KR20140064959A - 봉 위치 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

구동봉 하우징의 내부 내의 구동봉의 위치를 결정하기 위한 개선된 장치는 하우징 상의 하나의 위치에서 송신 안테나 및 하우징 상의 또 다른 위치에서 수신 안테나를 포함한다. 송신 안테나에 보내진 전자기 여기 신호가 수신 안테나에 의해, 적어도 부분적으로 검출되고, 수신 신호는 필터 응답을 갖는 도파관으로서 구동봉 하우징을 모델링하도록 벡터 네트워크 분석기 루틴으로 처리된다. 그룹 지연이 검출되고 그룹 지연에 대응하는 구동봉의 현재 위치를 제공하는 교정 데이터 세트와 비교된다.

Description

봉 위치 검출 장치 및 방법{ROD POSITION DETECTION APPARATUS AND METHOD}
개시되고 청구된 개념은 일반적으로 제어 회로에 관한 것이고, 더 구체적으로, 핵원자로 격납용기 내의 구동봉 하우징의 내부와 같은 통로 내에서 이동가능한 구동봉과 같은 봉의 위치를 검출하기 위한 개선된 장치에 관한 것이다.
핵 발전소는 일반적으로 공지되어 있고 전형적으로 가압수로형 원자로(PWR) 또는 비등수로형 원자로(BWR)일 수 있는 핵 원자로를 포함하는 것으로 언급될 수 있다. PWR을 갖는 핵 발전소는 하나 이상의 연료 전지, 원자로를 냉각시키는 1차 루프, 및 발전기를 작동시키는 증기 터빈을 구동하는 2차 루프를 포함하는 원자로를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있다. 그러한 핵 발전소는 전형적으로 1차 루프와 2차 루프 사이에 열 교환기를 추가로 포함한다. 열 교환기는 전형적으로, 1차 냉각제를 실어나르는 튜브 및 그 튜브와 그리고 따라서 1차 냉각제와 열-교환 관계에 있는 2차 냉각제를 실어나르는 플레넘을 포함하는 증기 발생기의 형태로 있다. 대안적으로, BWR 발전소는 전형적으로, 상대적으로 저압 및 저온에서 작동하고 증기 터빈에 직접 제공되는 증기를 발생시키는 연료 전지를 사용한다.
연료 전지 내에 발생하는 핵 반응은 전형적으로, 공지된 방식으로 연료 전지로 그리고 그로부터 변환할 수 있는 다수의 제어봉에 의해 제어된다. 제어봉은 전형적으로, 제어봉과 직접 연결되고 연료 전지 위에 배치된 구동봉 하우징 내에 이동가능하게 위치된 구동봉에 의해 작동된다. 제어봉은 연료 전지의 반응을 제어하기 때문에, 항상 각각의 제어봉의 정확한 위치를 아는 것이 바람직하다.
제어봉의 위치를 결정하기 위한 이전의 시스템은 구동봉 하우징 외부에 장착되고 그것과 동심원인 복수의 검출기에 의존하고, 그 검출기 각각은 하우징 위로 미끄러지고 3.75인치 간격과 같은 규칙적인 간격에서 그것의 길이를 따라 이격된 코일 와이어로 구성된다. 구동봉이 코일을 지나 이동함에 따라서, 코일로부터의 자속이 변하고, 변하는 자속이 신호 처리 시스템에 의해 처리될 수 있다.
그러한 시스템은 의도된 목적에 일반적으로 효과적인 반면에, 그들은 제한 없이 존재하지 않는다. 다양한 코일은 필요한 전자기장을 발생시키도록 케이블 조립체와 AC 전류를 요구한다. 또한, 위에 언급된 바와 같이 이격된 코일을 갖는 검출기의 정확성은 3.125 인치의 범위 내에만 있다. 따라서 더 양호한 정확성을 제공하는 더 단순한 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 목적은 선행기술의 문제를 극복하는, 핵원자로 격납용기 내의 구동봉 하우징의 내부와 같은 통로 내에 이동가능한 구동봉과 같은 봉의 위치를 검출하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 구동봉 하우징의 내부와 같은 통로 내에 구동봉과 같은 봉의 위치를 결정하기 위한 개선된 장치는 하우징 상의 하나의 위치에 송신 안테나 및 하우징 상의 또 다른 위치에 수신 안테나를 포함한다. 송신 안테나에 보내진 전자기 여기 신호는 적어도 부분적으로, 수신 안테나에 의해 검출되고, 수신 신호는 필터 응답을 갖는 도파관으로서 구동봉 하우징을 모델링하도록 벡터 네트워크 분석기로 처리된다. 특히, 그룹 지연이 검출되고 그룹 지연에 대응하는 구동봉의 현재 위치를 제공하는 교정 데이터 세트와 비교된다.
따라서, 개시되고 청구된 개념의 일 측면은 통로의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉의 현재 위치를 결정하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.
