KR20160036963A - 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 핵 연료봉에 각각 밀착되어 복수 개의 핵 연료봉으로 구성된 핵연료 집합체에 대한 건전성 검사를 수행할 수 있는 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사 시스템을 제공하기 위하여, 핵 연료봉의 일측에 배치되며, 일면에 상기 핵 연료봉의 외주면에 밀착되는 밀착홈이 형성된 하우징과 상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 핵 연료봉을 향해 초음파를 송신하는 송신부와 상기 핵 연료봉으로부터의 상기 초음파를 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 검사부를 구비하여, 핵 연료봉의 대한 검사 정확도가 향상되고, 복수 개의 핵 연료봉으로 구성된 핵연료 집합체에 대한 건전성 검사를 수행할 수 있어, 건전성 검사 시간의 지연을 해소할 수 있는 효과가 있다.

Description

핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사시스템{UNIT FOR INSPECTING NUCLEAR FUEL ROD AND SYSTEM FOR INSPECTING HAVING THE SAME}
본 발명은 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핵 연료봉에 대한 검사를 수행하는 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 원자력 발전은 원자로 내부의 핵연료에서 핵 분열시 생성되는 에너지를 이용하여 냉각수를 가열하고, 가열된 에너지를 기반으로 증기 발생기에서 2차 계통으로 에너지를 전달한다. 이때, 발생된 증기를 기반으로 증기터빈에서 회전에너지를 변환하여 발전기에서 전기가 생성되도록 한다. 이때, 원자로 내부에 설치된 핵연료는 핵연료 집합체로 구성된다.
도 1은 핵연료 집합체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 핵 연료봉의 배열 구조를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 핵연료 집합체(10)는 다수의 열과 행으로 배열되는 복수 개의 핵 연료봉(30)으로 구성될 수 있다. 핵 연료봉(30)은 우라늄을 대략 1mm 두께의 얇은 지르코늄 합금 피복으로 감싸는 구조를 가져, 외력에 의한 손상 및 방사선 누출이 방지되도록 할 수 있다.
여기서, 핵연료 집합체(10)는 원자로 내에 배치됨에 따라 원자로 내의 유체 흐름에 의해 진동이 발생되고, 지지부(50)와의 마모로 핵 연료봉(30)의 피복에 손상이 발생될 수 있다. 핵 연료봉(30)의 피복이 손상될 경우, 핵 연료봉(30)으로부터 고농도의 방사선이 누출되어 냉각수가 오염될 수 있으며, 손상에 따라 핵 연료봉(30)이 파손되어 핵 연료봉(30)이 원자로 내부에서 유동되는 문제점이 발생될 수 있었다.
따라서 핵연료 집합체(10)를 주기적으로 검사하여 손상 여부, 즉 핵연료 집합체(10)에 대한 건전성 검사가 수행되어야 한다. 여기서, 핵연료 집합체(10)에 대한 건전성을 검사하는 방법으로는 시핑 검사법, 육안 검사법 및 초음파 검사법이 사용되고 있다.
먼저, 시핑 검사법은 핵연료 집합체(10) 단위로 수중에서 검사를 수행하여 핵연료 집합체(10)의 방사능 준위가 높을 경우, 핵연료 집합체(10)를 구성하는 복수 개의 핵 연료봉(30)을 상호 분리하여 재검사가 수행되도록 하여야 한다. 이에, 시핑 검사법은 검사과정이 복잡하고, 핵연료 집합체(10)로부터 방사능 누출이 발생될 경우, 수중의 방사능 준위가 높아지게 되어 이후 검사될 다른 핵연료 집합체에 대한 정밀한 검사를 수행하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 육안 검사법은 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 검사자의 육안으로 확인하며 외형적 형태를 관찰하므로 미세한 파손이나 결함이 발생할 경우 검사 정확도가 떨어지고, 핵연료 집합체(10)의 테두리영역에 배치된 핵 연료봉(30)들에 대한 검사만이 가능하여 핵연료 집합체(10)의 중심영역에 배치된 핵 연료봉(30)들에 대한 검사를 수행할 수 없는 문제점이 있다.
