KR20160123157A - Nuclear fuel rod scanner - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 핵연료봉 탐상장치에 관한 것으로, 특히 핵연료봉 탐상에 사용되는 중성자 선원을 효율적으로 사용할 수 있는 핵연료봉 탐상장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로, 원자로 등에 쓰이는 핵연료는 우라늄 산화물을 소결하여 펠릿(pellet)을 형성하고, 소결된 복수의 펠릿(pellet)과 스프링을 약 4m 길이의 속이 빈 지르칼로이 합금의 피복관 내에 봉입하고 헬륨가스를 충압한 후 봉단마개를 밀봉하여 핵연료봉으로 제작하고 핵연료봉 다발을 집합체로 구성하여 원자로 내에서 핵연료로 사용된다.Generally, nuclear fuel used in nuclear reactors is formed by sintering uranium oxide to form pellets, enclosing a plurality of sintered pellets and springs in a sheath of a hollow Zircaloy alloy of about 4 m in length, Once sealed, the plug is sealed to form a fuel rod, and the bundle of fuel rods is used as a nuclear fuel in the reactor.
이러한 핵연료봉은 원자로 내에서 안정적인 핵분열을 수행할 수 있도록 핵연료봉 내의 소결체의 건전성, 농축도, 이탈 여부 등의 결함을 탐상기를 이용하여 사전에 검사하여 결함을 제거한 후 원자로 내에 장입하여야 한다.These fuel rods should be checked in advance for defects such as integrity, concentration, and separation of the sintered bodies in the fuel rod so that stable nuclear fission can be performed in the reactor.
이러한 핵연료봉의 검사를 위한 종래기술의 탐상기의 예로는 NDA-TECH사(미국)의 수동형(passive) 탐상기와 능동형(active) 탐상기를 들 수 있다.Examples of prior art flaw detectors for inspection of such fuel rods include passive flaw detectors and active flaw detectors from NDA-TECH (USA).
수동형 탐상기는 핵연료봉에서 방출되는 방사능을 검출하여 이를 분석하는 것에 의해 핵연료봉의 결함을 검출하는 것으로 중성자 선원이 불필요하나 핵연료봉의 결함에 대한 정확한 검출을 위하여 장비가 거대해지며, 과대하게 설치공간을 필요로 하게 되어 자주 사용되지 않고 있다.The passive flaw detector detects the defect in the fuel rod by detecting and analyzing the radioactivity emitted from the fuel rod. Neutron source is unnecessary but the equipment is enormous for accurate detection of the defect in the fuel rod. And is often not used.
이와 달리 능동형 탐상기는 자체 내에서 중성자를 발생시켜 핵연료봉에 조사한 후 핵연료봉 내에서 중성자와 반응하는 우라늄에 의해 방사되는 감마선을 검출하여 분석하는 것에 의해 핵연료봉의 결함을 파악하도록 구성되는 것으로서, 협소한 장소에 설치될 수 있으며, 핵연료봉 검출의 정확도가 높기 때문에 가장 많이 사용되고 있다.In contrast, the active tester is configured to generate neutrons in itself and irradiate the fuel rod to detect defects in the fuel rod by detecting and analyzing gamma rays emitted by uranium reacting with neutrons in the fuel rod, And it is most widely used because of the high accuracy of detection of nuclear fuel rods.
