KR20100032669A - Acoustic leak detector for fuel channels in heavy water reactor - Google Patents

Acoustic leak detector for fuel channels in heavy water reactor

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KR20100032669A
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Abstract

PURPOSE: An acoustic leakage detector is provided to simultaneously measure an acoustic signal inside and outside a fuel channel closure plug by using a piezoelectricity acoustic sensor and a microphone acoustic sensor. CONSTITUTION: A signal collection part is touched with the end part of a fuel channel closure plug. The signal collection part comprises a high frequency acoustic sensor(500), a low-frequency acoustic horn(502), and a low frequency acoustic sensor(504). The low frequency acoustic sensor is combined in the low-frequency acoustic horn. A driving part(600) makes the signal collection part to be contact with the end part of the fuel channel closure plug. A connecting part couples the leak detector in the rod of the head unit of the fuel switch of the fuel channel. A signal processing unit processes a signal collected by the signal collection part.

Description

중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치{Acoustic Leak Detector for Fuel Channels in Heavy Water Reactor}Acoustic Leak Detector for Fuel Channels in Heavy Water Reactor

본 발명은 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치에 관한 것으로, 특히, 단일의 신호 수집장치에 내장시킨 압전형 음향센서와 마이크로폰형 음향센서를 이용하여 무인으로 연료관마개 내외부 음향신호를 동시에 측정할 수 있도록 한 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a leak detection device for fuel pipe channel plugs of a heavy water reactor type nuclear power plant. In particular, the piezoelectric sound sensor and the microphone type sound sensor built in a single signal collection device are used to unmanned and uncoiled externally. The present invention relates to a fuel pipe channel plug leak detection device for a heavy water reactor type nuclear power plant that can be simultaneously measured.

중수로형 원전에서 사용되고 있는 원자로 채널의 연료관 마개(Channel Closure Plug)는 종단부(End Fitting)의 밀봉(Sealing), 중수 누설방지 및 연료 재장전을 위한 통로 제공 기능을 가지고 있다. 또한 금속형 밀봉환(Seal Insert Ring)과 연료관 마개 디스크(Channel Closure)로 밀봉 구조를 형성하고 있으며 380개 연료관 종단부에 모두 설치되어 연료 교체시 이들 연료관 마개를 주기적으로 제거 및 재설치하고 있다.The channel closure plug of the reactor channel used in the heavy water reactor has the function of sealing the end fitting, preventing the leakage of heavy water, and providing a passage for recharging the fuel. In addition, it forms a sealing structure with a metal insert ring and a channel closure disk. It is installed at all 380 fuel tube ends, and the fuel pipe cap is periodically removed and reinstalled when the fuel is replaced. have.

연료관채널 마개는 제거 및 재설치시 주변 계통으로부터 연료 채널내부로 이물질 유입 및 이로 인한 고온고압에 의한 고형 이물질 압착에 의한 밀봉판의 국부손상, 또는 기계적 밀봉불량 및 부품의 재료열화로 인한 기밀성 문제 등으로 중수 가 누설되고 있으며, 출력 운전 중 중수누설 발생시 각 연료 채널에서의 누설상태에 대한 조기탐지 및 전용감시를 위하여 고감도 검사 기법인 음향방출법(Acoustic Emission Measuring Technique)이 적용되고 있다.When removing and reinstalling the fuel pipe channel plug, local damage to the sealing plate due to inflow of foreign matters from the surrounding system into the fuel channel and compression of solid foreign matters due to high temperature and high pressure, or airtightness problems due to poor mechanical seal and material deterioration of parts Heavy water is leaking, and the acoustic emission measurement technique, which is a high-sensitivity test technique, is applied for the early detection and dedicated monitoring of leakage state in each fuel channel when heavy water leakage occurs during output operation.

도 1은 중수 원자로 구조를 사시도로 나타낸 것으로, 참조부호 100은 중수로를 나타내고 참조부호 101은 연료관 집합체를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연료관 집합체(101)는 예를 들면 308개의 연료관이 수평 구조로 배열되어 압력경계를 이루고 있으며, 연료관 마개는 380개의 핵연료관 종단부에 각각 설치되어 밀봉(Sealing), 중수 누설 방지 및 연료 재장전을 위한 통로 제공 기능을 하는 구조로 되어 있다. 1 is a perspective view of a heavy water reactor structure, where reference numeral 100 denotes a heavy water reactor and reference numeral 101 denotes a fuel pipe assembly. As shown in FIG. 1, the fuel pipe assembly 101 has a pressure boundary, for example, in which 308 fuel pipes are arranged in a horizontal structure, and the fuel pipe stoppers are respectively installed and sealed at 380 nuclear fuel pipe ends. Sealing, heavy water leakage and fuel reloading.

도 1에서 연료관 집합체(101)의 연료관의 상세한 구조가 도 2에 도시되었다. 도 2에서 참조부호 200이 연료관 마개이며, 참조부호 210이 연료관 마개 종단부이다. 도 2에서 연료관 마개(200)의 일예로서의 실제 형태를 도 3에 사진도로 보였다. 도 3에 연료관 마개(200)와 연료관 마개 종단부(201)가 표시되어 있다.In FIG. 1, the detailed structure of the fuel pipe of the fuel pipe assembly 101 is shown in FIG. 2. In FIG. 2, reference numeral 200 is a fuel pipe stopper, and reference numeral 210 is a fuel pipe stopper end. The actual shape as an example of the fuel pipe stopper 200 in FIG. 2 is shown in a photograph in FIG. 3. In FIG. 3, the fuel pipe stopper 200 and the fuel pipe stopper end 201 are shown.

