수행될 때, 바람직하게는, 측정이 핵 연료를 둘러싸고 있는 클래딩 튜브에 대해 수행된다는 것을 의미한다.
시스템의 일 이용에 따르면, 연료봉에 대한 적어도 하나의 층의 두께 측정이 수행된다. 따라서, 시스템의 적합한 이용은 층 두께, 예를 들어, 연료봉에 대한 (핵 연료를 둘러싸고 있는 클래딩 튜브에 대한) 산화물 층의 두께를 측정하는 것이다.
시스템의 또 다른 이용에 따르면, 측정은 연료봉에서의 수소화물 함유량에 대해 수행된다. 이전에 언급한 바와 같이, 이 시스템은 또한 연료봉에서의 (핵 연료를 둘러싸고 있는 클래딩 튜브에서의) 수소화물 함유량을 측정하기 위해 이용될 수 있다.
시스템의 또 다른 이용에 따르면, 측정은 연료봉이 워터풀 (water pool) 에 위치될 때 수행된다. 일반적으로, 핵 연료 플랜트는 연료봉을 갖는 연료 어셈블리가 저장될 수 있는 워터풀을 갖는다. 이 시스템은 이러한 워터풀에서의 측정을 위해 적합하게 이용된다. 이 측정은 적합하게는 5 m 보다 큰 물의 깊이에서 수행될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명에 따른 시스템의 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 도 1 에 따른 시스템의 일부의 더욱 상세한 도면을 개략적으로 도시한다. 특히, 도 2 는 본 발명에 따른 시스템의 일부를 형성하는 스위칭 유닛의 일부를 형성할 수 있는 것을 개략적으로 도시한다.
발명의 실시형태의 설명
따라서, 본 발명에 따른 시스템의 실시형태는 도 1 및 2 로부터 개략적으로 명백하다. 이 도면들은, 원자로용 컴포넌트 (10) 가 물 (12) 에 위치될 때, 그 원자로용 컴포넌트 (10) 에 대한 와전류 측정을 수행하는데 적합한 시스템을 도시한다. 이 컴포넌트 (10) 는 예를 들어, 원자력 원자로용 연료봉일 수 있다. 물 (12) 은 이러한 연료봉 (10) 이 저장될 수 있는 워터풀을 구성할 수 있다. 물 표면 (13) 이 도 1 에 파선으로 도시되어 있다. 워터풀은 상당한 깊이를 가질 수 있다. 적합하게는, 측정은 5 m 보다 큰 깊이에서 수행된다.
전체 시스템은, 이러한 컴포넌트 (10) 에 대한 유도 와전류 측정 방법의 도움으로 측정을 수행하도록 적합하게 배치된다. 예를 들어, 이러한 컴포넌트 (10) 상에 존재할 수 있는 산화물 층 및/또는 침전물 층의 두께는 본 발명에 따른 시스템으로 측정될 수 있다. 또한, 다른 측정, 예를 들어, 연료봉 (10) 에서의 수소화물 함유량을 측정하기 위해 이 시스템을 이용할 수 있다. 이 측정은 측정 프로브 (16) 를 컴포넌트 (10) 의 인접한 근처로 이동시킴으로써 수행된다. 이 측정 프로브 (16) 는 적합하게는, 교류 전자기장이 생성되게 하는 적어도 하나의 코일 (18) 을 포함한다. 교류 전자기장은 컴포넌트 (10) 로 관통한다. 그에 의해, 그 생성된 교류 전자기장에 반작용하는 와전류가 컴포넌트 (10) 에 생성된다. 시스템은 이 측정 프로브 (16) 의 도움으로, 그 생성된 교류 전자기장에 대한, 와전류에 의해 초래되는 응답을 측정하도록 배치된다. 그에 의해, 시스템은 컴포넌트 (10) 에 대해 측정될 해당 특성의 계산을 수행하도록 배치된다. 측정 절차 자체는 예를 들어, 상기 인용한 US 특허들에 기재된 방식으로 수행된다. 바람직하게는, 상이한 주파수의 교류 전자기장이 측정 동안 생성된다. 계산 모델은 상기 인용한 문헌들에 기재된 바와 유사한 반복 프로세스를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들 문헌에 기재된 계산 프로세스에 한정되지 않는다.