도 1을 참고하면, 능동형 탐상기는 납으로 제작되는 원통형 차폐함(10)과, 원통형 차폐함(10)의 일측에서 핵연료봉(1)이 이송되는 투입구(11) 위치에 형성되어 소결체의 길이 및 밀도를 측정하는 밀도측정기(12)와, 중성자 선원인 252Cf를 구비하여 차폐함(10)의 내측에 위치되는 252Cf 선원(13)과, 핵연료봉(1)이 인출되는 차폐함(10)의 외측면에 형성되어 감마선(γ-ray)을 검출할 수 있도록 광검출기 및 BGO 등을 내장한 감마선검출기(14)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the active type flaw detector includes a
핵연료봉은 차폐함(10)의 입구와 출구에 마련되는 연료봉 이송기(미도시)에 의해 차폐(10)로 인입되고 검사가 종료된 핵연료봉은 차폐함(10) 바깥으로 인출된다.The fuel rod is drawn into the
이러한 종래기술의 능동형 탐상기에 사용되는 252Cf 선원(13)은 높은 속도로 자발적 핵분열이 이루어지면서 중성자를 방출하는 특성으로 인하여 다양한 중성자 선원으로 사용되고 있다.The 252
캘리포늄(Cf)은 20가지 동위원소가 알려져 있으며, 주로 이용되는 Cf 동위원소는 반감기가 2.645년인 252Cf이다. 자연계 발견되는 원소 중에서 가장 무거운 Cf은 우라늄 광석에서 우라늄 원자들이 일련의 중성자 흡수와 β-붕괴를 일으켜 생성되어 극미량 존재하지만, 이로부터 분리하여 얻지는 못하고 인공적으로 핵반응을 통하여 만든다. 특히 Cf은 반응로를 통하여 극히 미량(약, 0.3g/년)만이 생산되어 상당히 고가의 물질에 해당한다.Caliphonium (Cf) is known to have 20 isotopes, and the Cf isotope used is 252 Cf, which has a half-life of 2.645 years. The heaviest Cf found in nature is produced by a series of neutron absorption and β-decay of uranium atoms in the uranium ore, but it is not obtained separately from it, but it is produced artificially through nuclear reaction. In particular, Cf is produced only in extremely small amounts (approx. 0.3 g / year) through the reactor, which is a very expensive substance.
핵연료봉 탐상기에 사용되는 252Cf은 반감기가 2.64년으로써, 2.64년마다 새로운 252Cf 로드로 교체하여 사용하고 있고 있으며, 제거된 252Cf 로드는 탐상기에서 제거된 후에 폐기 처리되고 있다.
The 252 Cf used in nuclear fuel rods is replaced by a new 252 Cf rod every 2.64 years with a half life of 2.64 years. The removed 252 Cf rod is discarded after being removed from the fester.
등록특허공보 제10-0988574호(공고일자: 2010.10.18)
Patent Registration No. 10-0988574 (Publication Date: October 18, 2010)
본 발명은 이러한 능동형의 핵연료 탐상장치에서 중성자 선원의 교체 시에 종래에 폐기 처리되는 중성자 선원을 효율적으로 운영하여 사용할 수 있는 핵연료봉 탐상장치를 제공하고자 한다.
The present invention provides a fuel rod inspection apparatus capable of efficiently operating a neutron beam source that is conventionally disposed of at the time of replacement of a neutron source in such an active fuel testing apparatus.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치는, 핵연료봉을 결합을 조사하기 위한 차폐함을 포함하는 핵연료봉 탐상장치에 있어서, 상기 차폐함은 252Cf 중성자 선원의 장입이 이루어지는 2 ~ 8개의 장입홀이 형성된 중성자 선원 장입부가 마련됨을 특징으로 한다.Nuclear fuel rod inspection instrument according to the present invention for achieving this purpose, in the fuel rod inspection instrument, which method comprises the shield to investigate the combination of the fuel rod, also the shield is made of the contents of the 252
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 장입홀은 8개인 것을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the charging hole is eight in number.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 중성자 선원 장입부는, 상기 차폐함에 고정되는 튜브몸체와; 상기 장입홀이 형성되어 상기 튜브몸체 내에 삽입 위치하되, 길이 방향으로 복수 개의 블록으로 구성되는 용기몸체;를 포함하며, 보다 바람직하게는, 상기 용기몸체의 단위 블록은 상기 튜브몸체와 나사로 고정됨을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the neutron beam source charging unit includes: a tube body fixed to the shield box; The unit block of the container body is fixed to the tube body by a screw, and the unit body of the container body is fixed to the tube body by screws. .
