KR20140110140A - 원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 비파괴 검사장치 및 방법 - Google Patents

원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 비파괴 검사장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 비파괴 검사장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 레이저를 원자로 상부헤드와 제어봉 구동장치 관통관 사이의 용접부 및 제어봉 구동장치 관통관 내부로 스캐닝 조사하여 생성되는 초음파를 감지하고, 감지된 초음파를 영상화하되, 특정 영역의 다수 지점에 레이저가 스캐닝 조사되는 동안 초음파를 감지하는 초음파 센서의 위치는 변화가 없고 초음파전파영상화에 기반을 둔 손상가시화를 실시한다. 이에 의해, 검사시간이 현저히 감소하여 점검 시간 단축으로 이어져 직접적 경제적 효과로 나타난다.

Description

원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 비파괴 검사장치 및 방법{Nondestructive Testing Apparatus and Method for Penetration Nozzle of Control Rod Drive Mechanism of Reactor Vessel Head}
본 발명은 비파괴 검사장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로 상부헤드에 마련된 제어봉 구동장치 관통관에 관한 비파괴 검사를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 원자로의 제어봉 구동장치(Control Rod Drive Mechanism : CRDM)는 원자로 용기 헤드(reactor vessel head : RVH)와 그에 마련된 다수의 관통관(penetration nozzle)들을 포함한다. 제어봉 구동장치의 관통관들은, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 원자로 상부헤드에 이종 용접을 통해 설치된다.
하지만, 관통관에는, 장기간 사용을 통해, 크게 두 가지 균열이 발생하게 된다.
첫째, 용접부에 균열이 발생하게 되고 균열의 성장은 상부헤드 내면쪽 용접부로 그리고 용접부 내부로 진전하여 원자로 내부의 압력, 1차 냉각수의 누출을 유발하게 되는데, 이는 도 2에 나타나 있다.
둘째, 용접으로 인한 잔류응력과 원자로내 압력에 의해 관통관 내부에 균열이 발생하게 된다.
이에 따라, 초음파탐상, 와전류탐상, 시각탐상, 침투탐상 기법이 원자로 상부헤드 관통관 내부 혹은 용접부에서의 균열을 검출하기 위해 적용되고 있다.
와전류탐상 기술을 이용하여 상부헤드 관통관 내부와 용접부에서의 균열검출기술은 한 지점이 아닌 영역을 검사하기에는 부적절한 것이 현실이다. 또한, 탐촉자의 접촉이 검사지점마다 이루어지기 때문에 탐촉자 접촉상태가 매번 바뀌어 발생하는 오차로 검사결과의 신뢰성이 낮다.
펄스/에코 초음파 탐상기법은 와전류 탐상과 같이 접촉 탐촉자의 이동을 기반으로 한 point-by-point 검사로 동일하게 지점별 탐촉자 접촉상태에 따라 그 검사신뢰도가 현격히 떨어질 수 있다.
또한, 침투탐상법은 검사 전후 검사면 청소와 침투액 적용 및 가시화에 많은 시간이 필요로 한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 레이저 초음파를 이용하여 원자로 상부헤드 제어봉 구동장치를 비파괴 검사하되, 고속 레이저 스캐닝과 스캐닝 중 이동 없이 한 지점에서 센싱을 수행하는 초음파 전파 영상화를 기반으로 한 원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 비파괴 검사장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 비파괴 검사장치는, 레이저빔 펄스를 생성하는 Q-스위치 다이오드 펌프 고체상태 레이저(Q-switched diode pumped solid state laser); 상기 레이저에서 생성된 레이저빔 펄스를 원자로 상부헤드와 관통관 용접부 혹은 관통관 내부로 스캐닝 조사하는 LMS(Laser Mirror Scanner); 상기 레이저에 의해 생성된 초음파를 감지하는 초음파 센서; 및 상기 초음파 센서에 의해 감지된 초음파를 영상화하는 이미지 처리 장치;를 포함하고, 상기 LMS에 의해 특정 영역의 다수 지점에 상기 레이저가 스캐닝 조사되는 동안, 상기 초음파 센서의 위치는 동일하다.
