KR20120065668A - S-type temperature measuring apparatus assembly for measuring the temperature of the device for vitrification of radioactive waste - Google Patents

S-type temperature measuring apparatus assembly for measuring the temperature of the device for vitrification of radioactive waste Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An assembly of an s-type temperature measuring apparatus for measuring the temperature of a radioactive waste vitrification device is provided to improve mechanical life and heat resistance by adopting a material resistant to high temperature. CONSTITUTION: Two sheathed TC(Thermocouple) wires(110,112) are formed out of a platinum-rhodium alloy. The sheathed TC wires include two strands inside thereof. Two sheathed TC wires are connected to a compensating wire(150) through one adapter(130). An end portion of the compensating wire is connected to a connector(160). A temperature measuring device(100) is inserted into a metal protection tube(170) coated by platinum.

Description

방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 Ｓ-Ｔｙｐｅ 온도측정장치 조립체{S-type temperature measuring apparatus assembly for measuring the temperature of the device for vitrification of radioactive waste} S-type temperature measuring apparatus assembly for measuring the temperature of the device for vitrification of radioactive waste}

본 발명은 방사성폐기물 유리화 공정설비에 장착되어 온도를 측정하기 위한 온도측정장치와 그 조립체에 관한 것으로, 조립체의 구조 및 재질을 사용 환경에 맞게 개선함에 의하여 신속한 온도계측이 가능하게 되고, 고온에 강한 재질을 조립체에 적용하여 기계적 수명 및 내열성을 향상시켜 온도감지 성능을 오래 유지 가능한 S-Type 온도측정장치 및 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature measuring device and its assembly for measuring the temperature mounted on the radioactive waste vitrification process equipment, by enabling the rapid thermometer side by improving the structure and material of the assembly according to the use environment, and resistant to high temperatures The present invention relates to an S-Type temperature measuring apparatus and an assembly which can maintain a temperature sensing performance by applying a material to an assembly to improve mechanical life and heat resistance.

방사성 폐기물의 처분과 관련하여 안정성에 대한 우려가 상존하고, 처분부지의 확보가 어렵고 기존 사용부지도 점점 고갈되는 상황이어서 방사성 폐기물의 부피를 줄이면서 환경으로 누설이 되지 않는 안정화 기술이 절실히 필요하게 되었다. 이러한 요구에 적합한 처리기술로서 유리화 공정기술이 대두되었다. 유리화 공정이란, 방사성 폐기물을 고온 유리용융로에 직접 투입하여 열분해 시킨 후 물리 화학적으로 안정적인 유리구조 속에서 상호 화학적 결합을 이루게 하는 방사성 폐기물 처리기술의 한 방법이다. 이러한 방사성 폐기물의 유리화 설비 내부의 온도변화를 관찰하고 측정하기 위해서 온도측정장치 (TC, Thermocouple) 및 보호관 조립체를 사용하게 된다.Concerns about the safety of radioactive wastes have been raised, and it is difficult to secure disposal sites, and existing sites are increasingly depleted. Therefore, stabilization technologies that reduce the volume of radioactive waste and do not leak into the environment are urgently needed. . Vitrification process technology has emerged as a treatment technology that meets these needs. The vitrification process is a method of radioactive waste treatment technology in which radioactive waste is directly injected into a high temperature glass melting furnace to thermally decompose and form mutual chemical bonds in a physicochemically stable glass structure. In order to observe and measure the temperature change inside the vitrification facility of the radioactive waste, a thermocouple (TC) and a protective tube assembly are used.

도 1 은 종래의 온도측정장치 조립체의 분해도이다.1 is an exploded view of a conventional temperature measuring device assembly.