측정 프로브 (16) 는 특히, 제 1 케이블 (21) 의 도움으로 제어 유닛 (14) 에 접속된다. 제 1 케이블 (21) 은 예를 들어, 15 m 길이일 수도 있다.
측정 프로브 (16) 에 배치된 코일 (18) 은 예를 들어, 상기 인용한 문헌 US 6,541,964 호에 기재된 종류일 수도 있다.
시스템은 물 (12) 의 외부 공간에서 측정 프로브 (16) 로부터 떨어져 위치되는 제어 유닛 (14) 을 포함한다. 측정은 이 제어 유닛 (14) 을 통해 제어된다. 이 제어 유닛 (14) 은 컴퓨터 (51), 온도 측정 유닛 (53), 릴레이 구동 유닛 (55) 및 임피던스 분석기 (57) 를 포함할 수 있다. 이 유닛들 (53, 55 및 57) 은 적합하게는 컴퓨터 (51) 와 접속된다.
임피던스 분석기 (57) 는 예를 들어, HP 4294 A 형 일 수 있다. 임피던스 분석기 (57) 는 임피던스 프로브 (59) 를 통해 제 1 케이블 (21) 에 접속될 수 있다. 임피던스 프로브 (59) 는 예를 들어, HP 42941 A 형 일 수 있다.
제 1 케이블 (21) 은 적합하게는 동축 케이블이다. 제 1 케이블 (21) 은 스위칭 유닛 (25) 에 접속된다. 스위칭 유닛 (25) 은 또한 제 2 케이블 (22) 의 제 1 단부 (22a) 에 접속된다. 제 2 케이블 (22) 의 제 2 단부 (22b) 는 측정 프로브 (16) 에 접속된다. 측정 프로브 (16) 는 측정 프로브 홀더 (39) 에 배치된다. 측정 프로브 홀더 (39) 는 제어 유닛 (14) 과 접속되어 배치될 수 있는 원격 제어 수단 (43) 으로부터 원격 제어될 수 있다. 가능하게는, 원격 제어 수단 (43) 은 컴퓨터 (51) 에 접속될 수 있다. 따라서, 측정 프로브 홀더 (39) 의 도움으로, 측정 프로브 (16) 는 측정될 컴포넌트 (10) 로 및 그 컴포넌트 (10) 로부터 이동될 수 있다. 그 이동은 적합하게는, 카메라 (도면에 미도시) 의 도움으로 관리될 수 있다.
시스템은 또한, 하나 이상의 교정 오브젝트 (41) 를 포함한다. 이들 교정 오브젝트 (41) 는 연료봉에 대한 클래딩 튜브의 짧은 부분을 구성할 수 있다. 이 교정 오브젝트 (41) 는 기지의 특성 (예를 들어, 교정 오브젝트상에 배치된 기지의 층 두께 및/또는 기지의 수소화물 함유량) 을 갖는다. 이 교정 오브젝트 (41) 는 측정 프로브 홀더 (39) 근처에 배치된다. 따라서, 이 측정 프로브 홀더 (39) 는 측정 프로브 (16) 를 하나 이상의 교정 오브젝트 (41) 로 이동시키기 위해 원격 제어 수단 (43) 으로부터 원격 제어될 수 있다. 물론, 그 후에, 이 측정 프로브 (16) 는 컴포넌트 (10) 로 역으로 이동될 수 있다.
제 2 케이블 (22) 은 예를 들어, 0.8 m 길이이다. 제 2 케이블 (22) 은 적합하게는, 연료봉 (10) 근처의 경우인 방사선 환경에서 사용될 수 있도록 구성된다.
시스템은 실제 측정이 수행되는 위치 근처에 위치되는 온도 센서 (45) 를 포함한다. 이 온도 센서 (45) 는 온도 측정 유닛 (53) 과 접속된다. 따라서, 온도 센서 (45) 는 제어 유닛 (14) 과 통신한다.