그리고, 상기 LMS는, 상기 원자로 상부헤드에서 관통관이 이종 용접으로 접합된 영역에 상기 레이저를 스캐닝 조사할 수 있다.
또한, 상기 초음파 센서는, 복수일 수 있고 접촉식 초음파 센서 또는 근거리 비접촉식 초음파 센서일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 상기 초음파 센서를 상기 특정 영역의 주변에 설치하기 위한 로봇 팔;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 상기 LMS는, 원자로 상부헤드에 마련된 관통관 내부로 상기 레이저를 스캐닝 조사할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 상기 LMS에 의해 스캐닝 조사되는 레이저를 상기 관통관 내부 면으로 반사시키는 LM(Laser Mirror);을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이미지 처리 장치는, 다수의 방향에 대해, 인접 스캐닝 신호들을 처리하여 균열을 파악할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 상기 레이저에 의해 발생한 초음파를 수신하여 상기 이미지 처리 장치로 전달하는 레이저 초음파 수신기;를 더 포함할 수 있다.
또한 레이저 초음파 수신기는 복수일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 비파괴 검사방법은, 레이저를 생성하는 단계; 상기 생성단계에서 생성된 레이저를 원자로 상부헤드로 스캐닝 조사하는 단계; 상기 레이저에 의해 생성된 초음파를 감지하는 단계; 및 상기 감지단계에 의해 감지된 초음파를 영상화하는 단계;를 포함하고, 상기 조사 단계에서 특정 영역의 다수 지점에 상기 레이저를 스캐닝 조사하는 동안, 상기 감지단계에서 상기 초음파를 감지하는 초음파 센서의 위치는 고정되어 있다.
그리고, 상기 조사단계는, 상기 원자로 상부헤드에서 관통관이 이종 용접으로 접합된 영역 또는 원자로 상부헤드에 마련된 관통관 내부로 상기 레이저를 스캐닝 조사할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 마이크로 미터 단위로 초당 수백 지점을 레이저빔을 이용한 자동 스캐닝을 통해 밀도 있는 검사를 수행할 수 있어 포인트 검사가 아닌 영역 검사가 가능하며, 마이크로 균열을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 스캐닝 동안 센서의 위치가 바뀌지 않고 초음파의 생성이 비접촉으로 이루어지기 때문에 검사신뢰도가 매우 높으며 검사시간이 현저히 감소하여 점검 시간 단축으로 이어져 직접적 경제적 효과로 나타난다.
도 1은 원자로의 제어봉 구동장치를 나타낸 도면,
도 2는 원자로의 제어봉 구동장치 용접부의 균열 발생 및 누출의 설명에 제공되는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 용접부 비파괴 검사장치의 설명에 제공되는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 유효성을 검증하기 위해 제작된 제어봉 구동장치의 실물 모형 및 인공 균열이 나타난 사진,
도 5는 초음파스펙트럼영상화(USI) 및 초음파전파영상화(UWPI) 기법의 설명에 제공되는 도면,
도 6은 균열의 주변에 조사된 레이저 빔에 의한 분산 초음파의 설명에 제공되는 도면,
도 7은 수평/수직 방향에서 인접신호들의 유사성의 설명에 제공되는 도면,
도 8은 인접파 차분 기형파전파영상화 기법의 설명에 제공되는 도면,
도 9는, 도 4에 제시된 실물에 대한 실험 결과를 나타낸 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 내부 비파괴 검사장치의 설명에 제공되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 용접부 비파괴 검사장치의 설명에 제공되는 도면이다. 본 실시예에 따른 '원자로 상부헤드 제어봉 구동장치 관통관 비파괴 검사장치'(이하, '비파괴 검사장치'로 약칭)는 관통관과 상부헤드 사이의 용접부를 점검(overhaul)하기 위한 장치이다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 비파괴 검사장치는 열려진 원자로 상부헤드의 아래에서 고속 자동화 고밀도 레이저 초음파 스캐닝을 실시하고, 발생된 레이저 초음파를 접촉 혹은 근거리 비접촉 센서(Capacitance and piezoelectric air-coupled transducers)를 통해 수집하거나 레이저 초음파 수신기로 원격으로 수집한다.