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 장입홀들은 중앙에 배치되는 하나의 장입홀을 중심으로 그 주변의 동심원 상에 배치됨을 특징으로 한다.
Preferably, in the present invention, the charging holes are arranged concentrically around the charging hole arranged at the center.
본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치는, 복수의 252Cf 로드를 수용할 수 있도록 복수의 장입홀을 갖는 중성자 선원 장입부가 마련됨으로써, 252Cf 로드 교환 시에 폐기되었던 중성자 선원을 그대로 사용함으로써 재활용에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 또한 새로운 252Cf 로드 장입 시에 기존 252Cf 로드를 빼내는 작업을 절감함으로써 중성자 선원 교환 시에 발생될 수 있는 작업자의 방사선 피폭을 줄일 수 있는 효과가 있다.
Nuclear fuel rod in accordance with the present invention inspection device, according to the recycling by being neutron source charging portion provided with a plurality of charging holes to accommodate a plurality of 252 Cf load, used as a neutron source that were discarded at the time of 252 Cf load exchange It also has the effect of reducing the worker's radiation exposure, which can occur during neutron source replacement, by reducing the work of removing the existing 252 Cf load when loading a new 252 Cf load.
도 1은 일반적인 핵연료봉 탐상장치의 일부 절개된 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치의 중성자 선원 장입부를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치에 있어서, 중성자 선원 장입부의 단면 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치에 있어서, 다수의 장입홀로 구성된 중성자 선원 장입부에 의한 잉여 중성자 선원량을 보여주는 그래프.1 is a partially cutaway perspective view of a typical fuel rod inspection apparatus,
FIG. 2 is a view showing a neutron beam source loading part of a nuclear fuel rod inspection apparatus according to the present invention,
3 is a cross-sectional view of a neutron beam source loading part in the nuclear fuel rod inspection apparatus according to the present invention,
FIG. 4 is a graph showing the amount of surplus neutron sources generated by neutron beam source charging units composed of a plurality of charging holes in the nuclear fuel rod testing apparatus according to the present invention. FIG.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The specific structure or functional description presented in the embodiment of the present invention is merely illustrative for the purpose of illustrating an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms. And should not be construed as limited to the embodiments described herein, but should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the terms first and / or second etc. may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms. The terms may be referred to as a second element only for the purpose of distinguishing one element from another, for example, to the extent that it does not depart from the scope of the invention in accordance with the concept of the present invention, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
Whenever an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it should be understood that other elements may be present in between something to do. On the other hand, when it is mentioned that an element is "directly connected" or "directly contacted" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions for describing the relationship between components, such as "between" and "between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should also be interpreted.
한편, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하였으며, 본 발명의 기술적 특징과 관련된 요부 구성을 중심으로 설명하도록 한다. In the meantime, a detailed description of well-known functions and constructions related to the present invention is omitted, and the description related to the technical features of the present invention will be mainly described.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참고하면, 본 발명의 핵연료봉 탐상장치는, 차폐함에 252Cf 중성자 선원의 장입이 이루어지는 복수의 장입홀(113)이 형성된 중성자 선원 장입부(110)가 마련되며, 이때 장입홀(113)은 2 ~ 8개인 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 2, the apparatus for detecting a nuclear fuel rod of the present invention is provided with a neutron beam
도 2에 예시된 것과 같이, 장입홀(113)은 8개인 것이 바람직하다.As illustrated in Fig. 2, it is preferable that the
중성자 선원 장입부(110)는 차폐함 내에 고정되는 튜브몸체(111)와, 이 튜브몸체(111) 내에 삽입 위치하게 되는 용기몸체(112)로 구성될 수 있으며, 용기몸체(112) 내에는 장입홀(113)이 형성된다.The neutron beam
본 실시예에서 장입홀(113)은 8개로 구성되며, 용기몸체(112) 중앙에 하나의 장입홀이 형성되고 그 주변으로 7개의 장입홀이 가상의 동심원 상에서 일정 간격을 갖고 배치된다. 용기몸체(112)의 재질은 납이 사용될 수 있다.In this embodiment, the
튜브몸체(111)의 직경은 43.94 ㎜이며, 장입홀(113)의 직경은 9.91 ㎜로써, 종래의 252Cf 로드 장입용 홀과 동일한 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 중성자 선원 장입부는 종래의 차폐함 또는 중성자 선원인 252Cf 로드의 구조적인 변경이 없이 적용이 이루어질 수 있다.