종래의 온도측정장치 및 조립체는 금속보호관 (200) 내에 재결정 알루미나 재질의 비금속보호관인 PT0 보호관 (210) 이 삽입되고 그 안에 S-Type 온도측정장치 (220) 가 삽입되는 구조로 되어 있다. 따라서, 온도측정장치 (220) 를 보호하는 보호관이 이중구조로 되어 있었으며, 온도측정 시 응답속도가 느린 단점이 있었다.The conventional temperature measuring device and assembly has a structure in which a PT0 protective tube 210, which is a non-metallic protective tube made of recrystallized alumina, is inserted into the metal protective tube 200, and an S-Type temperature measuring apparatus 220 is inserted therein. Therefore, the protection tube for protecting the temperature measuring device 220 has a double structure, there was a disadvantage that the response speed is slow when measuring the temperature.

또한, 금속보호관 (200) 은 후방부분의 STS304 재질과 전방부분의 Inconel 690 재질이 서로 용접결합되어 있는 구조이다.In addition, the metal protective tube 200 is a structure in which the STS304 material of the rear portion and the Inconel 690 material of the front portion are welded to each other.

PT0 보호관 (210) 은 사용온도가 1,600℃로 내열성이 우수한 세라믹 계열의 보호관이지만 취성이 크고 충격에 약하여 잘 부서지는 단점이 있었다. PT0 protective tube 210 is a ceramic-based protective tube with excellent heat resistance at a use temperature of 1,600 ° C., but has a disadvantage of brittleness due to its weakness and impact resistance.

그리고, 온도측정장치 (220) 의 시스 TC 와이어는 중량%로 텅스텐(W):49.4%, 비스무트(Bi):14.38%, 셀레늄(Se):21.99% 및 기타 14.23%의 조성비를 가진 재질로 구성되어 있다. The sheath TC wire of the temperature measuring device 220 is composed of a material having a composition ratio of tungsten (W): 49.4%, bismuth (Bi): 14.38%, selenium (Se): 21.99%, and other 14.23% by weight. It is.

여기서 금속보호관 (200) 의 삽입부 (202) 재질은 Inconel 690 으로 사용온도가 1,100℃ 이지만, 금속보호관(200)이 1,000℃ 이상의 고온에서 장시간 삽입되어 있기 때문에 삽입부 (202) 외관이 부식되어 까맣게 그을리는 현상이 발생하였다. 따라서, 보호관의 역할을 제대로 수행할 수 없게 되고, 고온, 산화성 분위기가 내부의 온도측정장치 (220) 에도 영향을 끼칠 수 있어 산화부식에 의해 시스가 부식되거나 열전대 소선이 노출 및 단선되어 유효수명이 크게 감소하는 문제가 발생할 수도 있었다. Here, the insert portion 202 of the metal protective tube 200 is made of Inconel 690, but the use temperature is 1,100 ° C. However, since the metal protective tube 200 is inserted at a high temperature of 1,000 ° C. or more for a long time, the appearance of the insert portion 202 is corroded and black. The burning phenomenon occurred. Therefore, the role of the protective tube can not be performed properly, the high temperature, oxidizing atmosphere can also affect the internal temperature measuring device 220, the sheath is corroded by oxidative corrosion or the thermocouple wire is exposed and disconnected, the effective life The problem could have been greatly reduced.

그리고 시스 TC 와이어는 하나로 구성되어 측온부가 하나이고, 어느 한 지점의 온도만 측정 가능하였다.The sheath TC wire was composed of one, and the temperature measuring part was one, and only one temperature could be measured.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 온도측정장치와 그 조립체의 구조를 개선함으로써 신속한 온도계측과 내열성 및 기계적 수명이 향상되어 온도감지 성능을 오래 유지할 수 있는 유리화 공정설비에 장착되는 온도측정장치 및 그 조립체를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and by improving the structure of the temperature measuring device and its assembly, it is equipped with a vitrification process equipment that can maintain the temperature sensing performance for a long time by improving the rapid thermometer and heat resistance and mechanical life It is an object of the present invention to provide a temperature measuring device and an assembly thereof.