이에, 핵연료 집합체(10)에 대한 검사방법으로는 초음파 검사법이 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 핵연료 집합체(10)에 대한 초음파 검사법의 종래 기술은 이미 "대한민국 등록특허공보 제10-1403838호(핵연료봉의 초음파 검사방법 및 시스템, 2014.05.28.)"에 개시된 바 있다.
다만, 종래의 초음파 검사법은 검사 기술의 한계로 핵연료 집합체(10)를 핵 연료봉(30) 단위로 검사하여 검사시간이 지연되는 문제점이 있었다. 종래의 초음파 검사법을 살펴보면, 핵 연료봉(30)을 수중에 배치한 상태에서 초음파를 기반으로 핵 연료봉에 대한 파손 여부를 확인할 수 있다.
도 3은 종래의 초음파 검사법에서 핵 연료봉의 파손여부 확인방법을 나타낸 개념도이고, 도 4는 종래의 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 사시도이다. 그리고 도 5는 종래의 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 핵 연료봉 파손여부의 확인방법을 나타낸 개념도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 건전 핵 연료봉(31)은 피복(33)과 펠렛(35) 사이에 공극이 형성되어 있다. 그러나 훼손 또는 파손이 발생된 핵 연료봉(32. 이하, 불건전 핵 연료봉이라 칭한다.)은 손상 부위로 물이 침투하여 피복(33)과 펠렛(35) 사이의 공극에 물이 존재한다. 이에, 핵 연료봉(30)의 파손은 물의 침투여부를 기반으로 확인할 수 있으며, 이를 확인하기 위하여 초음파 송수신부가 상호 마주하게 배치된 핵 연료봉 검사유닛(50)이 사용된다.
이러한, 종래의 핵 연료봉 검사유닛(50)은 핵 연료봉(30)이 상호 마주하고 있는 초음파 송수신부(51, 53) 사이에 배치된 상태에서 초음파 송수신부(51, 53)가 각각 초음파를 송신 및 수신하여 물의 존재여부를 검사할 수 있다.
즉, 건전 핵 연료봉(31)에서는 피복(33)과 펠렛(35) 사이에 공극이 존재하므로, 초음파 송신부(51)에서 송신된 초음파가 공극에서 전파 및 진행되며 펠렛(35)으로는 전파되지 않는다. 따라서 건전 핵 연료봉(31) 내부에서 산란되는 초음파 에너지의 양이 적어 초음파 수신부(53)로 수신된 초음파의 크기가 상대적으로 클 수 있다.
그러나 불건전 핵 연료봉(32)에서는 피복(33)과 펠렛(35) 사이에 물이 존재하므로, 초음파 송신부(51)에서 송신된 초음파가 물을 통과하여 펠렛(35)으로 전파된다. 따라서 초음파 에너지가 줄어들며, 신호의 진폭이 현저하게 감소하게 되어 핵 연료봉(30)에 대한 건전성은 초음파 수신부(53)로 수신된 초음파의 상대적 크기로 검사할 수 있다.
그러나 종래의 핵 연료봉 검사유닛(50)은 단일의 핵 연료봉(30)에 대한 검사만을 수행할 수 있어 검사시간이 지연되는 문제점이 있었다. 또한, 초음파 송수신부(51, 53)가 상호 마주하도록 정렬되지 않거나 간격의 변화 및 진동이 발생될 경우, 초음파 신호가 변화되어 핵 연료봉(30)에 대한 검사 정확도가 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1403838호(핵연료봉의 초음파 검사방법 및 시스템, 2014.05.28)
본 발명의 목적은 복수 개의 핵 연료봉에 각각 밀착되어 복수 개의 핵 연료봉으로 구성된 핵연료 집합체에 대한 건전성 검사를 수행할 수 있는 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 핵 연료봉 검사유닛은 핵 연료봉의 일측에 배치되며, 일면에 상기 핵 연료봉의 외주면에 밀착되는 밀착홈이 형성된 하우징과 상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 핵 연료봉을 향해 초음파를 송신하는 송신부와 상기 핵 연료봉으로부터의 상기 초음파를 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 검사부를 구비한다.