스위칭 유닛 (25) 은 케이싱 (35) 내부에 물을 통과시키지 않도록 구성되는 케이싱 (35) 을 갖는다. 케이싱 (35) 은 예를 들어, 케이싱 내부의 부품을 방사선 복사로부터 또한 보호하는 알루미늄 또는 또 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 시스템에는 또한, 케이싱 (35) 내부로 공기를 전도하여 케이싱 (35) 내의 과압력을 초래하는 수단 (37) (예를 들어, 공기 펌프를 포함) 이 설비될 수 있 다. 이것은, 물이 케이싱 (35) 의 내부로 관통하는 것을 방지한다는 사실에 도달한다. 따라서, 케이싱 (35) 내의 부품은 건조상태로 유지된다.
케이싱 (35) 내에, 스위칭 디바이스 (27) 가 존재한다. 이 스위칭 디바이스 (27) 는 릴레이로 구성될 수 있다. 이 스위칭 디바이스 (27) 는 상이한 스위칭 상태를 가질 수 있다. 상이한 스위칭 가능성은 도 2에 파선으로 개략적으로 표시된다. 스위칭 디바이스 (27) 는 릴레이 구동 유닛 (55) 으로부터 원격 제어될 수 있다. 이 스위칭 디바이스 (27) 는 예를 들어, 케이블 (56) 을 통해 릴레이 구동 유닛 (55) 에 접속된다. 따라서, 케이블 (56) 은 스위칭 디바이스 (27) 로의 전류를 제어하기 위한 케이블이다.
제 1 스위칭 상태에서, 스위칭 디바이스 (27) 는 제 1 케이블 (21) 이 스위칭 유닛 (25) 을 통해, 제 2 케이블 (22) 과 접속되어 측정 프로브 (16) 와 접속되도록 배치된다. 제 2 스위칭 상태에서, 제 1 케이블 (21) 은 제 2 케이블 (22) 과 접속되지 않지만 대신에 제 3 케이블 (23) 과 접속되며, 이러한 제 3 케이블 (23) 을 통해 제 1 기지의 부하 (31) 와 접속된다. 이러한 기지의 부하 (31) 는 50 Ω 의 임피던스 값을 가질 수 있다. 케이블들 (21, 22 및 23) 은 적합하게는, 적어도 2개의 전기 컨덕터를 포함한다. 따라서, 제 2 상태에서, 이들 2개의 컨덕터는 제 1 부하 (31) 를 통해 서로 접속된다.
제 3 상태에서, 스위칭 디바이스 (27) 는, 제 1 케이블 (21) 이 제 3 케이블 (23) 을 통해 제 2 기지의 부하 (32) 에 접속되도록 배치된다. 제 2 기지의 "부하" (32) 는 예를 들어, 단락 회로를 구성할 수 있어서, 임피던스 값 0 Ω 을 갖 는다.
제 4 상태에서, 스위칭 디바이스 (27) 는, 제 1 케이블 (21) 이 제 3 케이블 (23) 을 통해 제 3 기지의 부하 (33) 에 접속되도록 배치된다. 제 3 기지의 부하 (33) 는 무한 임피던스 값을 적절하게 갖고, 즉, 케이블에서의 2개의 컨덕터는 서로 접속되지 않는다 (개방 조건).
제 3 케이블 (23) 은 제 2 케이블 (22) 에 대해서와 동일한 특성 및 길이 (l) 를 적절하게 갖는다. 그에 의해, 기지의 부하 (31, 32 및 33) 에 의한 교정 측정 동안, 추후 실제 측정 동안 사용될 제 2 케이블 (22) 의 특성이 고려된다.