이러한 연료관 마개에 대한 통상적인 검사에는 연료관채널 마개(200)의 종단부(210)에 압전형 음향센서를 접촉하여 고온용 음향센서, 센서 케이블 전치증폭기, 신호케이블 및 신호분석장치를 이용하는 방법을 사용하여, 380개의 핵연료관을 하나씩 음향신호를 취득함으로써 전체 연료관채널 마 개에 대한 누설검사를 완료하게 된다. 이에 대한 보다 상세한 정보는 예를 들면, O.A. Kupcis, "Nondestructive Inspection of Pressure Tubes at the Pickering Nuclear Generating Station" 3rd Conference on Periodic Inspection of Pressurized Components, I. Mech. E., London, pp. 19~25, 1976. 의 논문에서 찾아볼 수 있다.In the conventional inspection of the fuel pipe plug, a piezoelectric acoustic sensor is brought into contact with the end portion 210 of the fuel pipe channel plug 200 to use a high temperature acoustic sensor, a sensor cable preamplifier, a signal cable, and a signal analysis device. By using this method, the 380 fuel pipes are acquired one by one to complete the leakage test of the entire fuel pipe channel plug. More detailed information on this can be found in, for example, O.A. Kupcis, "Nondestructive Inspection of Pressure Tubes at the Pickering Nuclear Generating Station" 3rd Conference on Periodic Inspection of Pressurized Components, I. Mech. E., London, pp. 19-25, 1976.

이러한 기존의 검사방법은 수동으로 신호취득이 이루어짐으로써 접촉 매질(Couplant) 사용 및 측정장비 이동 등에 검사시간이 많이 소요되며 검사자가 음향센서를 연료관 마개에 직접 부착시켜 신호를 취득함으로써 검사자에 따라 음향센서 접촉력(Coupling Force) 차이로 인하여 균일한 신호취득이 곤란하다. 또한 검사환경이 고온 및 방사선구역이기 때문에 검사가 신속해야 하지만 충분하지 못한 검사시간 때문에 정밀한 검사를 수행할 수 없는 단점을 가지고 있다.This conventional inspection method takes a lot of inspection time such as using a contact medium (Couplant) and moving the measuring equipment by manually acquiring the signal, and the inspector attaches an acoustic sensor directly to the fuel pipe plug to acquire a signal, thereby acquiring sound according to the inspector. Uniform signal acquisition is difficult due to differences in sensor coupling forces. In addition, because the test environment is a high temperature and radiation zone, the test must be fast, but it is disadvantageous that precise test cannot be performed due to insufficient test time.

본 발명이 목적은 중수로형 원자력발전소의 연료관마개 내부에서 누설되는 냉각재인 중수 누설을 검사하는데 있어서 검사하고자 하는 연료관마개 끝단(종단부)에 음향센서를 수동으로 직접 접촉하여 검사하는 방식대신에, 연료관마개의 끝단에 본 발명의 장치를, 핵연료를 꺼내고 집어넣는 원격조정장치인 연료교환기의 헤드부에 부착하여 전체 헤드 연료관마개(예를 들면 380개)를 자동으로 검사할 수 있는 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention, instead of the method of directly contacting the acoustic sensor to the end (end) of the fuel pipe plug to be examined in the inspection of heavy water leakage, which is a coolant leaking inside the fuel pipe plug of the heavy water reactor type nuclear power plant. A heavy water reactor capable of automatically inspecting the entire head fuel pipe plug (for example, 380) by attaching the device of the present invention to the end of the fuel pipe plug and attaching the device of the present invention to the head of the fuel exchanger, a remote control device for taking out and inserting nuclear fuel. It is to provide a leak detection device for fuel pipe channel plug of a nuclear power plant.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 중수로형 원자력발전소의, 일측에 종단부를 구비한 연료관채널 마개 누설탐지 장치가 제공된다. 이 장치는 상기 종단부에 접촉되게 한 신호 수집부; 상기 신호 수집부를 상기 종단부에 접촉되게 구동하는 구동부; 상기 연료관채널 마개 누설탐지 장치를 해당 연료관채널의 연료교환기 헤드부의 봉에 체결하기 위한 체결부; 및 상기 신호수집부에서 수집된 신호를 처리하기 위한 신호처리부를 포함하고; 상기 신호 수집부는 상기 종단부에 접촉하는 접촉부, 고주파 음향센서, 저주파 음향수집 나팔, 상기 저주파 음향수집 나팔에 결합되어 상기 신호처리부에 신호를 제공하는 저주파 음향센서를 포함할 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, according to the present invention, there is provided a fuel pipe channel plug leak detection device having a terminal at one side of a heavy water reactor type nuclear power plant. The apparatus includes a signal collection portion brought into contact with the termination; A driving unit driving the signal collecting unit to be in contact with the termination unit; A fastening part for fastening the fuel pipe channel plug leakage detecting device to a rod of a fuel exchanger head of the fuel pipe channel; And a signal processor for processing the signal collected by the signal collector; The signal collecting unit may include a contact unit contacting the end portion, a high frequency acoustic sensor, a low frequency sound collecting trumpet, and a low frequency sound sensor coupled to the low frequency sound collecting trumpet to provide a signal to the signal processing unit.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 고주파 음향센서는 압전형(Piezoelectric Type) 음향센서이며, 상기 저주파 음향센서는 마이크로폰형(Microphone Type) 음향 센서일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high frequency acoustic sensor may be a piezoelectric type acoustic sensor, and the low frequency acoustic sensor may be a microphone type acoustic sensor.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 신호 수집부의 상기 종단부에 접촉하는 접촉부는 황동판이 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the contact portion in contact with the end portion of the signal collecting unit may be a brass plate.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 체결부는 클램프에 의해 연료교환기 헤드부의 봉에 결합되도록 한다.According to one embodiment of the invention, the fastening portion is coupled to the rod of the fuel exchanger head by a clamp.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 저주파 음향센서는 구동부 내에 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the low frequency acoustic sensor may be disposed in the driving unit.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 체결부는 상기 구동부에 고정되게 결합될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fastening part may be fixedly coupled to the driving part.