상기 핵 연료봉 검사유닛은 상기 핵 연료봉에 인접하는 지지면에 지지되도록 상기 하우징의 타면에 마련되어, 상기 하우징이 상기 핵 연료봉과 상기 지지면 사이에 배치될 때 상기 하우징이 상기 핵 연료봉에 밀착되도록 하는 밀착부를 더 포함할 수 있다.
상기 밀착부는 판스프링을 포함하는 탄성체로 마련될 수 있다.
상기 핵 연료봉 검사유닛은 상기 하우징의 타면에 인접하도록 배치되어, 상기 초음파 검사부로부터의 상기 초음파가 상기 하우징의 타면을 향하는 것을 차단하는 초음파 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 초음파 차단부는 상기 초음파의 전파 경로를 차단하는 초음파 흡음재로 마될 수 있다.
상기 송신부와 상기 수신부는 상기 핵 연료봉에 대하여 상기 초음파를 송수신하는 단일의 압전소자로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 검사 시스템은 복수 개의 핵 연료봉을 갖는 핵연료 조립체가 배치되는 수조와 상기 핵 연료봉의 일측에 배치되며 일면에 상기 핵 연료봉의 외주면에 밀착되는 밀착홈이 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 핵 연료봉을 향해 초음파를 송신하는 송신부 및 상기 핵 연료봉으로부터의 상기 초음파를 수신하는 수신부를 갖는 초음파 검사부를 포함하는 핵 연료봉 검사유닛을 구비하고, 상기 핵 연료봉 검사유닛은 상기 수조 내부에 복수 개로 배치되어 상기 복수 개의 핵 연료봉에 각각 밀착될 수 있다.
상기 검사 시스템은 상기 수조 내부에 배치되어 상기 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 지지하며, 상기 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 상기 핵연료 조립체에 대하여 이송시키는 구동유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 구동유닛은 상기 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 각각 지지하는 복수 개의 프레임과, 상기 복수 개의 프레임을 상기 핵연료 조립체를 향해 선형 이송시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 검사 시스템은 상기 복수 개의 초음파 검사부와 연동되어, 상기 복수 개의 초음파 검사부로부터 제공되는 상기 복수 개의 핵 연료봉에 대한 초음파 정보를 디스플레이하는 디스플레이 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 수조는 복수 개의 상기 핵연료 조립체가 저장되는 핵연료 저장조로 마련되고, 상기 핵연료 조립체는 상기 수조의 내부에서 개별적으로 수용될 수 있다.
본 발명에 따른 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사 시스템은 핵 연료봉에 밀착되어 핵 연료봉의 대한 검사 정확도가 향상되고, 복수 개의 핵 연료봉으로 구성된 핵연료 집합체에 대한 건전성 검사를 수행할 수 있어, 건전성 검사 시간의 지연을 해소할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 핵연료 집합체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 핵 연료봉의 배열 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 종래의 초음파 검사법에서 핵 연료봉의 파손여부 확인방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 종래의 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 사시도이다.
도 5는 종래의 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 핵 연료봉 파손여부의 확인방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 단면 사시도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 핵 연료봉을 활용한 핵연료 조립체의 검사방법을 나타낸 개념도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 단면 사시도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 건전 핵 연료봉에 대한 검사를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 불건전 핵 연료봉에 대한 검사를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 실시예에 따른 검사 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 13은 본 실시예에 따른 검사 시스템의 검사챔버를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 실시예에 따른 검사 시스템에서의 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 실시예에 따른 검사 시스템의 디스플레이 유닛에서의 초음파 정보를 나타낸 도면이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 검사 시스템의 디스플레이 유닛에서의 초음파 정보를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
또한, 본 실시예에서 설명되는 핵연료 조립체는 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 핵 연료봉의 배열로 구성되며, 이때, 복수 개의 핵 연료봉은 14*14의 배열, 또는 17*17의 배열로 마련될 수 있으나, 핵 연료봉의 수는 한정하지 않는다.