개시되고 청구된 개념의 또 다른 측면은 핵원자로 격납용기 내의 구동봉 하우징 내에 이동가능한 구동봉 상에 사용될 수 있는 그러한 장치를 제공하는 것이다.
개시되고 청구된 개념의 또 다른 측면은 통로의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉의 현재 위치를 결정하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
개시되고 청구된 개념의 또 다른 측면은 통로의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉의 현재 위치를 결정하기 위한 개선된 장치에 의해 사용될 수 있는 교정 데이터의 세트를 발전시키기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
개시되고 청구된 개념의 이들 그리고 다른 측면이 통로의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉의 현재 위치를 결정하는 개선된 방법에 의해 제공된다. 그 방법은 통로를 따라 제 1 위치에서 전자기 신호를 송신하는 단계, 통로를 따라 제 2 위치에서 전자기 신호의 적어도 일부를 입력으로서 검출하는 단계, 입력의 적어도 일부의 그룹 지연을 결정하는 단계, 및 그룹 지연에 대응하는 봉의 현재 위치를 결정하는데 있어서 교정 데이터 세트와 관련해서 그룹 지연을 사용하는 단계를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있다.
개시되고 청구된 개념의 다른 측면이 통로의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉의 현재 위치를 결정하도록 사용될 수 있는 교정 데이터 세트를 발생시키는 개선된 방법에 의해 제공된다. 그 방법은 통로를 따라 제 1 위치에서 교정 전자기 신호를 송신하는 단계, 통로 내의 복수의 위치의 각각으로 봉을 이동시키는 단계, 통로 내의 봉의 복수의 위치의 적어도 일부의 각각에 대한 통로를 따라 제 2 위치에서 전자기 신호의 적어도 일부를 복수의 교정 입력으로서 검출하는 단계, 복수의 교정 입력의 적어도 일부의 각각에 대한 교정 그룹 지연을 결정하는 단계, 및 교정 그룹 지연에 적어도 부분적으로 기반해서 교정 데이터 세트를 발전시키는 단계를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있다. 교정 데이터 세트는 전자기 신호가 통로를 따라 제 1 위치에서 송신될 때 통로를 따라 제 2 위치에서 전자기 신호의 적어도 일부의 검출의 형태로 입력으로부터 결정된 그룹 지연에 대응하는 봉의 현재 위치를 제공하도록 구조화된다.
개시되고 청구된 개념의 다른 측면은 통로의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉의 현재 위치를 결정하기 위한 개선된 장치에 의해 제공된다. 장치는 프로세서 장치, 입력 장치, 및 출력 장치로서 일반적으로 언급될 수 있다. 프로세서 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하는 것으로 일반적으로 언급될 수 있다. 입력 장치는 프로세서 장치와 통신하고 통로를 따라 제 1 위치에 위치되도록 구조화된 적어도 제 1 송신 안테나 및 통로를 따라 제 2 위치에 위치되도록 구조화된 적어도 제 1 수신 안테나를 포함하는 것으로 일반적으로 언급될 수 있다. 출력 장치는 프로세서 장치와 통신한다. 메모리는 프로세서 상에 실행될 때, 장치가 특정 작업을 수행하게 하는, 신호 분석 루틴을 포함하는 다수의 루틴을 그 안에 저장한다. 작업은 적어도 제 1 송신 안테나로부터 전자기 신호를 송신하는 단계, 적어도 제 1 수신 안테나로부터 전자기 신호의 적어도 일부를 입력으로서 검출하는 단계, 입력의 그룹 지연을 결정하도록 신호 분석 루틴에 입력의 적어도 일부를 주입하는 단계, 그룹 지연에 대응하는 봉의 현재 위치를 결정하는데 있어서 교정 데이터 세트와 관련된 그룹 지연을 사용하는 단계, 및 출력 장치로 현재 위치를 출력하는 단계를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있다.
따라서 개선된 방법 및 장치는 핵 발전소의 연료 조립체 내의 제어봉의 현재 위치를 결정하도록 사용될 수 있는, 구동봉 하우징 내의 구동봉의 현재 위치의 결정을 유리하게 가능하게 한다. 결과적인 장치는 이전에 공지된 시스템보다 확립하고 유지하기가 덜 비싸고 더 큰 정확성을 가진다. 또한 유리하게, 개선된 장치에 의해 허용되는 더 큰 봉 위치 정확성은 안전 마진을 감소시키는 것에 의해 원자로의 효율성을 개선할 수 있다.