본 발명에 따라, 검사자가 압전형 음향센서만을 연료관채널 끝단 연료관마개 표면에 직접 부착시켜 내부의 누설상태를 검사하는 기존의 방법에 비하여 발전소 현장에서 사용중인 연료교환기(Fuelling Machine)를 이용하여 전체 연료관을 검사할 수 있어 검사속도에서 신속하며 연료관 마개의 내외부 음향신호를 동시에 정밀도 높게 측정할 수 있으므로 검사자의 방사선 노출을 방지하고 중수 누설사고를 사전에 예방할 수 있다.According to the present invention, the inspector attaches only a piezoelectric acoustic sensor directly to the fuel pipe stopper surface at the end of the fuel pipe channel, and uses a fueling machine in use at a power plant site as compared to the conventional method of inspecting an internal leakage state. The entire fuel pipe can be inspected to be fast at the inspection speed, and to accurately and accurately measure the internal and external acoustic signals of the fuel pipe cap, thereby preventing the radiation exposure of the inspector and preventing the leakage of heavy water in advance.

본 발명은 종래의 연료관채널 마개 누설검사에서 사용되고 있는 검사기법의 단점을 개선하기 위한 방법 및 장치로서, 본 발명의 중수로 연료관 누설탐지 음향측정장치를 적용할 경우 연료관채널 마개 내외부에서 발생되는 음향신호를 연료교환기와 결합시키는 하나의 장치를 이용함으로써 전체 연료관을 편리하게 검사할 수 있어 검사속도에서 신속하며 연료관채널 마개의 내외부 음향신호를 동시에 측정할 수 있어 정밀도가 높은 검사를 가능하게 한다.The present invention is a method and apparatus for improving the shortcomings of the inspection techniques used in the conventional fuel pipe channel plug leak test, when the fuel channel leak detection acoustic measurement device of the present invention is generated inside and outside the fuel pipe channel plug By using one device that combines the acoustic signal with the fuel exchanger, the entire fuel pipe can be inspected conveniently, so it is quick at the inspection speed, and the internal and external acoustic signal of the fuel pipe channel plug can be measured simultaneously, enabling high precision inspection. do.

또한 검사자가 고온 및 방사선구역의 작업환경에 노출되지 않아 안전할 뿐만 아니라 운전중에도 검사를 수행할 수 있으며 접촉매질(Couplant)이 필요 없이 음향 수신효율을 높일수 있는 재료를 이용하여 연료관채널 마개에 접촉함으로써 측정 신호의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있으므로 연료관채널 마개 누설검사에 적용할 수 있는 매우 유용한 기술이다.In addition, the inspector is not exposed to the working environment of high temperature and radiation zone, and it is not only safe, but also can be inspected during operation, and it contacts the fuel pipe channel plug by using material which can improve the sound reception efficiency without the need of a contact medium. As a result, the accuracy and reliability of the measurement signal can be improved, which is a very useful technique that can be applied to fuel channel channel plug leakage inspection.

종래에는 작업자가 직접 연료교환기 또는 종래의 음향진단장치를 이용하여 380개를 하나씩 검사를 함으로써 개당 약 10분 이상이 소요되어, 이로인해 작업자가 방사선 피폭을 받을 수 있으며, 380개중 380개째 검사하여 누설채널을 발견할 경우 총 3800분의 시간이 소요될 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 기존 발전소에서 사용중인 연료교환기에 부착하여 무인으로 빠른 시간에 380개 채널을 이를테면 스캐닝 형태로, 예를 들면 좌우 및 상하고 이동하면서 빠른 시간에 진단할 수 있게 됨으로써 종래의 기술보다 효율적인 잇점을 제공한다.Conventionally, the operator inspects 380 units one by one using a fuel exchanger or a conventional acoustic diagnosis device, and it takes about 10 minutes or more, which causes the operator to receive radiation exposure. Discovering a channel may take a total of 3800 minutes. However, according to the present invention, by attaching to the fuel exchanger used in the existing power plant, it is possible to diagnose 380 channels in an unattended time, for example, in a scanning form, for example, in the form of scanning left and right, up and down and in a short time. It provides more efficient benefits.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 4를 참조하면, 발명의 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치를, 핵연료를 꺼내고 집어넣는 원격조정장치인 연료교환기의 헤드부(607)에 부착하여 탐지를 수행하는 상태가 도시되었다. 그러나, 본 발명은 이러 한 특정의 형태로 본 발명이 제한되는 것은 아니며, 요망되는 설계에 따라 본 발명의 범위 내에서 당업자는 용이하게 변경할 수 있고 이들은 본 발명 범위 내에 속한다.First, referring to Figure 4, the state of performing the detection by attaching the fuel pipe channel plug leak detection device of the heavy water reactor-type nuclear power plant of the invention to the head portion 607 of the fuel exchanger which is a remote control device for taking out and inserting nuclear fuel. Has been shown. However, the present invention is not limited to this specific form and the present invention can be easily changed by those skilled in the art within the scope of the present invention according to the desired design and they are within the scope of the present invention.