수집 시 하나의 검사영역(다수의 레이저 조사 포인트들이 포함됨)에 대해 초음파 수신은 고정된 지점에서 수행된다. 스캐닝을 통해 수집된 초음파 신호들은 초음파 전파 영상화에 기반을 둔 복수의 영상처리기법을 적용하여 균열을 가시화한다.
도 3의 (a)에는 비파괴 검사장치의 시스템 구성이 도시되어 있다. 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 비파괴 검사장치는, LMS(Laser Mirror Scanner)(110), QL(Q-switched diode-pumped solid state laser)(120), QL 제어기(130), PC(140), 초음파 센서(150) 및 센서 시스템(160)을 포함한다.
원자로 용기의 특성으로 인해, 사람의 직접적인 접근을 피하는 것이 필수적이다. 이를 위해, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 개방된 원자로 용기 헤드의 아래에서 로봇 팔(170)을 사용하여 원자로 용기 헤드의 내부 표면에 초음파 센서(150)를 접촉시킨다. 도 3의 (d)에는 원자로 용기 헤드의 내부 표면에 초음파 센서(150)를 접촉시키기 위한 로봇 팔(170)의 끝 부분에 대한 메커니즘을 상세히 도시하였다.
초음파 센서(150)는 직경이 4mm이고 중심주파수가 350kHz인 증폭기 통합 PZT 센서로 구현가능하며, 초음파 전달률을 높이기 위해, 센서의 보호막에 젤 접촉매질이 사용된다. 초음파 센서(150)는 접촉형 센서 형태 또는 근거리 비접촉형 센서 형태 모두로 구현가능하다.
한편, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 초음파 센서(150)는 초음파 수신기(180)로 대체될 수도 있다. 이 경우는, 로봇 팔(170)이 필요 없다는 점에서 유용하다.
다음, LMS(110)로 이종 용접부의 주변을 고속 레이저 스캐닝한다. 이를 위해, 수백에서 수천 nm의 파장을 갖는 QL(Q-switched diode-pumped solid state laser)(120)이 QL 제어기(130)의 제어에 의해, 8ns 동안 레이저 빔 펄스를 생성하고, 그 동안에 LMS(110)가 동일 간격으로 레이저 빔을 원자로 용기 헤드의 내부 표면에 스캐닝 조사한다.
스캐닝 격자 포인트에 조사된 레이저 빔은 초음파를 발생시킨다.
LMS(110)에는 레이저 빔의 파장을 동작 파장으로 포함하는 레이저 미러 쌍이 마련되어 있고, 이 미러들은 최대 각속도 수십에서 수백 rad/s를 갖는 2개의 직교하는 갈바노-모터들에 고정되어 있다. 각각의 미러는 위에서 아래로 또는 왼쪽에서 오른쪽으로 ±20도 회전할 수 있다.
QL 제어기(130)의 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency:PRF)와 갈바노 모터들의 움직임을 동기화하여, 레이저 펄스는 각 격자 점에 한 번씩 조사된다. 구체적으로, 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 일정한 간격(Δ)의 폭(LH)과 길이(LV)를 갖는 영역에서 스캔 경로를 따라 각 지점들에 조사된다.
레이저 빔에 의해 각 지점들에서 초음파가 생성되는데, 생성된 초음파는 초음파 센서(150)에 의해 감지되어 센서 시스템(160)에서 신호 처리된 후, 데이터 획득과 이미지 처리를 위해 PC(140)에 저장된다.
본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 유효성을 검증하기 위해, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 제어봉 구동장치를 실제 크기의 실물 모형으로 제작하였다. 그리고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 아크 모양의 깊이 있는 균열을 이종 금속 용접의 중앙에 최대 깊이 1.5 mm로, 길이는 15mm, 폭은 0.7mm로 생성하였다.
다수의 손상 시각화 알고리즘이 본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사장치에 적용될 수 있다. 손상 시각화와 영역화를 위해, UWPI(ultrasonic wave propagation imaging : 초음파 전파 영상화), USI(ultrasonic spectral imaging : 초음파 스펙트럼 영상화), WUPI(wavelet transformed ultrasonic propagation imaging : 웨이블릿 초음파 전파 영상화), AWPI(anomalous wave propagation imaging : anomalous 웨이브 전파 영상을 변환) 및 LWI(local wavelength imaging, 국부초음파파장영상화) 사용가능하다.