개시되고 청구된 개념의 또 다른 이해가 첨부된 도면에 관련해서 읽힐 때 다음의 설명으로부터 얻어질 수 있고 여기서:
도 1은 핵원자로 격납용기 내의 구동봉 하우징 상에 설치된 개시되고 청구된 개념에 따른 개선된 장치의 개략적인 도시이고;
도 2는 구동봉 하우징 내의 다른 위치에서 구동봉을 도시하는 것을 제외하고, 도 1과 유사한 도면이며;
도 3은 개시되고 청구된 개념에 따라서 개선된 방법의 특정 측면을 도시하는 흐름도이고;
도 4는 개시되고 청구된 개념에 일치하는 또 다른 개선된 방법의 특정 측면을 도시하는 또 다른 흐름도이며; 그리고
도 5는 개선된 방법의 다른 측면을 도시하는 또 다른 흐름도이다.
유사한 도면부호는 명세서에 걸쳐 유사한 부품을 나타낸다.
통로의 내부 내에 이동가능한 봉의 위치를 검출하기 위한 개선된 장치(4)가 도 1 및 도 2에 일반적으로 도시된다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 장치(4)는 개략적으로 재현된 핵원자로 격납용기(16) 내에 위치된 구동봉 하우징(12)의 원통형 내부 내의 이동가능한 구동봉(8)의 순간 위치를 검출하도록 사용된다. 관련 기술분야에서 일반적으로 이해될 수 있는 바와 같이, 구동봉(8)은 연료 전지 내의 핵 반응을 제어하도록 핵원자로 격납용기(16) 내의 연료 전지(여기에 강조하여 도시되지 않음)로 그리고 그로부터 왕복이동되는 제어봉(여기에 강조하여 도시되지 않음)의 단부와 축선방향으로 연결된다. 구동봉 하우징(12)은 제어봉 구동 메커니즘(CRDM)의 상부와 연결하는 하부 단부에 커넥터(20)를 포함하는 것으로 여기에 도시된다.
장치(4)는 프로세서 장치(24), 입력 장치(28), 및 출력 장치(32)를 포함하는 것으로 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된다. 입력 장치(28) 및 출력 장치(32)는 프로세서 장치(24)와 연결된다. 프로세서 장치(24)는 공지된 방식으로 함께 연결되는 프로세서(36) 및 메모리(40)를 포함한다. 프로세서(36)는 제한 없이 마이크로프로세서 및 그와 유사한 것과 같은 매우 다양한 프로세서 중 어느 하나일 수 있다. 메모리(40)는 제한 없이 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH, 및 그와 유사한 것과 같은 매우 다양한 저장 디바이스 중 어느 하나 일 수 있고, 그러한 메모리(40)는 본 개념에서 벗어나지 않고 제거가능한 저장 매체의 어레이를 포함할 수 있다. 메모리(40)는 도면부호(44)로 뭉뚱그려 언급되고 공지된 벡터 네트워크 분석기에 의해 수행되는 이들과 같은 함수를 수행하는 신호 분석 루틴(44)을 포함하는 다수의 루틴을 그 내부에 저장한다. 그 루틴은 또한 위치 결과에 온도-기반 보정 계수를 적용하는 보정 루틴(44)을 포함할 수 있다. 다른 함수를 수행하는 다른 루틴(44) 역시 메모리(44)에 저장된다.
메모리(40)는 아래에 더 구체적으로 제시되는 방식으로 구동봉 하우징(12) 내에 구동봉(8)의 순간, 즉, 현재의 위치를 출력하도록 루틴(44)에 의해 사용되는 교정 세트(48)와 보정 데이터 세트(52)를 그 내부에 더 저장한다. 게다가, 교정 세트(48) 및 보정 데이터 세트(52)는 아래에 더 구체적으로 제시되는 바와 같은 다양한 방식 중 어느 하나에서 얻어질 수 있다.
여기에 도시된 입력 장치(28)는 송신 부품과 수신 부품 모두를 포함한다. 더 구체적으로, 구동봉 하우징(12)의 종방향 크기에 따른 제 1 위치에서, 입력 장치(28)는 서로 직경으로 대향하고 송신 부품으로서 역할하는 1차 송신 안테나(56) 및 2차 송신 안테나(60)를 포함한다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 제 1 위치는 일반적으로 커넥터(20)에 인접한 구동봉 하우징(12)의 바닥에 있다. 구동봉 하우징(12)의 종방향 크기에 따른 제 2 위치에서, 입력 장치(28)는 수신 부품으로서 역할하는 서로 직경으로 대향하는 1차 수신 안테나(64) 및 2차 수신 안테나(68)를 더 포함한다. 도 1 및 도 2로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 예시적인 제 2 위치는 일반적으로 구동봉 하우징(12)의 상부에 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 위치는 본 개념에서 벗어나지 않고 여기에 강조하여 도시된 이들과 다를 수 있다는 것이 이해된다.