따라서, 스위칭 유닛 (25) 의 도움으로, 교정이 기지의 부하 (31, 32, 33) 의 도움으로 수행될 수 있다. 이러한 교정은 추후 컴포넌트 (10) 에 대한 실제 측정 동안 가질 동일한 위치에 배치된 스위칭 유닛 (25) 으로 수행될 수 있다. 이것은, 또한, 교정 측정 동안, 컴포넌트 (10) 에 대한 나중의 측정 동안 배치되는 바와 동일한 방식으로 긴 제 1 케이블 (21) 이 배치된다는 것을 의미한다. 따라서, 교정 측정 동안, 측정에 대한 제 1 케이블 (21) 의 영향이 고려된다. 또한, 제 3 케이블 (23) 이 제 2 케이블 (22) 과 동일한 특성을 갖는다는 사실로 인해, 제 2 케이블 (22) 의 특성이 고려된다. 따라서, 본 발명에 의해, 매우 정확한 교정의 수행될 수 있다. 이 교정은, 컴포넌트 (10) 에 대한 측정이 복수의 주파수에서 행해질 때 대응하는 방식으로 복수의 주파수에서 적절하게 수행된다. 따라서, 이 교정을 통해, 측정 결과에 대한 제 1 케이블 및 (제 3 케이블의 도움으로) 제 2 케이블의 영향을 제거할 수 있다. 다시 말해서, 측정 프로 브의 임피던스를 분리할 수 있다.
기지의 부하 (31, 32 및 33) 의 도움으로 수행된 교정에 부가하여, 교정 오브젝트 (41) 에 대한 교정 측정이 또한 수행될 수 있다. 원격 제어 수단 (43) 및 릴레이 구동 유닛 (55) 으로 인해, 이러한 전체 교정 절차가 원격으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 임피던스 프로브 (59) 및 코일 (18) 의 특성 자체에 관하여 추가의 교정이 수행될 수 있다. 그러나, 이들 교정은 이 문헌에서 설명하지 않는다.
상술한 온도 센서 (45) 에 대한 보충 또한 대안으로서, 시스템은 물 (12) 외부에 위치되는 저항 측정기 (63) 를 포함할 수 있다. 이 저항 측정기 (63) 는 직류 저항의 측정을 수행하도록 구성된다. 이 저항 측정기 (63) 는 제 1 케이블 (21) 의 제 2 단부가 스위칭 유닛 (25) 에 접속될 때와 동시에 제 1 케이블의 일 단부와 접속되도록 구성된다. 이 시스템은 예를 들어, 제 1 케이블 (21) 의 일 단부가 저항 측정기 (63) 또는 임피던스 프로브 (59) 에 교대로 접속될 수 있도록 배치될 수 있다. 이러한 스위칭은 릴레이 유닛 (65) 의 도움으로 발생할 수 있다. 릴레이 유닛 (65) 을 이용한 스위칭은 예를 들어, 릴레이 구동 유닛 (55) 의 도움으로 제어될 수 있다. 저항 측정기 (63) 는 또한, 제어 유닛 (14) 과 접속될 수 있다.
저항 측정기 (63) 는 코일 (18) 을 포함하는 측정 프로브 (16) 에서 온도를 간접 측정하기 위해 사용될 수 있다. 측정 프로브 (16) 의 (특히, 코일 (18) 의) 저항은 온도 의존형이며, 그에 의해, 측정 프로브 (16) 의 저항을 측정함으로 써 온도를 측정할 수 있다. 저항 측정기 (63) 의 도움으로, 측정 프로브 (16) 의 저항의 직류 측정은 그것의 인덕턴스 및 커패시턴스로부터의 영향을 제거한다.
측정 프로브 (16) 의 저항은, 저항이 제 1 케이블 (21) 및 제 2 케이블 (22) 을 통해 저항 측정기 (63) 에 접속된 측정 프로브 (16) 로 측정될 때 획득되는 총 저항으로부터 제 1 케이블 (21) 및 제 2 케이블 (22) 의 저항을 감산함으로써 분리될 수 있다.
(측정 프로브 (16) 에 접속되지 않는다면) 제 1 케이블 (21) 및 제 2 케이블 (22) 로부터의 결합된 저항은, 스위칭 디바이스 (27) 가 상기 제 3 상태를 갖는다는 점에서 저항 측정기 (63) 의 도움으로 측정될 수 있다. 이러한 상태에서, 제 1 케이블 (21) 은 제 2 기지의 "부하" (32) 와 접속된 (제 2 케이블 (22) 에 대응하는) 제 3 케이블 (23) 을 통한다 (즉, 단락 회로).