UWPI 방법은 3D 데이터 구조에서 1D 타임-도메인 신호로 재배열한다. 즉, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 타임-도메인 웨이브 신호는 N개의 샘플링 포인트들로 표현되고, 하나의 수직 라인에 (Lv/Δ+1) 개의 신호들이 하나의 스프레드 시트에 저장된다.
2D 배열, N×(Lv/Δ+1)은 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 신호들을 배열하여 생성된다. (LH/Δ+1)의 모든 수평 경로 스프레드 시트를 생성한 후에, 이 스프레드 시트은 N×(Lv/Δ+1)×(LH/Δ+1) 구조의 3D 데이터 배열로 재배열된다.
컬러 스케일에 의해 각 포인트에 대한 신호의 진폭을 표현한 스캐닝한 영역상의 강도 맵을, 도 5의 (f)에 도시된 바와 같이, 시간 축을 따라 절단하여 생성한다. N개의 강도 맵들은 웨이브 전파 영상을 생성함에 있어 N개의 정지 프레임들이 된다.
도 5의 (b)는 고속 푸리에 변환(fast Fourier transform: FFT)을 적용하여 1D 타임 도메인 신호로부터 변환된 1D 주파수 도메인 신호이다. USI 기법에서, 이러한 변환 신호는 초음파 스펙트럼 비디오를 생성하는데 사용된다. 이 신호는 UWPI과 같은 방법으로 배열, 절단, 비디오생성 절차를 통해 처리된다.
USI 비디오의 각 프레임은 컬러 스케일로 스펙트럼 진폭의 공간 분포를 표현한다. 이때, 손상에 의해 유도된 초음파가 주파수 변화를 보일 경우, 각각의 주파수에서 절단된 프레임에서 식별할 수 있기 때문에, 손상 영역은 효과적으로 시각화된다. 또한, 손상 부분을 포함하는 USI에서 발견되는 주파수 성분은 WUPI에 활용 가능하다. 웨이블릿 변환된 1D 타임 도메인 신호는 도 5의 (c)에 제시된 바와 같은 웨이블릿 반응도로부터 선택되는 경우, 중앙 주파수와 손상 관련 주파수가 기본 파와 손상 관련 파의 전파를 각각 시각화하기 위해 선택될 수 있다.
WUPI 방법은 도 5의 (d) 내지 (f)에 도시된 바와 같은 UWPI의 같은 방법으로, 선택된 주파수와 1D 웨이블릿 변환 신호를 재배열하여 웨이블릿 변환 초음파 전파 비디오를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 영역 손상 평가를 위해, 기존의 AWPI을 수정한 적절한 균열 시각화 방법이 적용된 개선된 AWPI 방법이 적용된다.
넓은 영역의 균열을 포함하는 감육, 박리 또는 분리 등의 영역 손상의 경우, 손상 영역 내에 조사된 레이저 빔에 의해 초음파가 생성되면, 고립파(손상 영역에 일정시간 잔류하다 소멸 및 통과하는 2D 스탠딩 웨이브의 한 유형)가 지역 손상 주변에 조사된 레이저에 의한 분산파와 함께 나타난다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 초음파가 균열(i 또는 i+1)의 주변에 조사된 레이저 빔에 의해 생성되었을 때, 부분적인 초음파 성분이 균열에서 산란되어 분산파가 된다.
본 발명의 실시예에서, PWSCC(Primary water stress corrosion crack)와 같이 표면에 인접한 타겟에서의 균열에 대해, 도 6의 (b)에 나타난 바와 같이 균열 내부와 주변에서 발생한 웨이브는 상당한 차이를 보인다.
도 7의 (a)는 원 영역의 (40.0, 34.2), (40.1, 34.2) 및 (40.2, 34.2)에서 획득한 수평 인접 신호들을 나타내었다. 마찬가지로, 도 7의 (b)는 (40.0, 34.2), (40.0, 34.3) 및 (40.0, 34.4)에서 획득한 수직 인접 신호들을 보여준다. 원 표면에 생성된 수평 또는 수직 인접 신호들은 방향에 관계없이, 서로 매우 강한 유사성을 보인다.