후술하는 바와 같이, 본 발명은 중수로 원자력발전소의 연료관채널 마개의 누설 유무를 검사하기 위해, 연료관 마개 내부에서 중수가 누설될 때 발생되는 고주파 음향인 탄성파(Elastic Wave) 및 외부로 전달되는 저주파 음향신호(Acoustic Signal)를 연료관 채널 끝단(End Fitting)에서 한 개의 신호 수집장치에 내장된 압전형(Piezoelectric Type) 음향센서와 마이크로폰형(Microphone Type) 음향센서를 이용하여 연료관마개 내외부 음향신호를 동시에 측정할 수 있도록 발명된 장치이다.As will be described later, the present invention is to check the leakage of the fuel pipe channel plug of the heavy water reactor nuclear power plant, the elastic wave (Elastic Wave) which is a high frequency sound generated when heavy water leaks inside the fuel pipe plug and low frequency transmitted to the outside Sound signal inside and outside the fuel pipe plug using Piezoelectric type sound sensor and Microphone type sound sensor built in one signal collector at the end of fuel channel. It is a device invented to measure simultaneously.

검사자가 압전형 음향센서만을 연료관 채널 마개 표면에 직접 부착시켜 내부의 누설상태를 검사하는 기존의 방법에 비하여, 연료교환기를 이용하여 전체 연료관을 검사할 수 있어 검사속도에서 신속하며 연료관 채널 마개의 내외부 음향신호를 동시에 측정할 수 있어 정밀도가 높은 검사를 할 수 있다.Compared to the existing method of inspecting the internal leakage state by the inspector attaching only a piezoelectric acoustic sensor directly to the fuel pipe channel plug surface, the inspector can inspect the entire fuel pipe using a fuel exchanger, so it is quick at the inspection speed and provides a fuel pipe channel. The internal and external acoustic signals of the plug can be measured at the same time, enabling high accuracy inspection.

또한 검사자가 고온 및 방사선구역의 작업환경에 노출되지 않아 안전할 뿐만 아니라 운전중에도 검사를 수행할 수 있으며, 음향 수신효율을 높일 수 있는 재료를 이용하여 접촉매질(Couplant)이 필요 없이 연료관채널 마개에 접촉함으로써 측정신호의 정확도 및 신뢰도면에서 크게 향상시킬 수 있도록 하였다.In addition, the inspector is not exposed to the working environment in the high temperature and radiation zone, which is not only safe, but also allows the inspection to be carried out during operation. By contacting the, it is possible to greatly improve the accuracy and reliability of the measurement signal.

이와 같은 본 발명에 따른 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치의 보다 구체적인 구성에 대해 다음에 설명한다.A more detailed configuration of the fuel pipe channel plug leakage detection device of the heavy water reactor-type nuclear power plant according to the present invention will be described below.

본 발명에 따른 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 신호수집부, 구동부(600), 제어 및 전원공급부(700), 신호 증폭 및 해석부(900), 연료교환기 헤드부 봉에 체결하기 위한 체결부로 구성된다. 도 5에 도시한 연료관채널 마개 누설탐지 장치는 도 4에 도시한 것에 대응되는 것으로, 전체가 측면도로 나타낸 것은 아니고 설명을 위해서 일부 구성요소들에 대해서만 내부 구성을 개략적으로 측면도로 도시된 것임에 유의한다.Fuel pipe channel plug leakage detection device of the heavy water reactor-type nuclear power plant according to the present invention, as shown in Figure 5, the signal collector, the driver 600, the control and power supply 700, the signal amplification and analysis unit 900 ), And a fastening part for fastening to the fuel exchanger head rod. The fuel pipe channel plug leak detection apparatus shown in FIG. 5 corresponds to that shown in FIG. 4, and is not shown in side view in its entirety, but is only schematically illustrated in side view for internal configuration of some components. Be careful.

신호수집부는 검사 대상인 연료관채널 마개에 접촉할 수 있는 음향신호 수집장치에 압전형(Piezoelectric Type) 음향센서와 마이크로폰형(Microphone Type) 음향센서 두 가지가 내장된 상태에서 연료관채널 마개의 내외부 음향신호를 동시에 측정할 수 있는 구조로 되어 있다.The signal collector is equipped with two piezoelectric type sensors and a microphone type acoustic sensor in the acoustic signal collecting device that can contact the fuel channel channel plug to be inspected. It has a structure that can measure signals simultaneously.