다른 실시예에서 1차 변환 및 수신 안테나(56, 64)는 2차 변환 및 수신 안테나(60, 68)를 추가적으로 제공하지 않고 사용될 수 있는 반면에, 2차 송신 및 수신 안테나(60, 68)는 바람직하게 1차 안테나 중 하나가 고장일 수 있는 경우에 백업 안테나로서 역할한다는 것이 이해된다. 즉, 핵 원자로의 환경에서, 프로브의 고장은 백업 프로브 역시 제공되지 않는다면 원자로의 운전정지를 요구할 수 있다. 그렇기 때문에, 2차 송신 및 수신 안테나(60, 68)는 1차 안테나로부터 직경으로 대향하는 위치에 위치됨에도, 대응하는 1차 안테나와 구동봉 하우징(12)의 내부(70)를 따라 동일한 위치에 제공된다.
입력 장치(28)는 온도 센서(72)를 더 포함한다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서 온도 센서(72)는 저항 열 디바이스(RTD)이지만, 그것은 본 개념에서 벗어나지 않고 다른 구성일 수 있다.
개시되고 청구된 개념에 따라서, 신호 분석 루틴(44)은 1차 및 2차 송신 안테나(56, 60)로부터 구동봉 하우징(12)의 내부(70)를 따라 전파하는 여기 전자기 신호를 발생시키고 송신하며 그리고 그것은 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에 의해 적어도 부분적으로 수신된다. 여기 신호는 다양한 주파수 성분을 갖는 진폭 변조된 신호와 같은 매우 다양한 전자기 신호, 또는 임의의 다른 유형의 적합한 신호 중 어느 하나일 수 있다. 구동봉 하우징(12)의 내부(70)는 여기 신호에 대한 도파관으로서 기능하고, 그러므로 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에 의해 검출된 입력은 하이패스 필터에 주입되는 신호의 유형이다. 즉, 신호 분석 루틴(44)은 1차 및 2차 송신 안테나(56, 60)에 의한 송신을 위한 여기 전자기 신호를 발생시키고, 신호가 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에 의해 수신될 때, 검출된 신호는 하이패스 필터에 주입되는 것으로 나타난다. 이것은 관련 기술분야에 일반적으로 공지된 바와 같이 도파관의 전형적인 거동이다.
구동봉(8)은 특정 유전 특성을 갖고, 구동 하우징(12) 내에 배치되고 구동봉(8)에 의해 대체된 냉각수는 다른 유전 특성을 가진다. 따라서 구동봉 하우징(12) 내의 구동봉(8)의 위치는 구동봉 하우징(12)에 따라 제 1 위치(1차 및 2차 송신 안테나(56, 60)가 배치됨)와 제 2 위치(1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)가 배치됨) 사이에 존재하는 전체 유전 특성에 영향을 준다는 것이 이해될 수 있다. 도파관의 유전 특성은 수학식(1)에 나타나는 바와 같이, 도파관의 하이패스 필터 거동의 컷오프 주파수에 영향을 줄 수 있다는 것이 공지되어 있다:
Figure pct00001
여기서 fc는 컷오프 주파수이고;
여기서 Xmn은 도파관에서 여기된 지배적인 TE11 모드이며;
여기서 c는 광속을 말하고;
여기서 a는 도파관의 반경을 말하며; 그리고
여기서 er은 유전 계수를 말한다.
1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에 의해 검출된 신호에 존재하는 것으로 결정된 그룹 지연은 수학식(2)에 따라 도파관의 필터의 컷오프 주파수 fc(수학식(1)로부터)와 상관될 수 있다:
Figure pct00002
여기서 그룹지연은 입력 신호의 그룹 지연을 나타내고;
여기서 길이는 고정값이며;
여기서 c는 광속을 나타내고;
여기서 a는 도파관의 반경을 나타내며; 그리고
여기서 fc는 컷오프 주파수이다.
구동봉 하우징(12)에 따른 제 1 및 제 2 위치 사이의 유전 계수에 영향을 주는 구동봉 하우징(12) 내의 순간, 즉, 현재의 구동봉(8)의 위치는 제 1 위치로부터 송신되고 제 2 위치에서 수신되는 신호의 그룹 지연과 상관될 수 있다. 그러한 바와 같이, 교정 데이터 세트(48)는 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에서 검출된 신호에 존재하는 것으로 결정된 그룹 지연과 구동봉 하우징(12) 내의 구동봉(8)의 대응하는 현재 위치 사이의 상관관계를 제공한다.
구동봉(8)의 주어진 위치와 대응하는 그룹 지연 사이의 관계가 경험적으로 발전되도록 요구된다면, 구동봉(8)의 각각의 그러한 위치에 대응하는 그룹 지연을 계산하도록 구동봉 하우징(12)을 따라 구동봉(8)의 복수의 위치의 각각에 대해 특정 유전 계수 er을 계산하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 교정 데이터 세트(48)가 실험적으로 유도된다면, 즉, 구동봉(8)이 구동봉 하우징(12) 내의 특정 위치에 배치된다면 그 관계는 더 정확하게 특징화될 것이고, 상관관계 신호가 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에 의해 검출되며, 그리고 대응하는 그룹 지연이 신호 분석 루틴(44)으로부터 결정된다. 그런 후에 구동봉(8)의 특정 위치 및 결정된 대응하는 그룹 지연이 이어지는 검색 동안 교정 데이터 세트(48)에 데이터 포인트로서 부가될 수 있다. 이 점에서, 교정 데이터 세트(48)는 대안적으로, 그러한 데이터 포인트로부터 발전되고 주어진 검출된 그룹 지연에 대응하는 구동봉 위치를 검색하기보다는 계산할 수 있는 알고리즘의 유형일 수 있다는 것이 언급된다.