본 발명은 S-Type 시스 TC 와이어를 내열성 및 내구성이 뛰어난 백금-로듐 합금으로 사용하여 종래의 기술에 사용되었던 세라믹계열의 PT0보호관을 사용하지 않고도 고온에 강하게 제작함과 더불어 보호관 또한 이중구조가 아닌 단일구조로 만들 수 있기 때문에 응답속도가 개선되고 또한 2개의 싱글타입 시스 TC 와이어를 사용하여 온접점의 위치를 각각 달리하여 서로 다른 측온부의 온도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 내열성 및 내구성이 강하고 응답속도가 개선된 온도 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention uses the S-Type Sheath TC wire as a platinum-rhodium alloy with excellent heat resistance and durability, and makes it strong at high temperature without using the ceramic-based PT0 protective tube used in the prior art. Since it can be made in a single structure, the response speed is improved, and the temperature and temperature of the different temperature-measuring parts can be measured by using two single-type sheath TC wires at different positions of the contact points. It is an object of the present invention to provide a temperature measuring device with improved response speed.

또한, 본 발명은 온도측정장치 위에 삽입될 보호관의 삽입부위에 백금도금 코팅을 하여 고온, 산화성 분위기에서 부식이 되지 않고 내열성 및 내식성, 내구성이 향상되어 기계적 수명이 향상된 온도측정장치 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention is to provide a temperature measuring device assembly by improving the service life by improving the heat resistance, corrosion resistance, durability without corrosion in high temperature, oxidizing atmosphere by coating a platinum plating on the insertion portion of the protective tube to be inserted on the temperature measuring device For that purpose.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 방사성 폐기물 유리화 공정설비 내의 온도를 측정하는 온도측정장치 조립체로서, 백금-로듐 합금의 두 개의 시스 TC 와이어와 상기 시스 TC 와이어는 서로 길이가 다르게 형성되어, 상기 시스 TC 와이어 내의 소선의 접합점인 온접점의 위치가 각각 다르게 형성되고, 상기 시스 TC 와이어는 어댑터를 통해 보상도선과 용접되고, 상기 시스 TC 와이어는 금속보호관 내에 직접 삽입되는 방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 S-Type 온도측정장치 조립체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a temperature measuring device assembly for measuring the temperature in the radioactive waste vitrification process equipment, two sheath TC wire of the platinum-rhodium alloy and the sheath TC wire is formed different in length from each other, The position of the hot junction, which is the junction of the element wires in the sheath TC wire, is formed differently, and the sheath TC wire is welded to the compensating wire through an adapter, and the sheath TC wire is directly inserted into the metal protective tube for measuring the temperature of the radioactive waste vitrification facility. Provided is an S-Type thermostat assembly.

또한, 본 발명은 상기 금속보호관의 삽입부의 외면에만 백금도금된 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 S-Type 온도측정장치 조립체를 제공한다.In addition, the present invention provides an S-Type temperature measuring instrument assembly for radioactive waste vitrification equipment temperature measurement, characterized in that the platinum plated only on the outer surface of the insert portion of the metal protective tube.

또한, 본 발명은 상기 보상도선의 일단에는 스프링을 개재하여 보상도선의 휘어짐이나 외부 충격으로부터 보호해 주는 완충역할을 하는 것을 특징으로 하는 In addition, the present invention is characterized in that the one end of the compensation wire via a spring to act as a buffer to protect from the bending or external impact of the compensation wire.

방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 S-Type 온도측정장치 조립체를 제공한다.Provided is an S-Type thermostat assembly for radioactive waste vitrification plant temperature measurement.

본 발명에 의하면, 서로 길이가 다른 2개의 백금-로듐 합금 시스 TC 와이어를 어댑터를 통해 연결하고, 이를 백금도금 코팅된 금속보호관에 삽입하여 고정 및 온도를 측정함으로써, 응답속도가 개선될 뿐만 아니라, 온도측정장치의 유효수명을 연장시키고, 교환 횟수를 감소시킴으로써, 교환 및 유지보수비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 긴 기대수명 동안 안정적으로 온도를 측정할 수 있게 된다.According to the present invention, not only the response speed is improved by connecting two platinum-rhodium alloy sheath TC wires of different lengths through an adapter, and inserting the same into a platinum-plated metal protective tube to measure fixation and temperature, By prolonging the useful life of the temperature measuring device and reducing the number of replacements, not only can the replacement and maintenance costs be reduced, but also the temperature can be stably measured over a long life expectancy.