신호수집부의 주 목적은 연료관채널 마개(200)의 내부 및 외부에서 중수가 누설될 때 발생되는 탄성파(음향방출신호)를 검사환경에 관계없이 하나의 장치로 연료관채널 마개 내외부 신호수집을 동시에 수행할 수 있으며 검사가 신속하며 검사결과의 정밀도를 향상시키도록 하는데 그 목적이 있다. The main purpose of the signal collection unit is to collect the signals inside and outside the fuel pipe channel plug with one device, regardless of the test environment of the acoustic wave (acoustic emission signal) generated when heavy water leaks inside and outside the fuel pipe channel plug 200. Its purpose is to make it possible to perform the inspection quickly and to improve the precision of the inspection result.

본 발명에 따른 중수로 연료관 누설탐지 음향측정장치를 상세히 설명한다.The fuel cell leak detection acoustic measurement apparatus according to the present invention will be described in detail.

신호수집부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서 하우징(400)을 구비하며 이 센서 하우징(400)은 연료관채널의 종단부에 접촉되게 한 것인 접촉부가 구비된다. 이 접촉부는 바람직하게는 황동판(401)으로 구성될 수 있고, 이를 이용함으로써 접촉매질(Couplant)이 필요 없이 신호취득시 음향임피던스를 감소시켜 음향신호의 수신효율을 증가시킬 수 있게 한다.As shown in FIG. 5, the signal collecting unit has a sensor housing 400, which has a contact portion which makes contact with an end of the fuel pipe channel. This contact portion may be preferably composed of a brass plate 401, and by using this, it is possible to increase the reception efficiency of the acoustic signal by reducing the acoustic impedance at the time of signal acquisition without the need for a contact medium.

신호수집부는 접촉부 뒤쪽에 고온 내방사선용 고주파 음향센서(500) 및 이에 연결된 센서 케이블 (501), 저주파 음향수집 나팔(Acoustic Horn)(502) 및 유도관(503), 이 유도관(503)에 연결된 저주파 음향센서(마이크로폰형 음향센서)(504)로 구성되어 신호를 취득하게 된다.The signal collection unit has a high-frequency radiation sensor 500 for high temperature radiation and a sensor cable 501 connected thereto, a low-frequency acoustic horn 502 and an induction pipe 503, and the induction pipe 503 behind the contact portion. A low frequency acoustic sensor (microphone type acoustic sensor) 504 is connected to acquire a signal.

이 저주파 음향수집 나팔에 결합되어 신호처리부에 신호를 제공하는 저주파 음향센서(504)는 신호수집부 내에 구비될 수도 있고, 아니면 도 5에 도시된 바와 같이, 고주파 음향센서(500)의 센서 케이블(501) 및 저주파 음향센서(504)의 유도관(503)을 통해 센싱신호들을 수신하는 신호증폭부(700)에 설치될 수도 있다. 그러나, 이들의 배치는 설계에 따라 선택적인 것임에 유의한다. 도면에서 참조부호 402는 스프링이다.The low frequency acoustic sensor 504 coupled to the low frequency sound collecting trumpet to provide a signal to the signal processing unit may be provided in the signal collecting unit, or as shown in FIG. 5, as shown in FIG. 5, the sensor cable of the high frequency acoustic sensor 500 ( 501 and the low frequency acoustic sensor 504 may be installed in the signal amplifier 700 for receiving the sensing signals through the induction pipe 503. However, note that their arrangement is optional depending on the design. In the figure, reference numeral 402 is a spring.

구동부(600)는 모터 구동력을 이용하여 신호수집부, 즉 황동판(401) 부위를 연료관채널 마개 끝단(End Fitting)(예를 들면 도 3에서 201에)까지 접근 및 접촉, 구체적으로는 약하게 면접촉시키는 역할을 하는 장치이다(예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같은 상태가 되도록). 도 5에서 참조부호 403은 힌지로서 센서 하우징(400)이 구동부(600)에 힌지되게 연결하기 위한 것이다.The driving unit 600 accesses and contacts the signal collection unit, that is, the brass plate 401, to the fuel pipe channel end fitting (for example, in FIG. 3 to 201) by using a motor driving force, specifically, a weak surface. A device that serves to make contact (for example, to be in a state as shown in FIG. 4). In FIG. 5, reference numeral 403 denotes a hinge for connecting the sensor housing 400 to the driving unit 600 in a hinged manner.

구동부(600)는 본 발명의 실시예에 따라, 신호 수집부와 신호취득 및 증폭부 하우징(710)에 결합되게 설계되었다. 이에 대해 보다 상세한 것을 본 발명의 장치에 대해 평면도로 도 6에 도시하였다.The driver 600 is designed to be coupled to the signal collector and the signal acquisition and amplifier housing 710 according to an embodiment of the present invention. More details on this are shown in FIG. 6 in plan view for the device of the invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 평면도로서 도시된, 상부 구동부 아암(Arm)(601), 하부 구동부 아암(Arm)(602), 한 개의 아암 구동 로울러(603), 세 개의 가이드 로 울러(604) 및 아암 지지 볼트(605)로 구성되어 신호수집부를 연료관채널 마개 끝단(End Fitting)까지 접근 및 접촉시키는 역할을 한다. 하부 구동부 아암(Arm)(602) 내부에는 센서 케이블(501)과 음향 유도관(503)이 들어가 있다.As shown in FIG. 6, the upper drive arm Arm 601, the lower drive arm Arm 602, one arm drive roller 603, and three guide rollers 604, shown as a top view. And an arm support bolt 605 to access and contact the signal collection unit to the fuel pipe channel end end. A sensor cable 501 and an acoustic induction pipe 503 enter the lower drive arm 602.