도 7의 (c)는 인공 균열의 가까운 위치에 배치된 세 가지 수평 인접 점들인 (14.0, 12.3), (14.1, 12.3) 및 (14.2, 12.3)에서 획득된 신호들을 나타나 있다. 이 인접 신호들 역시 매우 강한 유사성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 2mm 레이저 빔은 거의 그 방향에 따라 표면 균열을 스캔하기 때문에, 레이저 빔과 균열 사이의 상호 작용은 상당히 다르지 않고, 이에 따라 인접하여 생성된 신호들은 매우 유사하게 된다.
반면, 레이저 빔은 그의 방향에 거의 수직하게 표면 균열을 스캔하기 때문에, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 수직 인접 신호들은 0.1mm의 작은 간격에도 불구하고 상당히 다르다.
결과적으로, 두 개의 인접 신호들을 선택하는 균열의 지향성을 고려하지 않는 기존의 AWPI 알고리즘은 처리 방향에 평행한 균열을 시각화에 실패할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사장치에서는, 두 방향 인접 신호들을 처리하는 양방향 AWPI을 제안한다.
AWPI 알고리즘은 각기 다른 도착 시간을 갖는 두 신호를 매칭할 수 있는 신호 처리 과정을 포함한다.
이동할 샘플링 포인트의 개수를 결정할 때, 감산 신호 s(N)i-s(N±l)i+1가 최소 RMS 값을 가질 때, 이동할 샘플링 포인트들의 개수를 결정하면, 도착 시간 매칭은 두 신호들을 스캔하여 두 번째 신호의 시간 축을 이동함으로서 가능하다.
Figure pat00001
여기서, i은 이동량, T와 N은 신호 획득 동안의 샘플링 간격과 데이터 포인트들의 개수를 나타낸다. 이동 시간은 l(T/N)[sec.]로 표현된다. lmax(T/N) < t < T-lmax(T/N)에서 계산된 sRMS가 최소인 경우, 첫 번째 신호 S(N)i 및 두 번째 신호 s(N)i+1가 매치하는 것으로 간주한다.
따라서, 원 영역에서 획득된 두 개의 인접 파들이 유사한 경우에는 그들의 차를 최소화하기 위해 시간 포인트 조절을 하기 전이라도(하지만, 타임 포인트 조절 후라도 손상 지역에서 획득된 두 개의 인접 파들이 다르다면), 차 신호는 여전히 가시적인 잔여 성분을 포함한다. 잔여 파의 성질은 입사파, 분산파 및/또는 고립파의 잔여 성분을 발생시키는 손상 유형에 따라 달라진다.
도 8의 (a)에는 표면 균열의 (14.0, 12.3)에서의 첫 번째 신호와 (14.1, 12.3)에서의 두 번째 신호를 사용하여 수평 인접 파의 차가 나타나 있다. 수평 인접 파와 그에 평행한 균열 방향의 높은 유사성으로 인해, 차 신호에는 입사 파의 낮은 잔류 성분이 나타난다. 따라서, 수평 인접 파의 차들에 의한 AWPI는 입사파를 제외한 기형파(anomalous wave) 성분들의 가시성을 높이는데 실패할 수 있으며, 이는 도 9의 (d)에 나타나 있다.
한편, 도 8의 (b)에는 (14.0, 12.3)에서의 첫 번째 신호와 (14.0, 12.4)에서의 두 번째 신호를 이용하여 수직 인접 파를 차감한 결과를 나타내었는데, 도 8의 (a)에 나타난 신호들과 동일한 간격을 갖는 신호들일지라도 높은 진폭을 갖는 입사 파의 높은 잔여 성분을 보여준다.
도 8의 (c)에 도시된 수직 인접 파들의 차감 결과는 표면 균열 위치와 무관한 (40.0, 34.2)와 (40.0, 34.3)에서의 신호들을 이용하여 계산되었다. 도 8의 (b)에 도시된 바와 같은 수직 인접 파들로 처리하는 경우도, 마찬가지로 타임 포인트 조절 및 차감에 의해 잔여 성분이 완전히 제거되었다.