도 6은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 단면 사시도이다. 그리고 도 8은 본 실시예에 따른 핵 연료봉을 활용한 핵연료 조립체의 검사방법을 나타낸 개념도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛(100)은 수중에 배치된 핵연료 조립체(10)에 대한 검사를 수행하기 위해 하우징(110), 초음파 검사부(130), 초음파 차단부(150)를 포함할 수 있다.
먼저, 하우징(110)은 핵 연료봉 검사유닛(100)의 외형을 형성한다. 여기서, 하우징(110)의 내부에는 초음파 검사부(130) 및 초음파 차단부(150)가 배치되는 수용공간이 형성된다.
그리고 하우징(110)의 일면에는 밀착홈(111)이 형성된다. 여기서, 밀착홈(111)은 핵 연료봉 검사유닛(100)이 핵 연료봉(30)에 대한 건전성 즉, 핵 연료봉(30)의 파손 또는 훼손 여부를 검사할 때 핵 연료봉(30)과 하우징(110)이 밀착되도록 한다.
이러한, 밀착홈(111)은 핵 연료봉(30) 외측벽의 곡률에 대응되는 곡률을 갖도록 함몰 형성될 수 있으며, 핵 연료봉(30)과 하우징(110)의 밀착 과정에서 틈이 발생되는 것을 방지한다. 이에, 밀착홈(111)은 초음파 검사부(130)와 핵 연료봉(30)의 초음파 전달이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 하우징(110)의 타면에는 밀착부(113)가 마련된다. 밀착부(113)는 탄성력을 제공하는 판스프링과 같은 탄성체로 마련될 수 있다. 여기서, 밀착부(113)는 핵 연료봉(30)에 인접하는 지지면에 지지되어 하우징(110)이 핵 연료봉과 지지면 사이에 배치될 경우, 하우징(110)과 핵 연료봉(30)이 밀착되도록 한다.
다만, 본 실시예서는 핵 연료봉 검사유닛(100)이 핵연료 조립체(10)를 구성하는 복수 개의 핵 연료봉(30) 사이로 반입되어 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 수행하는 바, 여기서 지지면은 핵 연료봉(30)에 인접하는 다른 핵 연료봉의 외주면일 수 있다.
보다 구체적으로, 검사를 수행하기 위한 핵 연료봉 검사유닛(100)의 반입과정을 살펴보면 도 8에 도시된 바와 같이, 핵 연료봉 검사유닛(100)은 복수 개의 핵 연료봉(30) 사이로 반입될 수 있다. 이때, 하우징(110)의 반입방향의 선단은 밀착홈(111)을 향하는 경사면을 가져 복수 개의 핵 연료봉(30) 사이로 용이하게 삽입될 수 있다.
그리고 하우징(110)이 핵 연료봉(30) 사이에 배치되면, 밀착부(113)는 검사가 수행될 핵 연료봉(30)에 인접하는 다른 핵 연료봉에 지지되며 하우징(110)과 다른 핵 연료봉 사이에서 척력을 발생한다. 이에, 하우징(110)은 핵 연료봉(30)으로 밀착될 수 있으며, 이때 핵 연료봉(30)은 밀착홈(111)에 밀착된 상태로 검사가 진행될 수 있다.
더불어, 하우징(110)의 후단에는 밀착홈(111)을 향하는 경사면이 형성되어 추후 핵 연료봉 검사유닛(100)이 복수 개의 핵 연료봉(30)으로부터 반출될 경우 하우징(110)이 용이하게 이탈되도록 할 수 있다.
한편, 초음파 검사부(130)는 하우징(110) 내측에 배치된다. 초음파 검사부(130)는 핵 연료봉(30)에 대하여 초음파를 송신 및 수신하여 핵 연료봉(30)의 훼손 또는 파손 여부를 감지한다. 여기서, 초음파 검사부(130)는 핵 연료봉(30)을 향해 초음파를 송신하는 송신부와 핵 연료봉(30)으로부터 반사된 초음파를 수신하는 수신부로 마련될 수 있으며, 송신부와 수신부는 단일의 압전소자(131)로 마련될 수 있다.