게다가, 원자로가 운전정지되고 구동봉 하우징(12)이 부분적으로 물 대신에 공기로 채워질 때, 공기는 구동봉(8) 및 냉각수의 것과 다른 유전 특성을 가진다. 따라서 대안적인 교정 데이터 세트(84)를 발전시키는 것이 바람직할 수 있고 여기서 구동봉 하우징(12)이 공기로 특정 규모까지 채워질 때 구동봉 하우징(12) 내의 구동봉(8)의 위치와 대응하는 그룹 지연 사이에 관계가 확립된다.
구동봉 하우징(12) 내의 환경의 온도는 신호 분석 루틴(44)에 의해 존재하는 것으로 결정된 그룹 지연에 영향을 줄 수 있다는 것 역시 언급된다. 즉, 구동봉 하우징(12) 내의 구동봉(8)의 주어진 위치에 대해, 대응하는 그룹 지연은 구동봉(8) 및 내부(70) 내의 액체 냉각제의 온도에 따라 변할 수 있다. 그러한 바와 같이, 추가적인 온도-지향 데이터가 신호 분석 루틴(44)에 의해 출력되는 구동봉(8)의 현재 위치에 적용되는 보정 계수를 발생시키고 제공하도록 보정 데이터 세트(52)에 저장된다.
즉, 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에 의해 검출된 입력 신호는 구동봉(8)의 대응하는 현재 위치를 출력하는 신호 분석 루틴(44)에 입력된다. 부가적으로, 온도 센서(72)는 온도 보정 계수를 제공하도록 보정 데이터 세트(52)를 사용하는, 보정 루틴(44)에 온도 입력을 제공한다. 온도 보정 계수는 봉(8)의 보정된 현재 위치를 발생시키도록 신호 분석 루틴(44)에 의해 출력된 봉(8)의 현재 위치에 적용된다. 그런 후에 봉(8)의 보정된 현재 위치가 예시에 의해, 예를 들어, 핵 발전소를 위한 제어 시스템에 입력으로서 제공되는, 예를 들어, 출력 라인(80) 상의 출력 장치(32)에 의해 출력된다.
보정 데이터 세트(52)는 또한 예를 들어, 데이터베이스로부터 대응하는 보정 계수를 단지 검색하기보다는 온도 입력에 기반해 보정 계수를 계산하는 루틴의 형태일 수 있다. 보정 데이터 세트(52)는 단순히, 구동봉 하우징(12)의 내부(70) 내에서 또는 구동봉 하우징(12)의 부근에서의 온도 값보다 더 많은 입력을 사용할 수 있다는 것 역시 언급된다. 즉, 예시에 의해, 압력, 연료 전지의 듀티 사이클 내의 시간, 구동봉(8)의 현재 위치, 및 다른 입력과 같은 다른 입력이 구동봉(8)의 보정된 현재 위치를 결정하도록 구동봉(8)의 현재 위치에 적용되는 보정 계수를 확립하는데 사용될 수 있다.
도 3은 구동봉 하우징(12)에 관련해서 구동봉(8)의 위치를 결정하는 개선된 방법의 특정 측면을 나타내는 예시적인 흐름도를 도시한다. 그러한 위치는 핵원자로 격납용기(16) 내의, 예시에 의해, 제어봉의 위치를 결정하도록 사용될 수 있다. 처리는 도면부호(106)에서와 같이 시작하고, 여기서 전자기 여기 신호는 구동봉 하우징(12)의 내부(70)를 따라 제 1 위치에 위치된 1차 및 2차 송신 안테나(56, 60)로부터 생성된다. 전자기 신호의 적어도 일부가 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)에서 입력으로서 도면부호(110)에서와 같이 검출된다. 위에 제시된 바와 같이, 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)는 구동봉 하우징(12)의 내부(70)를 따라 제 2 위치에 배치된다.