도 1 은 종래의 온도측정장치 및 조립체의 분해도
도 2(a) 는 본 발명에 따른 온도측정장치의 외형도, 도 2(b)는 본 발명에 따른 온도측정장치 보호관의 정단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 시스 TC 와이어(도 2(a)의 A-A’단면)의 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 시스 TC 와이어(도 2(a)의 B 부분)의 내부도1 is an exploded view of a conventional temperature measuring device and assembly
Figure 2 (a) is an external view of the temperature measuring device according to the present invention, Figure 2 (b) is a front sectional view of the protective tube of the temperature measuring device according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of the sheath TC wire (section A-A 'of FIG. 2 (a)) according to the present invention.
4 is an internal view of the sheath TC wire (part B of FIG. 2 (a)) according to the present invention;

이하, 본 발명에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2(a) 는 본 발명에 따른 온도측정장치의 외형도, 도 2(b) 는 본 발명에 따른 온도측정장치 보호관의 정단면도, 도 3 은 본 발명에 따른 시스 TC 와이어의 절개 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 시스 TC 와이어의 내부도이다.
Figure 2 (a) is an external view of the temperature measuring device according to the present invention, Figure 2 (b) is a front cross-sectional view of the protective tube of the temperature measuring device according to the present invention, Figure 3 is a cutaway cross-sectional view of the sheath TC wire according to the present invention, Figure 4 is an internal view of the sheath TC wire according to the present invention.

본 발명에 따른 내열성 및 내구성이 향상된 온도측정장치 (100) 는 서로 다른 길이의 시스 TC 와이어 (110, 112) 두 개를 하나의 어댑터 (130) 를 통해 보상도선 (150) 과 연결되는 구조이며, 보상도선 (150) 의 선단부분은 커넥터 (160) 와 연결되어 마무리되고, 상기 온도측정장치 (100) 를 백금도금 코팅된 금속보호관 (170) 에 삽입하여 고정 연결된다.The temperature measuring device 100 having improved heat resistance and durability according to the present invention has a structure in which two sheath TC wires 110 and 112 having different lengths are connected to the compensation lead 150 through one adapter 130. The tip portion of the compensating lead 150 is connected to the connector 160, and is finished.

시스 TC 와이어 (110, 112) 는 백금-로듐 합금으로 형성된다.The sheath TC wires 110, 112 are formed of a platinum-rhodium alloy.

여기서 시스 TC 와이어 (110, 112) 에 백금-로듐 합금을 사용하는 이유는 순백금은 너무 무르므로 경제상 또는 제작가공상의 이유로 합금을 하여서 경화를 시켜주게 되고 상기와 같은 백금-로듐 합금은 취성이 크지 않기 때문에 충격에 강하고 사용온도가 1,650℃로 기존의 PT0보호관 사용온도 1,600℃ 보다 뛰어나기 때문에 보호관을 이중구조로 해 줄 필요 없이 단일구조로도 내열성 및 내구성이 향상되고 응답속도 또한 향상되는 것에 특징이 있다.
Here, the reason why the platinum-rhodium alloy is used for the sheath TC wires 110 and 112 is that the pure platinum is so soft that the alloy is hardened for economic or manufacturing reasons, and the platinum-rhodium alloy is not brittle. Because it is resistant to shocks and its operating temperature is 1,650 ℃, it is superior to the existing PT0 protective tube operating temperature of 1,600 ℃, so it is not necessary to double the protective tube. have.