신호취득 및 증폭부 하우징(710)은 후면에 부착된 클램프(606)를 이용하여 연료교환기 헤드부 봉(607)에 체결된다(도 4 참조). 이를 정면도로서 도 7에 도시하였다.The signal acquisition and amplifier housing 710 is fastened to the fuel exchanger head rod 607 using a clamp 606 attached to the rear surface (see FIG. 4). This is shown in FIG. 7 as a front view.

신호취득 및 증폭부 하우징(710) 내 내장된 신호증폭부(700)는 고주파 음향센서(500) 및 저주파 음향센서(마이크로폰형 음향센서)(504)로 취득한 미약한 진폭의 각각의 음향신호를 수 마이크로 수준의 전압을 수 밀리볼트 수준으로 증폭하는 기능을 하며, 증폭된 고주파 음향신호는 고주파 음향신호 케이블(801), 그리고 증폭된 저주파 음향신호는 저주파 음향신호 케이블(802)를 통하여 신호해석부(900)로 각각 신호가 입력된다. The signal amplifier 700 built in the signal acquisition and amplification unit housing 710 receives the respective acoustic signals of weak amplitudes acquired by the high frequency acoustic sensor 500 and the low frequency acoustic sensor (microphone type acoustic sensor) 504. Amplifies the micro-level voltage to a few millivolts level, the amplified high-frequency sound signal is a high frequency sound signal cable 801, and the amplified low frequency sound signal is a low frequency sound signal cable 802 through the signal analysis unit ( Each signal is input to 900.

제어 및 전원공급부(800)는 구동부(600) 및 신호증폭부(700)에 전원을 공급하는 장치이다. 제어 및 전원공급부(800)는 신호증폭부(700)에 직류 12V 전압을 공급하여 음향신호를 증폭하며, 구동부(600)를 전진 또는 후진으로 이동할 수 있도록 교류 220V로 모터를 움직이게 하고, 센서 하우징(400)에 체결되어 있는 리미트 스위치(Limit Switch)(404)에 직류 12V를 공급한다. 리미트 스위치(404)는 스프링(402)으로 체결되어 있는 황동판(401)이 연료관채널 마개 끝단(End Fitting)에 이동하여 접촉한 후 더 이상의 전진구동을 정지하기 위한 것이다.The control and power supply unit 800 is a device for supplying power to the driver 600 and the signal amplifier 700. The control and power supply unit 800 amplifies the sound signal by supplying a direct current 12V voltage to the signal amplifier 700, moves the motor to AC 220V to move the drive unit 600 forward or backward, and the sensor housing ( DC 12V is supplied to the limit switch 404 fastened to 400. The limit switch 404 is for stopping the further driving after the brass plate 401 which is fastened by the spring 402 moves to contact the fuel pipe channel end end.

다음에, 신호해석부(900)에 대해서 첨부한 도면인 도 8을 참조하여 설명한다.Next, the signal analysis unit 900 will be described with reference to FIG.

신호해석부(900)는 신호증폭부(700)로부터 출력되는 신호를 받아, 측정된 음향신호의 음향크기, 전압 및 주파수를 분석하기 위해 제공된다. 신호해석부(900)는 입력된 고주파 및 저주파 음향신호의 음향크기, 전압 및 주파수를 분석하기 위하여 음향신호 데이터 처리 및 디스플레이(Display)하여 신호를 해석하기 위한 것으로서, 그 상세한 구성이 도 8에 도시되었다.The signal analysis unit 900 receives a signal output from the signal amplifier 700 and is provided to analyze the sound size, voltage, and frequency of the measured sound signal. The signal analysis unit 900 is to analyze the signal by processing and displaying the sound signal data in order to analyze the sound size, voltage, and frequency of the input high frequency and low frequency sound signals, the detailed configuration of which is shown in FIG. It became.

고주파 음향센서(500) 및 저주파 음향센서(504)로 취득한 미약한 진폭의 각각의 음향신호는 증폭기(AMP)를 통해 증폭된 후에 증폭된 고주파 음향센서 신호는 RMS 회로(901)에 입력되어 평균전압 처리되고, 증폭된 저주파 음향센서 신호는 또 하나의 RMS 회로(902)에 입력되어 마찬가지로 평균전압 처리된다.After each of the sound signals of the weak amplitude acquired by the high frequency acoustic sensor 500 and the low frequency acoustic sensor 504 is amplified by the amplifier AMP, the amplified high frequency acoustic sensor signal is input to the RMS circuit 901 to obtain an average voltage. The processed, amplified low frequency acoustic sensor signal is input to another RMS circuit 902 and similarly averaged.

각각의 평균전압 처리된 신호들인 고주파 음향신호가 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)(903)에 인가되고, 저주파 음향신호 또한 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)(904)에 입력된다. 이에 따라 디지털 신호로 변환된 저주파 및 고주파 음향신호들은 예를 들면 계산장치(909) 내 포함된 메모리(RAM)(905)에 저장된다. High-frequency acoustic signals, which are respective average voltage processed signals, are applied to an analog-to-digital conversion circuit (ADC) 903 that converts analog signals to digital, and low-frequency acoustic signals also convert analog signals to digital. (ADC) 904 is input. Accordingly, the low frequency and high frequency acoustic signals converted into digital signals are stored in, for example, a memory (RAM) 905 included in the computing device 909.