그런 후에 신호 분석 루틴(44)이 도면부호(110)에서 검출된 입력 신호의 그룹 지연을 결정하도록, 도면부호(114)에서와 같이, 사용된다. 그런 후에 그룹 지연이 구동봉 하우징(12)의 내부(70) 내의 구동봉(8)의 현재 위치를 결정하도록 교정 데이터 세트(48)와 관련해서, 도면부호(118)에서와 같이, 사용된다. 이 점에서, 내부(70)는 통로의 유형이라는 것이 언급되고, 통로는 1차 및 2차 송신 안테나(56, 60)로부터 도면부호(106)에서와 같이, 송신되는 여기 신호에 대한 도파관으로서 기능한다는 것이 반복된다. 그런 후에 봉(8)의 현재 위치가 출력 장치(32)에 의해 출력될 수 있다. 위에 제안된 바와 같이, 보정 데이터 세트(52)로부터의 보정 계수가 구동봉(8)의 보정된 현재 위치를 발생시키고 출력하도록 현재 위치에 적용될 수 있다. 위에 더 제안된 바와 같이, 둘 중 어느 하나의 그러한 출력이 핵 발전소 내의 다른 제어 시스템에 제공될 수 있고 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다.
구동봉(8)의 위치는 바람직하게 핵 발전소의 작동 동안만 알려지는 것이 아니라, 바람직하게 핵 발전소가 운전정지될 때 역시 알려진다는 것이 반복된다. 즉, 핵 발전소의 작동 동안, 구동봉 하우징(12)은 구동봉 하우징(12)의 내부(70) 내에 이동가능하게 수용되는 구동봉(8)에 의해 대체되는 경우를 제외하고 일반적으로 냉각수로 채워질 것이다. 그러나, 핵 발전소가 운전정지될 때, 구동봉 하우징(12)의 내부(70)는 부분적으로 또는 완벽하게 냉각수가 비워질 수 있고, 따라서 구동봉(8)은 적어도 부분적으로 공기 또는 다른 기체에 의해 둘러싸인다. 따라서 냉각수의 일부 또는 전부가 구동봉 하우징(12)의 내부(70)로부터 제거될 때 그룹 지연과 구동봉(8)의 위치 사이의 상관관계를 제공하는 메모리(40)에 저장된 대안적인 교정 데이터 세트(84)를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 이 점에서, 공기의 유전 특성이 핵 원자로의 냉각수의 것과 현저하게 다르기 때문에 완전히 새로운 교정 데이터 세트 또는 알고리즘을 유도하거나 또는 실험적으로 발전시키는 것이 필요할 것이다.
교정 데이터 세트(48)와 대안적인 교정 데이터 세트(84)의 발전을 고려할 때, 도 4는 교정 데이터 세트(48)를 실험적으로 발전시키는 개선된 방법의 특정 측면을 일반적으로 나타내는 흐름도를 도시한다. 유사한 방법론이 대안적인 교정 데이터 세트(84)를 발전시키도록 사용될 수 있다.
처리는 도면부호(222)에서 시작하고, 여기서 교정 전자기 여기 신호가 1차 및 2차 송신 안테나(56, 60)로부터 송신된다. 교정 전자기 신호는 신호 분석 루틴(44)에 의해 발생된 여기 신호와 동일할 수 있다(그리고 동일할 것이다). 그런 후에 구동봉(8)은 도면부호(226)에서와 같이, 구동봉 하우징(12)의 내부(70) 내의 복수의 위치의 각각 사이에 이동된다. 구동봉(8)의 각각의 그러한 위치에 대해서, 교정 입력이 도면부호(230)에서와 같이, 1차 및 2차 수신 안테나(64, 68)로부터 검출된다. 그런 후에 교정 그룹 지연이 도면부호(234)에서와 같이, 각각의 그러한 교정 입력에 대해 계산된다. 그런 후에 다양한 교정 그룹 지연이 교정 그룹 지연을 토대로 하는 교정 데이터 세트(48)를 발전시키도록 구동봉(8)의 다양한 위치에 관련해서 도면부호(238)에서와 같이, 사용된다. 위에 언급된 바와 같이, 교정 데이터 세트(48)는 예시에 의해, 루틴(44)의 형태로 있거나 또는 데이터베이스와 같은 표의 형태로 있을 수 있다. 위에 언급된 절차는 원자로가 운전 정지되고 구동봉 하우징(12)의 내부(70)가 대안적인 교정 데이터 세트(84)를 발전시키도록 공기 또는 다른 기체로 적어도 부분적으로 채워지는 대안적인 환경에 대해 바람직하게 반복될 수 있다는 것이 반복된다.
도 5는 교정 데이터 세트(48)로부터 단독으로 초래하는 구동봉(8)의 현재 위치에 적용될 수 있는 열 보정 계수를 제공하도록 사용되는 보정 데이터 세트(52)의 발전의 특정 측면을 도시한다. 처리는 도면부호(342)에서 시작하고, 여기서 그룹 지연은 구동봉 하우징(12)의 내부(70) 내의 복수의 온도 각각에서 구동봉(8)의 주어진 위치에 대해 결정된다. 온도 센서(72)는 내부(70)와 직접 통신하는 것으로 도시되는 반면에, 대안적인 실시예 온도 센서(72)는 그렇지 않으면 구동봉 하우징(12)의 부근에서 온도를 검출하도록 위치될 수 있다는 것이 이해된다. 이 점에서, 그 후에 온도가 적절한 보정 계수가 무엇인지를 결정하도록 핵 원자로의 작동 동안 검출될 수 있는 한에는 임의의 그러한 온도가 보정 계수를 발전시키는데 사용될 수 있다.