도 3 및 도 4 에서 보다 상세하게 살펴보면, 상기 서로 길이가 다른 백금-로듐 합금의 시스 TC 와이어 (110, 112) 는 각각 그 내부에 두 개의 소선 (114, 115), (114a, 115a) 이 있고 주위에는 절연물 (116) 이 충전되어 있으며, 선단에서 용접되어 온접점 (118) 을 형성한다. 도 3 및 도 4에서는 한 쪽의 시스 TC 와이어 (110) 만 나타내고 있으나, 타방의 시스 TC 와이어도 동일 타입이며 서로 길이가 다를 뿐이다. 3 and 4, the sheath TC wires 110 and 112 of different platinum-rhodium alloys each have two wires 114, 115 and 114a and 115a therein. The insulator 116 is filled in the circumference | surroundings, and it welds at the front end, and forms the on-contact point 118. Although only one sheath TC wire 110 is shown in FIG. 3 and FIG. 4, the other sheath TC wire is also the same type and only differs in length from each other.

시스 TC 와이어의 소선 (114, 114a) 은 90% Platinum. 10% Rhodium 이고, 소선 (115, 115a) 은 100% Rhodium이다.
The wires 114 and 114a of the sheath TC wire were 90% Platinum. 10% Rhodium and element wires (115, 115a) are 100% Rhodium.

그러므로 시스 TC 와이어 (110, 112) 가 2 개인 경우, 즉, 4 가닥의 소선을 더블 (Double) 타입 보상도선 (150) 과 용접 연결시킨 구조가 되고, 시스 TC 와이어 (110, 112) 의 길이가 달라 온접점 (118) 의 위치가 각기 서로 다르기 때문에 온도 측정시 각각 다른 위치의 온도를 측정할 수 있고 위치에 따른 온도편차를 파악할 수 있게 된다.
Therefore, when the sheath TC wires 110 and 112 are two, i.e., the four strands of the wire are welded to the double type compensation wire 150, the length of the sheath TC wires 110 and 112 is increased. Since the position of the on-contact point 118 is different from each other, it is possible to measure the temperature at each different position at the time of temperature measurement and to grasp the temperature deviation according to the position.

이 때 어댑터 (130) 를 통해 시스 TC 와이어 (110, 112) 부분은 브레이징으로 접합부 (132) 를 형성하며, 그 반대쪽 보상도선 (150) 부분은 스프링 (140) 을 넣어 주어 보상도선 (150) 의 휘어짐이나 외부 충격으로부터 보호해 주는 완충역할을 해준다. 어댑터 (130) 내부의 잔여공간은 에폭시를 주입하여 줌으로써 고정 연결되고, 어댑터 (130) 의 위에 홀 캡 (120) 을 나사체결에 의해 결합시켜 준다. 또한, 보상도선 (150) 의 선단부분 소선은 브레이징을 통해 커넥터(160) 핀과 연결되어 결합된다.At this time, through the adapter 130, the sheath TC wires 110 and 112 form the joint 132 by brazing, and the opposite compensating wire 150 part is inserted into the spring 140 so that the compensating wire 150 of the It acts as a buffer to protect against warpage and external shocks. The remaining space inside the adapter 130 is fixedly connected by injecting epoxy, and the hole cap 120 is screwed onto the adapter 130. In addition, the tip wire of the compensating lead 150 is connected to the pin of the connector 160 through brazing.

이와 같이 제작된 온도측정장치 (100) 는 도 2(b)의 금속보호관 (170) 내에 삽입되어 고정 연결된다.The temperature measuring device 100 manufactured as described above is inserted into and fixed to the metal protective tube 170 of FIG. 2 (b).

금속보호관 (170) 의 삽입부 (172) 의 외면에만 백금도금된다.Platinum is plated only on the outer surface of the insertion portion 172 of the metal protective tube 170.