따라서, 저항 측정기의 도움으로, 측정 프로브 (16) 에서의 경우인 온도의 간접 측정을 위한 방법이 획득될 수 있다. 와전류 측정 동안 정확한 측정 결과를 획득하기 위해서는 온도를 아는 것이 중요할 수 있다.
도 2 는 또한, 시스템이 제 2 케이블 (22) 과 동일한 특성 및 길이를 갖는 케이블 (61) 을 통해 스위칭 유닛 (25) 에 접속되는 추가의 측정 프로브 (47) 를 포함한다는 것을 도시한다. 추가의 측정 프로브 (47) 는, 이전에 언급한 측정 프로브 (16) 가 스위칭 유닛 (25) 에 접속되는 것과 동시에 스위칭 유닛 (25) 에 접속될 수 있다. 스위칭 디바이스 (27) 에 의해, 측정 프로브 (16 및 47) 사이의 스위칭을 제어할 수 있다. 측정 프로브 (47) 는 예를 들어, 측정 프로브 (16) 가 컴포넌트 (10) 자체에 배치되는 것과 동시에 교정 오브젝트 (41) 에 배치될 수 있다. 또한, 시스템이 측정 브리지 (미도시) 를 포함하여, 측정 프로브 (16) 및 추가의 측정 프로브 (47) 가 측정 브리지를 통해 동시에 접속됨으로써, 추가의 측정 프로브 (47) 가 교정 오브젝트 (41) 에 대해 측정하는 것과 동시에 측정 프로브 (16) 가 컴포넌트 (10) 에 대해 측정하는 직접적인 비교 측정이 수행될 수 있다는 것을 생각할 수 있다.
스위칭 유닛 (25) 및 그 안에 포함된 부품 (23, 27, 31, 32, 33) 은, 예를 들어, 연료봉 (10) 에 대한 측정이 수행되는 경우일 수 있는 방사선 환경에서 기능하도록 구성된다. 또한, 스위칭 디바이스 (27) 에 포함된 부품들은 적절하게는, 이들이 임피던스에 상당히 기여하지 않도록 되어 있다.
도 2에서, 제 2 케이블 (22) 의 제 1 단부 (22a) 가 케이싱 (35) 에서 스위칭 유닛 (25) 에 접속된다는 것이 도시되어 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 제 2 케이블 (22) 이 케이싱 (35) 을 통해 진입하여, 제 2 케이블 (22) 의 제 1 단부 (22a) 가 케이싱 (35) 내에 위치되는 스위칭 디바이스 (릴레이; 27) 에 직접 접속되도록 케이싱 (35) 이 리드-스루 (lead-through) 를 갖는 것이 물론 가능하다. 대응하는 방식에서, 제 1 케이블 (21) 및 케이블 (61) 은 또한, 케이싱 (35) 을 통해 연장될 수 있으며, 스위칭 디바이스 (릴레이; 27) 에 직접 접속될 수도 있다. 또한, 제 3 케이블 (23) 은 스위칭 디바이스 (릴레이; 27) 에 물론 직접 접속될 수 있다. 물론, 제 3 케이블 (23) 은, 그것의 특성이 제 2 케이블 (22) 의 특성 (및 케이블 (61) 의 특성) 에 대응하는 방식으로 접속되어야 한다.
본 발명에 따르면, 시스템은 예를 들어, 원자로용 연료봉에 대한 층의 두께를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 산화물층 및/또는 침전물층의 두께가 본 발명에 따른 시스템의 도움으로 측정될 수 있다. 또한, 예를 들어, 이러한 연료봉에서의 수소화물 함유량을 측정하는 것이 가능하다. 이 측정은 상기 언급한 바와 같이, 연료봉이 워터풀에 위치될 때 적절하게 수행된다.