다만, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 하나의 실시예로 초음파 검사부(130)는 도 9에 도시된 바와 같이, 단일의 압전소자가 아닌 송신소자(931)와 수신소자(932)로 마련될 수 있다.
이러한 초음파 검사부(130)는 핵 연료봉(30)의 일측 즉, 일방향에서 송신 및 수신이 이루어지도록 배치된다. 이에, 핵 연료봉 검사유닛(100)의 이송에서 진동이 발생되더라도 초음파의 송수신 효율이 저하되는 것이 방지될 수 있는 이점이 있다. 또한 송신부와 수신부의 간격 변화가 발생되지 않아 검사 정확도가 향상되는 이점이 있다.
한편, 초음파 차단부(150)는 초음파 검사부(130)로부터의 초음파가 핵 연료봉(30)의 반대 방향으로 전파되는 것을 차단한다. 여기서, 초음파 차단부(150)는 초음파 검사부(130)와 하우징(110)의 타면 사이에 배치되어 초음파 검사부(130)로부터의 초음파가 하우징(110)의 타면을 향해 전파되는 것이 방지되도록 한다.
이에, 초음파는 핵 연료봉(30)에 인접하는 다른 핵 연료봉으로 진행되는 것이 방지될 수 있다. 이러한 초음파 차단부(150)는 초음파의 전파 경로를 차단할 수 있는 초음파 흡음재로 마련될 수 있으며, 도 7에서는 초음파 차단부(150)가 하우징(110) 내측에 배치되는 것을 설명하고 있으나, 하우징 타면 외측에 배치되어도 무방하다.
한편, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 핵 연료봉에 대한 검사 방법을 상세히 설명하도록 한다.
도 10은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 건전 핵 연료봉에 대한 검사를 나타낸 도면이고, 도 11은 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛을 활용한 불건전 핵 연료봉에 대한 검사를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 핵 연료봉 검사유닛(100)은 핵 연료봉(30)에 밀착되어 초음파를 기반으로 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 수행한다.
이때, 건전 핵 연료봉(31)의 경우 도 10과 같이 피복(33)과 펠렛(35) 사이에 공극이 존재한다. 이에, 초음파 검사부(130)로부터 송신되는 초음파는 피복(33)을 투과하지 못하고, 전반사된다. 따라서 추후 설명할 디스플레이 유닛(750)에서는 진폭이 큰 반사 신호(S1)가 나타나게 된다.
그러나 불건전 핵 연료봉(32)의 경우 도 11과 같이, 피복(33)과 펠렛(35) 사이에 물이 침투하여 공극에 물에 존재하게 된다. 이에, 물과 피복(33)의 음향 임피던스 차이가 감소하여 초음파의 일부는 피복(33)을 투과하게 되고, 일부는 피복(33)에서 반사하게 된다. 따라서 초음파 검사부(130)에는 피복(33)을 투과한 신호와 반사된 신호 즉 두개의 펄스 신호가 감지되어 디스플레이 유닛(750)에서는 두개의 펄스 신호(S2, S3)가 나타날 수 있다.
즉, 불건전 핵 연료봉(32)의 검사는 건전 핵 연료봉(31)과 비교하여 진폭이 큰 반사 신호(S1)가 표현되던 영역에서는 상대적으로 진폭이 작은 반사 신호(S2)가 나타나고, 더불어 새로운 펄스 신호(S3)가 나타나는 것에 의해 감지할 수 있다. 이에, 검사자는 디스플레이 유닛(750)에 표현되는 펄스 신호를 확인하며, 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 수행할 수 있다.
한편, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 검사 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 12는 본 실시예에 따른 검사 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 13은 본 실시예에 따른 검사 시스템의 검사챔버를 나타낸 도면이다. 그리고 도 14는 본 실시예에 따른 검사 시스템에서의 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 나타낸 도면이다.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 검사 시스템(1000)은 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100), 수조(300), 구동유닛(500) 및 제어유닛(700)을 포함할 수 있다.