도 5의 흐름도에서, 도면부호(342)에 나타난 온도에서 변동은 구동봉(8)의 동일한 위치에 대해 복수의 온도를 가로질러 발생하도록 제안된다. 이 점에서, 원자로의 온도가 구동봉(8)의 위치보다 변경하기 더 어려운 경향이 있기 때문에, 데이터의 실제 발생에 대한 더 가능성 있는 시나리오가 적어도 구동봉 하우징(12)의 부근에서의 온도를 다른 온도로 변경하게 하고 그런 후에 각각의 복수의 위치로 구동봉(8)을 이동시키고 그리고 그로 인한 그룹 지연을 결정하고 대응하는 온도를 기록한다는 것이 이해된다. 게다가, 그룹 지연은 각각의 다른 온도에서 구동봉 하우징(12)을 따라 구동봉(8)의 각각의 증분 위치에 대해 반드시 기록될 필요가 없다는 경향이 있다. 그보다는, 그것은 온도와 그룹 지연 사이의 관계의 이해를 얻기 위해 주어진 온도에 대해 구동봉 하우징(12)을 따라 구동봉(8)의 제한된 수의 위치에서 그룹 지연의 제한된 수의 결정을 수행하는 것만으로도 충분할 수 있다. 즉, 이에 대한 잠재성이 실험 프로세스의 결과로부터 명백할 것임에도, 온도 보정 계수가 교정 데이터 세트(48)를 발전시키는데 요구되는 구체적인 측정을 요구하지 않는 상대적으로 단순한 데이터 및/또는 알고리즘을 토대로 할 수 있다는 것이 가능하다.
처리는 도면부호(346)에서와 같이 계속하고, 여기서 그룹 지연에서의 변경 및 온도에서의 대응하는 변경과 같은 다양한 실험 데이터가 기록된다. 그런 후에 도면부호(346)에서 기록된 데이터는 위에 제시된 바와 같이, 알고리즘의 유형이거나 표 또는 데이터베이스에 저장된 데이터 세트의 유형일 수 있는 보정 데이터 세트(52)를 도면부호(350)에서와 같이 발전시키고 저장하도록 사용될 수 있다.
따라서 개선된 방법 및 장치(4)는 핵 발전소의 연료 조립체 내의 제어봉의 현재 위치를 결정하도록 사용될 수 있는, 구동봉 하우징(12) 내의 구동봉(8)의 현재 위치의 결정을 유리하게 가능하게 한다. 결과적인 장치(4)는 이전에 공지된 시스템보다 확립하고 유지하기가 덜 비싸고 더 큰 정확성을 가진다. 또한 유리하게, 개선된 장치(4)에 의해 허용되는 더 큰 봉 위치 정확성은 안전 마진을 감소시키는 것에 의해 원자로의 효율성을 개선할 수 있다. 다른 이점은 해당 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다.
본 개시는 그것의 사상 또는 핵심적인 특징에서 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 설명된 실시예는 제한하는 것이 아닌 설명하는 것으로만 모든 측면에서 고려되어야만 한다. 그러므로 개시의 범위는 이전의 설명에 의해서라기보다는 첨부된 청구항에 의해 나타나야 한다. 청구항과 균등한 의미와 범위 내에 있는 모든 변경은 그들의 범위 내에 포함되어야만 한다.