입력된 음향크기, 전압 및 주파수를 분석이 행해지도록 한 계산장치(909)는 마이크로프로세서(906), RAM(905), 디스플레이(910), USB 인터페이스(907), RS-232 인터페이스(908)를 구비할 수 있는 계산장치이다. 또한 외부 전압신호를 입력하여 디스플레이하기 위해 터미널 블록(Terminal Block)(920)과 데이터 취득보드(DAQ)가 더 구비되어 구성될 수도 있다.The calculation device 909 for analyzing the input sound size, voltage, and frequency is performed by the microprocessor 906, the RAM 905, the display 910, the USB interface 907, and the RS-232 interface 908. It is a calculating device that can be provided. In addition, a terminal block 920 and a data acquisition board DAQ may be further provided to input and display an external voltage signal.

이 계산장치는 취득된 센싱신호들을 처리하여 이를테면 음향신호 레벨, 전압 분석, 고속 프리에 변환(FFT) 분석 등을 행하여 디스플레이(910)에 표시할 수 있다.The calculator may process the acquired sensing signals and display them on the display 910 by performing acoustic signal levels, voltage analysis, fast free transform (FFT) analysis, and the like.

본 발명은 종래의 연료관채널 마개 누설검사에서 사용되고 있는 검사기법의 단점을 개선하기 위한 방법 및 장치로서, 본 발명의 중수로 연료관 누설탐지 음향측정장치를 적용할 경우 연료관채널 마개 내외부에서 발생되는 음향신호를 연료교환기와 결합시키는 하나의 장치를 이용함으로써 전체 연료관을 편리하게 검사할 수 있어 검사속도에서 신속하며 연료관채널 마개의 내외부 음향신호를 동시에 측정할 수 있어 정밀도가 높은 검사를 가능하게 한다.The present invention is a method and apparatus for improving the shortcomings of the inspection techniques used in the conventional fuel pipe channel plug leak test, when the fuel channel leak detection acoustic measurement device of the present invention is generated inside and outside the fuel pipe channel plug By using one device that combines the acoustic signal with the fuel exchanger, the entire fuel pipe can be inspected conveniently, so it is quick at the inspection speed, and the internal and external acoustic signal of the fuel pipe channel plug can be measured simultaneously, enabling high precision inspection. do.

또한 검사자가 고온 및 방사선구역의 작업환경에 노출되지 않아 안전할 뿐만 아니라 운전중에도 검사를 수행할 수 있으며 접촉매질(Couplant)이 필요 없이 음향 수신효율을 높일수 있는 재료를 이용하여 연료관채널 마개에 접촉함으로써 측정 신호의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있으므로 연료관채널 마개 누설검사에 적용할 수 있는 매우 유용한 기술이다.In addition, the inspector is not exposed to the working environment of high temperature and radiation zone, and it is not only safe, but also can be inspected during operation, and it contacts the fuel pipe channel plug by using material which can improve the sound reception efficiency without the need of a contact medium. As a result, the accuracy and reliability of the measurement signal can be improved, which is a very useful technique that can be applied to fuel channel channel plug leakage inspection.

종래에는 작업자가 직접 연료교환기 또는 종래의 음향진단장치를 이용하여 380개를 하나씩 검사를 함으로써 개당 약 10분 이상이 소요되어, 이로인해 작업자가 방사선 피폭을 받을 수 있으며, 380개중 380개째 검사하여 누설채널을 발견할 경우 총 3800분의 시간이 소요될 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 기존 발전소에서 사용중인 연료교환기에 부착하여 무인으로 빠른 시간에 380개 채널을 이를테면 스캐닝 형태로, 예를 들면 좌우 및 상하고 이동하면서 빠른 시간에 진단할 수 있게 됨으로써 종래의 기술보다 효율적인 잇점을 제공한다.Conventionally, the operator inspects 380 units one by one using a fuel exchanger or a conventional acoustic diagnosis device, and it takes about 10 minutes or more, which causes the operator to receive radiation exposure. Discovering a channel may take a total of 3800 minutes. However, according to the present invention, by attaching to the fuel exchanger used in the existing power plant, it is possible to diagnose 380 channels in an unattended time, for example, in a scanning form, for example, in the form of scanning left and right, up and down and in a short time. It provides more efficient benefits.

도 1은 도 1은 중수 원자로 내부 구조를 사시도로 나타낸 도면. 1 is a perspective view showing the internal structure of the heavy water reactor.

도 2는 도 1의 연료관 집합체의 연료관의 상세한 구조도.2 is a detailed structural diagram of a fuel pipe of the fuel pipe assembly of FIG. 1;

도 3은 도 2에서 연료관 마개의 일예로서의 실제 형태에 대한 사진도.3 is a photographic view of the actual shape as an example of the fuel pipe stopper in FIG.