먼저, 수조(300)에는 핵연료 조립체(10)가 배치될 수 있다. 여기서, 수조(300)는 복수 개의 핵연료 조립체(10)가 저장되는 핵연료 저장조일 수 있으며, 수조(300)의 내부에는 격벽이 배치되어 복수 개의 핵연료 조립체(10)가 개별 수용되도록 할 수 있다. 여기서, 검사가 요구되는 핵연료 조립체(10)는 최초 수용영역으로부터 이탈되어 수조(300) 내부에 배치된 베이스(20)에 안착될 수 있다.
이후, 구동유닛(500)이 도 13b에 도시된 바와 같이, 격벽에 지지되어 베이스(20)에 안착된 핵연료 조립체(100)에 대한 검사가 진행되도록 한다. 여기서, 구동유닛(500)은 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100)을 지지하여, 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100)이 핵연료 조립체(10)에 대하여 이송되도록 할 수 있다. 여기서, 구동유닛(500)은 지지부(510), 구동부(530) 및 프레임(550)을 포함할 수 있다.
먼저, 지지부(510)는 격벽에 지지된다. 그리고 구동부(530)는 지지부(510)의 상단에 배치된다. 여기서, 구동부(530)는 방수모터, 방수 엑츄에이터 등와 같은 구동장치로 마련되어 프레임(550)이 핵연료 조립체(10)를 향해 선형 이송되도록 한다. 그리고 구동부(530)에 연결된 프레임(550)은 복수 개로 마련되어 각각 선단에 핵 연료봉 검사유닛(100)이 연결된다.
이에, 프레임(550)은 구동부(530)의 작동에 따라 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100)을 핵연료 조립체(10)를 향해 이송시켜, 각각의 핵 연료봉 검사유닛(100)이 핵연료 조립체(10)의 일열에 배치된 복수 개의 핵 연료봉(30) 사이로 반입되도록 한다. 이때, 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100)은 제어유닛(700)과 연동되어 일 열에 배치된 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 수행하고, 이후 이송되어 다음 열에 배치된 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 수행할 수 있다.
한편, 제어유닛(700)은 제어부(710), 초음파 통신부(730) 및 디스플레이 유닛(750)을 포함할 수 있다.
여기서, 제어부(710)는 검사 시스템(1000)의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(710)는 구동부(530)에 연동되어 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100)의 이송이 제어되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(710)는 초음파 검사부(130)와 초음파 정보를 송수신하는 초음파 통신부(730)와 연동되어 초음파 검사부(130)로부터의 초음파 정보를 수신할 수 있다. 이때, 제어부(710)에는 초음파 정보가 저장될 수 있으며, 초음파 정보가 디스플레이 유닛(750)을 통해 디스플레이되도록 할 수 있다. 이에, 검사자는 디스플레이 유닛(750)에 통해 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 초음파 정보를 확인하며, 핵 연료봉(30)에 대한 검사를 수행할 수 있다.
한편, 이하에서는 디스플레이 유닛에 구현되는 초음파 정보에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 15는 본 실시예에 따른 검사 시스템의 디스플레이 유닛에서의 초음파 정보를 나타낸 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이 유닛(750)에서는 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 초음파 정보가 진폭으로 나타나게 된다. 이에, 검사자는 디스플레이 유닛(750)에 디스플레이되는 진폭을 확인하며 건전 핵 연료봉(31)과 불건전 핵 연료봉(32)을 구분할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 유닛(750)에는 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 초음파 정보가 행렬로 나타날 수 있으며 이때, x축은 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛(100)의 이송방향에 따른 행방향에 위치한 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 정보이고, y축은 열방향에 위치한 복수 개의 핵 연료봉(30)에 대한 정보일 수 있다.