본 발명은 설명한 예들에 제한되지 않고, 다음의 청구항의 범위내에서 변경될 수 있다.
Claims (25)
- 원자로용 컴포넌트 (10) 가 물 (12) 에 위치될 때 상기 원자로용 컴포넌트 (10) 에 대한 와전류 측정을 수행하는데 적합하고, 해당 컴포넌트 (10) 를 관통하고 상기 컴포넌트에서 와전류를 생성하는 적어도 하나의 교류 전자기장을 생성함으로써 상기 컴포넌트상에 위치된 적어도 하나의 층의 두께와 같은 상기 컴포넌트 (10) 의 적어도 하나의 특성을 측정하고, 상기 와전류는 상기 생성된 교류 전자기장에 반작용하며, 상기 생성된 교류 전자기장에 대한 응답을 측정하고 해당 특성의 계산을 수행함으로써 해당 특성의 측정을 수행하도록 배치되는 시스템으로서,상기 물 (12) 의 외부에 위치되도록 의도되며 상기 측정을 제어하도록 배치되는 제어 유닛 (14);상기 물 (12) 에서 상기 컴포넌트 (10) 의 인접한 근처로 이동되는데 적합하며, 상기 컴포넌트 (10) 를 관통하는 상기 교류 전자기장이 생성되게 하는 수단 (18), 바람직하게는 적어도 하나의 코일을 포함하는 측정 프로브 (16);상기 제어 유닛 (14) 과 상기 측정 프로브 (16) 사이의 접속의 일부를 적어도 구성하는데 적합하며, 상기 물 (12) 에 적어도 부분적으로 위치되는데 적합한 제 1 케이블 (21) 을 포함하며,상기 물 (12) 에 위치되는데 적합하며, 상기 제 1 케이블 (21) 과 접속되며, 상기 측정 프로브 (16) 와 접속되도록 배치된 스위칭 유닛 (25) 을 또한 포함하고,상기 스위칭 유닛 (25) 은 적어도 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 스위칭 디 바이스 (27) 를 포함하고,상기 제 1 상태에서, 상기 제 1 케이블 (21) 은 상기 측정 프로브 (16) 와 접속되며, 상기 제 2 상태에서, 상기 제 1 케이블 (21) 은 상기 측정 프로브 (16) 와 접속되지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 은 적어도 제 1 기지 (known) 의 부하 (31) 를 포함하며, 상기 제 2 상태에서, 상기 제 1 케이블 (21) 이 상기 제 1 기지의 부하 (31) 와 접속되도록 배치되는, 시스템.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 기지의 부하 (31) 는 기지의 유한 임피던스 값을 갖는, 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 기지의 유한 임피던스 값은 5 Ω 과 1000 Ω 사이인, 시스템.
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 은 제 2 기지의 부하 (32) 를 포함하고,상기 스위칭 디바이스 (27) 는 제 3 상태를 가지며,상기 제 3 상태에서, 상기 제 1 케이블 (21) 은 상기 제 2 기지의 부하 (32) 와 접속되는, 시스템.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 기지의 부하 (32) 는 본질적으로 임피던스 값 0 Ω 을 갖는, 시스템.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 은 제 3 기지의 부하 (33) 를 포함하고,상기 스위칭 디바이스 (27) 는 제 4 상태를 가지며,상기 제 4 상태에서, 상기 제 1 케이블 (21) 은 상기 제 3 기지의 부하 (33) 와 접속되는, 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 3 기지의 부하 (33) 는 본질적으로 무한 임피던스 값을 갖는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,특정 길이 (l) 의 제 2 케이블 (22) 을 포함하고,상기 제 2 케이블 (22) 의 일단 (22a) 이 상기 스위칭 유닛 (25) 에 접속되며, 상기 제 2 케이블 (22) 의 타단 (22b) 이 상기 측정 프로브 (16) 에 접속되며,상기 제 1 상태에서, 상기 제 1 케이블 (21) 은 상기 제 2 케이블 (22) 을 통해 상기 측정 프로브 (16) 와 접속되는, 시스템.