Claims (11)

  1. 통로(70)의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉(8)의 현재 위치를 결정하는 방법으로서, 그 방법은:
    상기 통로를 따라 제 1 위치(56, 60)에서 전자기 신호를 송신하는 단계;
    상기 통로를 따라 제 2 위치(64, 68)에서 상기 전자기 신호의 적어도 일부를 입력으로서 검출하는 단계;
    상기 입력의 적어도 일부의 그룹 지연을 결정하는 단계; 및
    상기 그룹 지연에 대응하는 상기 봉의 상기 현재 위치를 결정하는데 있어서 교정 데이터(48) 세트와 관련된 상기 그룹 지연을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 통로의 적어도 부근에서 온도를 검출하는 단계;
    온도 보정 계수를 결정하도록 보정 데이터 세트(52)와 관련된 상기 온도를 사용하는 단계; 및
    상기 봉의 보정된 현재 위치를 얻도록 상기 봉의 상기 현재 위치에 상기 온도 보정 계수를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보정 데이터 세트와 관련된 상기 그룹 지연의 사용은 상기 그룹 지연을 교정 루틴(44)에 입력하는 단계 및 상기 그룹 지연에 대응하는 위치를 상기 현재 위치로서 상기 교정 루틴으로부터 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    핵원자로 격납용기(16) 내의 상기 구동봉(8)을 상기 봉으로서 사용하는 단계; 및
    상기 핵원자로 격납용기 내의 구동봉 하우징(12)을 상기 통로로서 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 통로(70)의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉(8)의 현재 위치를 결정하도록 사용될 수 있는 교정 데이터 세트(48)를 발생시키는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 통로를 따라 제 1 위치(56, 60)에서 교정 전자기 신호를 송신하는 단계;
    상기 통로 내의 복수의 위치 각각으로 상기 봉을 이동시키는 단계;
    상기 통로 내의 상기 봉의 상기 복수의 위치 중 적어도 일부의 각각에 대해 상기 통로를 따라 제 2 위치(64, 68)에서 상기 전자기 신호의 적어도 일부를 복수의 교정 입력으로서 검출하는 단계;
    상기 복수의 교정 입력 중 적어도 일부의 각각에 대해 캘리브레이션 그룹 지연을 결정하는 단계; 및
    상기 교정 그룹 지연에 적어도 부분적으로 기반해서 교정 데이터 세트(48)를 발전시키는 단계;를 포함하고, 상기 교정 데이터 세트는 상기 전자기 신호가 상기 통로를 따라 상기 제 1 위치에서 송신될 때 상기 통로를 따라 상기 제 2 위치에서 전자기 신호의 적어도 일부의 검출의 형태로 입력으로부터 결정된 그룹 지연에 대응하는 상기 봉의 현재 위치를 제공하도록 구조화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 봉이 물에 잠기는 것을 토대로 제 1 교정 데이터 세트를 상기 교정 데이터 세트로서 발전시키는 단계; 및
    상기 봉이 공기에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 토대로 제 2 교정 데이터 세트를 발전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 봉이 상기 제 1 위치에 있는 것과 적어도 상기 통로의 부근에서의 환경이 제 1 온도에 있는 것에 적어도 부분적으로 기초해서 상기 교정 데이터 세트를 발전시키는 단계;
    상기 봉이 상기 제 1 위치에 있는 것과 적어도 상기 통로의 부근에서의 환경이 상기 제 1 온도와는 다른 제 2 온도에 있는 것에 적어도 부분적으로 기초해서 보정 데이터 세트(52)를 발전시키는 단계를 더 포함하고, 상기 보정 데이터 세트는 적어도 상기 통로의 부근에서 검출된 온도에 대응하는 상기 봉의 상기 현재 위치에 온도 보정 계수를 제공하도록 구조화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 통로(70)의 적어도 일부 내에 이동가능한 봉(8)의 현재 위치를 결정하기 위한 장치(4)로서, 상기 장치는:
    프로세서(36) 및 메모리(40)를 포함하는 프로세서 장치(24);
    상기 프로세서 장치와 통신하고 상기 통로를 따라 제 1 위치에 위치되도록 구조화된 적어도 제 1 송신 안테나(56, 60) 및 상기 통로를 따라 제 2 위치에 위치되도록 구조화된 적어도 제 1 수신 안테나(64, 68)를 포함하는 입력 장치(28);
    상기 프로세서 장치와 통신하는 출력 장치(32);를 포함하고,
    상기 메모리는 상기 프로세서 상에 실행될 때, 상기 장치가:
    적어도 상기 제 1 송신 안테나로부터 전자기 신호를 송신하고;
    적어도 상기 제 1 수신 안테나로부터 상기 전자기 신호의 적어도 일부를 입력으로서 검출하며;
    상기 입력의 그룹 지연을 검출하도록 신호 분석 루틴에 상기 입력의 적어도 일부를 주입하고;
    상기 그룹 지연에 대응하는 상기 봉의 상기 현재 위치를 결정하는데 있어서 교정 데이터 세트와 관련된 상기 그룹 지연을 사용하며; 그리고
    상기 출력 장치로 상기 현재 위치를 출력하는 것;을 포함하는 작업을 수행하게 하는 상기 신호 분석 루틴을 포함하는 다수의 루틴(44)을 그 내부에 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 작업은:
    상기 통로의 적어도 부근에서 온도를 검출하고;
    온도 보정 계수를 결정하도록 보정 데이터 세트(52)와 관련해서 상기 온도를 사용하며; 그리고
    상기 봉의 보정된 현재 위치를 얻도록 상기 봉의 상기 현재 위치에 상기 온도 보정 계수를 적용하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8에 있어서,
    상기 교정 데이터 세트와 관련된 상기 그룹 지연의 사용은 상기 그룹 지연을 교정 루틴에 입력하고 상기 그룹 지연에 대응하는 위치를 상기 현재 위치로서 상기 교정 루틴으로부터 출력하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 작업은:
    핵원자로 격납용기(16) 내의 구동봉(8)을 상기 봉으로서 사용하고; 그리고
    상기 핵원자로 격납용기 내의 구동봉 하우징(12)을 상기 통로로서 사용하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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