여기서, 불건전 핵 연료봉(32)이 위치한 영역에서는 건전 핵 연료봉(31)이 위치한 영역에서와는 다른 진폭(P1, P2)이 나타나게 되어, 검사자는 이를 확인하여 불건전 핵 연료봉(32)의 식별할 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 핵 연료봉(30)에 대한 초음파 정보가 디스플레이 유닛(750)에 진폭으로 나타나는 것으로 설명하고 있으나, 도 16에 도시된 바와 같이 초음파 신호에 핵 연료봉 검사유닛(100)의 이동거리를 맵핑하여, B-스캔 신호로 표현하는 바, 불건전 핵 연료봉(32)에 대한 식별(P3)이 보다 용이하도록 할 수 있다.
이와 같이, 핵 연료봉 검사유닛 및 이를 갖는 검사 시스템은 핵 연료봉에 밀착되어 핵 연료봉의 대한 검사 정확도가 향상되고, 복수 개의 핵 연료봉으로 구성된 핵연료 집합체에 대한 건전성 검사를 수행할 수 있어, 건전성 검사 시간의 지연을 해소할 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 핵연료 조립체 30 : 핵 연료봉
31 : 건전 핵 연료봉 32 : 불건전 핵 연료봉
100 : 핵 연료봉 검사유닛 110 : 하우징
130 : 초음파 검사부 150 : 초음파 차단부
300 : 수조 500 : 구동유닛
700 : 제어유닛

Claims (11)

  1. 핵 연료봉의 일측에 배치되며, 일면에 상기 핵 연료봉의 외주면에 밀착되는 밀착홈이 형성된 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 핵 연료봉을 향해 초음파를 송신하는 송신부와 상기 핵 연료봉으로부터의 상기 초음파를 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 검사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵 연료봉 검사유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 핵 연료봉에 인접하는 지지면에 지지되도록 상기 하우징의 타면에 마련되어, 상기 하우징이 상기 핵 연료봉과 상기 지지면 사이에 배치될 때 상기 하우징이 상기 핵 연료봉에 밀착되도록 하는 밀착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 연료봉 검사유닛.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 밀착부는
    판스프링을 포함하는 탄성체로 마련되는 것을 특징으로 하는 핵 연료봉 검사유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 타면에 인접하도록 배치되어, 상기 초음파 검사부로부터의 상기 초음파가 상기 하우징의 타면을 향하는 것을 차단하는 초음파 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 연료봉 검사유닛.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 초음파 차단부는
    상기 초음파의 전파 경로를 차단하는 초음파 흡음재로 마련되는 것을 특징으로 하는 핵 연료봉 검사유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 송신부와 상기 수신부는
    상기 핵 연료봉에 대하여 상기 초음파를 송수신하는 단일의 압전소자로 마련되는 것을 특징으로 하는 핵 연료봉 검사유닛.
  7. 복수 개의 핵 연료봉을 갖는 핵연료 조립체가 배치되는 수조와;
    상기 핵 연료봉의 일측에 배치되며 일면에 상기 핵 연료봉의 외주면에 밀착되는 밀착홈이 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 핵 연료봉을 향해 초음파를 송신하는 송신부 및 상기 핵 연료봉으로부터의 상기 초음파를 수신하는 수신부를 갖는 초음파 검사부를 포함하는 핵 연료봉 검사유닛을 구비하고,
    상기 핵 연료봉 검사유닛은 상기 수조 내부에 복수 개로 배치되어 상기 복수 개의 핵 연료봉에 각각 밀착되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 수조 내부에 배치되어 상기 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 지지하며, 상기 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 상기 핵연료 조립체에 대하여 이송시키는 구동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 구동유닛은
    상기 복수 개의 핵 연료봉 검사유닛을 각각 지지하는 복수 개의 프레임와,
    상기 복수 개의 프레임을 상기 핵연료 조립체를 향해 선형 이송시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 복수 개의 초음파 검사부와 연동되어, 상기 복수 개의 초음파 검사부로부터 제공되는 상기 복수 개의 핵 연료봉에 대한 초음파 정보를 디스플레이하는 디스플레이 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 수조는
    복수 개의 상기 핵연료 조립체가 저장되는 핵연료 저장조로 마련되고,
    상기 핵연료 조립체는
    상기 수조의 내부에서 개별적으로 수용되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.


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