따라서, 균열 방향은 실제 응용 프로그램에서 알 수 없으므로, 임의의 방향 균열을 간과하지 않기 위해서는 양방향 AWPI이 필요하다.
도 9는 도 4에 제시된 실물에 대한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바에 따르면, UWPI, USI, WUPI에 비해, AWPI 기법의 성능이 더 우수함을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 설명에 제공되는 도면이다. 본 실시예에 따른 비파괴 검사장치는, 관통관 내부를 점검하기 위한 장치라는 점에서, 도 3에 도시된 비파괴 검사장치와 차이가 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 비파괴 검사장치의 LMS(110)은 관통관 내부에 레이저를 스캐닝 조사한다. 또한, 본 실시예에 따른 비파괴 검사장치에 추가적으로 구비되는 LM(Laser Mirror)(190)은 LMS(110)에 의해 스캐닝 조사되는 레이저를 관통관 내부 면으로 반사시킨다.
이 밖의 다른 구성들에 대한 설명은 도 3 및 그에 대한 상세한 설명으로부터 유추가능하므로 생략한다.
또한 원자로 하부헤드 관통노즐의 경우도 유사한 구성으로 검사가능하기때문에 생략한다.
그리고, 위 실시예들에서, 초음파 센서(150)와 레이저 초음파 수신기(180)는 하나로 구현한 것을 상정하였으나 이는 설명의 편의를 위한 예시적인 것에 불과하다. 이들의 개수는 다수개로 구현할 수 있다.
그리고, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : LMS(Laser Mirror Scanner)
120 : QL(Q-switched diode-pumped solid state laser)
130 : QL 제어기 140 : PC
150 : 초음파 센서 160 : 센서 시스템
170 : 로봇 팔 180 : 레이저 초음파 수신기
190 : LM(Laser Mirror)

Claims (10)

  1. 레이저빔 펄스를 생성하는 레이저;
    상기 레이저에서 생성된 레이저빔 펄스를 스캐닝 조사하는 LMS(Laser Mirror Scanner);
    상기 레이저에 의해 생성된 초음파를 감지하는 초음파 센서; 및
    상기 초음파 센서에 의해 감지된 초음파를 영상화하는 이미지 처리 장치;를 포함하고,
    상기 LMS에 의해 특정 영역의 다수 지점에 상기 레이저가 스캐닝 조사되는 동안, 상기 초음파 센서의 위치는 변하지 않는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LMS는,
    상기 원자로 상부헤드와 제어봉 구동장치 관통관 사이의 이종 용접부에 상기 레이저를 스캐닝 조사하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초음파 센서는,
    접촉식 초음파 센서 또는 근거리 비접촉식 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 초음파 센서를 상기 특정 영역의 주변에 설치하기 위한 로봇 팔;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 LMS는,
    원자로 상부헤드에 마련된 제어봉 구동장치 관통관 내부로 상기 레이저를 스캐닝 조사하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 LMS에 의해 스캐닝 조사되는 레이저를 상기 관통관 내부 면으로 반사시키는 LM(Laser Mirror);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 처리 장치는,
    다수의 방향에 대해, 인접 신호들을 처리하여 균열을 파악하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 발생한 초음파를 수신하여 상기 이미지 처리 장치로 전달하는 레이저 초음파 수신기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사장치.
  9. 레이저를 생성하는 단계;
    상기 생성단계에서 생성된 레이저를 조사하는 단계;
    상기 레이저에 의해 생성된 초음파를 감지하는 단계; 및
    상기 감지단계에 의해 감지된 초음파를 영상화하는 단계;를 포함하고,
    상기 조사 단계에서 특정 영역의 다수 지점에 상기 레이저를 스캐닝 조사하는 동안, 상기 감지단계에서 상기 초음파를 감지하는 초음파 센서의 위치는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 조사단계는,
    상기 원자로 상부헤드와 제어봉 구동장치 관통관 사이의 이종 용접부 및 제어봉 구동장치 관통관 내부 중 적어도 하나로 상기 레이저를 스캐닝 조사하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사방법.
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