- 제 9 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 은 상기 제 2 케이블 (22) 과 동일하거나, 적어도 본질적으로 동일한 특성을 갖는 제 3 케이블 (23) 을 포함하며,상기 스위칭 디바이스 (27) 는, 상기 제 2 케이블 (22) 대신에 상기 제 3 케이블 (23) 에 상기 제 1 케이블 (21) 이 접속될 수 있도록 배치되는, 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 3 케이블 (23) 은, 정확하게 또는 적어도 대략 상기 길이 (l) 을 갖는, 시스템.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 은, 상기 제 2 상태, 상기 제 3 상태 및 상기 제 4 상태 중 하나, 둘 또는 모두에서, 상기 제 1 케이블 (21) 이 상기 제 3 케이블 (23) 을 통해 상기 기지의 부하 (31, 32, 33) 와 접속되도록 배치되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 은 물을 통과시키지 않도록 구성되는 케이싱 (35) 을 가져서, 상기 케이싱 (35) 내에 배치된 부품들은 상기 스위칭 유닛 (25) 이 물에서 사용될 때 건조한 상태로 유지되는, 시스템.
- 제 13 항에 있어서,상기 시스템이 사용되어 상기 스위칭 유닛 (25) 이 물 (12) 에 위치될 때, 상기 물이 상기 케이싱 (35) 의 내부로 관통하는 것을 방지하기 위해 상기 케이싱 (35) 내에 과압력 (overpressure) 을 야기하는 가스, 바람직하게는 공기를 상기 케이싱 (35) 내에 도입하는 수단 (37) 과 배치되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,측정될 상기 컴포넌트 (10) 로 및 상기 컴포넌트 (10) 로부터 상기 측정 프로브 (16) 를 이동시킬 수 있도록 배치되는 측정 프로브 홀더 (39) 를 포함하는, 시스템.
- 제 15 항에 있어서,상기 측정 프로브 홀더 (39) 근처에 위치된 기지의 특성을 갖는 하나 이상의 교정 (calibration) 오브젝트 (41) 를 포함하며,상기 측정 프로브 홀더 (39) 는 교정 측정을 가능하게 하기 위해 상기 하나 이상의 교정 오브젝트 (41) 로 상기 측정 프로브 (16) 를 이동시킬 수 있도록 배치되는, 시스템.
- 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,상기 측정 프로브 홀더 (39) 의 이동의 원격 제어를 가능하게 하도록 배치된 원격 제어 수단 (43) 을 포함하는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 또는 상기 측정 프로브 (16) 다음에 또는 근처에 위치되며, 상기 제어 유닛 (14) 과 통신하는 온도 센서 (45) 를 포함하는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 물 (12) 의 외부에 위치되도록 의도되며, 직류 저항의 측정을 수행하도록 구성된 저항 측정기 (63) 를 포함하며,상기 저항 측정기는 상기 제 1 케이블 (21) 의 제 2 단부가 상기 스위칭 유닛 (25) 에 접속되는 것과 동시에 상기 제 1 케이블 (21) 의 제 1 단부와 접속되도록 구성되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위칭 유닛 (25) 및 그것의 일부를 형성하는 부품들은, 상기 원자로용 컴포넌트 (10) 에 대한 물에서의 측정 동안의 경우일 수 있는 종류의 방사선 환경에서 기능하도록 구성되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 측정 프로브 (16) 가 상기 스위칭 유닛 (25) 에 접속되는 것과 동시에 상기 스위칭 유닛 (25) 과 접속되도록 구성된 추가의 측정 프로브 (47) 를 포함하는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,측정이 수행되는 상기 컴포넌트 (10) 는 원자로용 연료봉인, 시스템.
- 제 22 항에 있어서,상기 연료봉 (10) 상의 적어도 하나의 층의 두께의 측정이 수행되는, 시스템.
- 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,상기 측정이 상기 연료봉 (10) 에서의 수소화물 함유량에 대해 수행되는, 시스템.
- 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 연료봉이 워터풀 (water pool) 에 위치될 때, 상기 측정이 수행되는, 시스템.
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