도 4는 발명의 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치를, 연료교환기의 헤드부에 부착하여 탐지를 수행하는 상태를 나타낸 사진도.4 is a photograph showing a state in which a fuel pipe channel plug leak detection apparatus of a heavy water reactor-type nuclear power plant according to the present invention is attached to a head of a fuel exchanger to perform detection;

도 5는 본 발명에 따른 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치의 구성을 나타낸 도면.5 is a view showing the configuration of a fuel pipe channel plug leakage detection device of a heavy water reactor-type nuclear power plant according to the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 구동부의 구성을 보인 평면도.6 is a plan view showing a configuration of a driving unit according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치와 연료교환기간에 체결을 보인 정면도.7 is a front view showing the fastening of the fuel pipe channel plug leakage detection device and fuel exchange period of the heavy water reactor-type nuclear power plant according to the present invention.

도 8은 신호해석부의 개략적인 블록 회로도.8 is a schematic block circuit diagram of a signal analysis unit.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명--Explanation of the symbols for the main parts of the drawings-

401; 황동판 402; 스프링401; Brass plate 402; spring

400; 센서 하우징 403; 힌지400; Sensor housing 403; Hinge

404; 리미트 스위치 500; 고주파 음향센서404; Limit switch 500; High frequency acoustic sensor

501; 센서 케이블 502; 음향수집 나팔501; Sensor cable 502; Acquisition Bugle

503; 유도관 504; 저주파 음향센서503; Guide tube 504; Low Frequency Acoustic Sensor

600; 구동부 601; 상부 구동부 아암600; A driver 601; Upper drive arm

602; 하부 구동부 아암 603; 아암 구동 로울러602; Lower drive arm 603; Arm driven roller

604; 가이드 로울러 605; 아암 지지 볼트604; Guide roller 605; Arm support bolt

606; 클램프 607; 연료교환기 헤드부 봉606; Clamp 607; Fuel exchanger head rod

700; 신호증폭부 710; 신호취득 및 증폭부 하우징700; Signal amplifier 710; Signal Acquisition and Amplifier Housing

801; 고주파 음향신호 케이블 802; 저주파 음향신호 케이블801; High frequency acoustic signal cable 802; Low Frequency Acoustic Signal Cable

800; 제어 및 전원공급부 900; 신호해석부800; Control and power supply 900; Signal analysis part

901, 902; RMS 회로 903, 904; 아날로그-디지털 변환회로901, 902; RMS circuits 903, 904; Analog-to-digital conversion circuit

905; 메모리 906; 마이크로프로세서905; Memory 906; Microprocessor

907; USB 인터페이스 908; RS-232 인터페이스907; USB interface 908; RS-232 interface

909; 계산장치 910; 디스플레이909; Calculator 910; display

Claims (6)

중수로형 원자력발전소의, 일측에 종단부를 구비한 연료관채널 마개 누설탐지 장치에 있어서,In a fuel pipe channel plug leak detection device having a terminal at one side of a heavy water reactor type nuclear power plant, 상기 종단부에 접촉되게 한 신호 수집부; A signal collector brought into contact with the termination; 상기 신호 수집부를 상기 종단부에 접촉되게 구동하는 구동부;A driving unit driving the signal collecting unit to be in contact with the termination unit; 상기 연료관채널 마개 누설탐지 장치를 해당 연료관채널의 연료교환기 헤드부의 봉에 체결하기 위한 체결부; 및A fastening part for fastening the fuel pipe channel plug leakage detecting device to a rod of a fuel exchanger head of the fuel pipe channel; And 상기 신호수집부에서 수집된 신호를 처리하기 위한 신호처리부를 포함하고;A signal processor for processing a signal collected by the signal collector; 상기 신호 수집부는 상기 종단부에 접촉하는 접촉부, 고주파 음향센서, 저주파 음향수집 나팔, 상기 저주파 음향수집 나팔에 결합되어 상기 신호처리부에 신호를 제공하는 저주파 음향센서를 포함하는, 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치.The signal collecting unit includes a contact portion in contact with the end portion, a high frequency acoustic sensor, a low frequency sound collecting trumpet, and a low frequency sound sensor coupled to the low frequency sound collecting trumpet to provide a signal to the signal processing unit. Tube channel plug leak detection device. 제1항에 있어서, 상기 고주파 음향센서는 압전형(Piezoelectric Type) 음향센서이며, 상기 저주파 음향센서는 마이크로폰형(Microphone Type) 음향센서인, 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치.The apparatus of claim 1, wherein the high frequency acoustic sensor is a piezoelectric type acoustic sensor, and the low frequency acoustic sensor is a microphone type acoustic sensor. 제1항에 있어서, 상기 신호 수집부의 상기 종단부에 접촉하는 접촉부는 황동판이 사용되는, 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치.The fuel pipe channel plug leak detection apparatus according to claim 1, wherein a contact portion in contact with the end portion of the signal collection unit is a brass plate. 제1항에 있어서, 상기 체결부는 클램프에 의해 연료교환기 헤드부의 봉에 결합되도록 한, 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치.The fuel pipe channel plug leakage detecting device of claim 1, wherein the fastening part is coupled to the rod of the fuel exchanger head by a clamp. 제1항에 있어서, 상기 저주파 음향센서는 구동부 내에 배치된 것인, 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치.The apparatus of claim 1, wherein the low frequency acoustic sensor is disposed in a driving unit. 제1항에 있어서, 상기 체결부는 상기 구동부에 고정되게 결합된 것인, 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치.According to claim 1, The fastening portion is fixed to the driving unit, fuel pipe channel plug leakage detection device of the heavy water reactor-type nuclear power plant.
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