금속보호관 (170) 의 외면 전체를 백금도금하지 아니하고, 삽입부 (172) 에만 백금도금함으로써 경제적 손실을 최소화 함과 더불어, 내열성 및 내식성, 내구성이 향상되기 때문에 1,000℃ 이상의 고온에서도 온도측정장치를 안전하게 보호해 주고 긴 기대수명 동안 온도를 안정되게 측정 가능토록 하였다. 상기와 같은 온도측정장치 (100) 및 조립체를 방사성 폐기물 유리화 설비 내에 설치하여 내부의 온도를 측정함으로써, 보다 더 신속하게 온도계측이 가능하고, 내열성 및 내식성, 내구성이 향상되어 기계적 수명이 늘고, 온도측정장치의 교환 및 유지보수비용을 절감할 수 있으며, 긴 기대수명 동안 안정적으로 온도를 측정할 수 있다.By not plating the entire outer surface of the metal protective tube 170, but by plating only the insertion portion 172, the economic loss is minimized, and heat resistance, corrosion resistance, and durability are improved. It is protected and the temperature can be measured stably for long life expectancy. By installing the temperature measuring device 100 and the assembly in the radioactive waste vitrification equipment to measure the internal temperature, it is possible to measure the temperature more quickly, improve the heat resistance and corrosion resistance, durability, mechanical life is increased, temperature The cost of replacing and maintaining the measuring device can be reduced, and the temperature can be measured reliably for a long life expectancy.

100 온도측정장치 110, 112 시스 TC 와이어
114, 114a, 115, 115a TC 와이어의 소선
116 절연물 118 온접점
120 홀 캡 130 어댑터
140 스프링 150 보상도선
160 커넥터 170 금속보호관
172 삽입부100 Temperature measuring device 110, 112 sheath TC wire
Wire of 114, 114a, 115, 115a TC wire
116 Insulation 118 On-contact
120 hole cap 130 adapter
140 Spring 150 Compensation Wire
160 connector 170 metal sheath
172 Insert

Claims (3)

방사성 폐기물 유리화 공정설비 내의 온도를 측정하는 온도측정장치 조립체로서, 백금-로듐 합금으로 이루어진 두 개의 시스 TC 와이어 (110, 112) 는
서로 길이가 다르게 형성되어 상기 시스 TC 와이어 (110, 112) 내의 소선의 접합점인 온접점의 위치가 각각 다르게 형성되고,
어댑터 (130) 를 통해 보상도선 (150) 과 용접되며,
상기 금속보호관 (170) 내에 직접 삽입되는
방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 S-Type 온도측정장치 조립체.A thermostat assembly for measuring the temperature in a radioactive waste vitrification plant, wherein two sheath TC wires 110, 112 made of platinum-rhodium alloy
The lengths are formed differently from each other so that the positions of the on-contact points, which are the junction points of the element wires in the sheath TC wires 110 and 112, are formed differently,
Welded to the compensating wire 150 through the adapter 130,
Is directly inserted into the metal protective tube 170
S-Type Thermometer Assembly for Radioactive Waste Vitrification Equipment Temperature Measurement. 제 1 항에 있어서,
상기 금속보호관 (170) 은 삽입부 (172) 의 외면에만 백금도금된 것을 특징으로 하는
방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 S-Type 온도측정장치 조립체.The method of claim 1,
The metal protective tube 170 is platinum-plated only on the outer surface of the insertion portion 172,
S-Type Thermometer Assembly for Radioactive Waste Vitrification Equipment Temperature Measurement. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보상도선 (150) 의 일단에는 스프링 (140) 을 개재하여 보상도선 (150) 의 휘어짐이나 외부 충격으로부터 보호해 주는 완충역할을 하는 것을 특징으로 하는
방사성 폐기물 유리화 설비 온도 측정용 S-Type 온도측정장치 조립체.The method according to claim 1 or 2,
One end of the compensating wire 150 is a buffering role that protects from bending or external impact of the compensating wire 150 via a spring 140.
S-Type Thermometer Assembly for Radioactive Waste Vitrification Equipment Temperature Measurement.
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