The diameter of the
도 3은 본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치에 있어서, 중성자 선원 장입부의 단면 구성도이다.3 is a cross-sectional view of a neutron beam source loading part in the nuclear fuel rod inspection apparatus according to the present invention.
도 3을 참고하면, 중성자 선원 장입부(110)에 있어서, 용기몸체(112)는 길이 방향으로 복수 개의 블록으로 구성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 3, in the neutron beam
중성자 선원 장입부는 핵연료봉 길이에 상당한 정도의 길이(대략 95 ㎝)를 가지며, 따라서 납을 소재로 하는 하나의 긴 용기몸체에 복수의 장입홀을 직접 가공하기가 어렵다. 따라서 용기몸체(112) 전체를 복수 개의 블록으로 구성하여 튜브몸체(111)와 조립함으로써 장입홀의 가공이 용이한 장점이 있다.The neutron source loading part has a length (about 95 cm) which is considerable length of the fuel rod length, and therefore it is difficult to directly process a plurality of loading holes in one long container body made of lead. Therefore, the entire body of the
한편 튜브몸체(111) 내에 단위 용기몸체(112)를 삽입한 후에 튜브몸체(111)와 단위 용기몸체(112)는 나사(S)에 의해 조립되어 고정이 이루어질 수 있을 것이다.
On the other hand, after inserting the
도 4는 본 발명에 따른 핵연료봉 탐상장치에 있어서, 다수의 장입홀로 구성된 중성자 선원 장입부에 의한 잉여 중성자 선원량을 보여주는 그래프로써, 수평축은 중성자 선원 교환차수를 나타내며, 수직축은 잉여 중성자 선원에 의한 량을 나타낸다.FIG. 4 is a graph showing the amount of surplus neutron sources generated by the neutron source loading unit composed of a plurality of charging holes in the nuclear fuel rod inspection apparatus according to the present invention, wherein the horizontal axis represents the neutron source exchange order, .
최초에 중성자 선원 장입부(110)는 하나의 장입홀에만 252Cf 로드(1.6 mg)가 삽입되어 탐상장치의 운영이 이루어지며, 교환주기인 2.64년 후(1차)는 기존 252Cf 로드(0.8 mg)는 그대로 유지하고 새로운 252Cf 로드(1.6 mg)를 장입하여 사용한다.First, the neutron
이와 같이 교환주기가 도래한 시점에서 기존 252Cf 로드는 그대로 유지한 상태에서 새로운 252Cf 로드(1.6 mg) 만을 추가 장입하여 운영이 이루어질 수 있다.At this time, the existing 252 Cf load can be maintained and the new 252 Cf load (1.6 mg) can be charged.
도 4에서는 교환주기 차수에 따라서 새로 장입되는 252Cf 로드를 제외하고 나머지 잔여 252Cf 로드에 의한 252Cf 선원량을 보여주고 있으며, 대략 7차 이후에는 잔여 252Cf 선원량에 의한 증가는 발생되지 않음을 알 수 있다.4 shows the amount of 252 Cf source by the remaining 252 Cf load excluding the newly loaded 252 Cf load according to the order of the exchange cycle and after the 7th cycle there is no increase by the remaining 252 Cf source amount .
따라서, 도 4로부터 잔여 252Cf 로드를 수용할 수 있는 장입홀을 7 개 이상 구성하는 것은 그 효과가 미미함을 알 수 있으며, 잔여 252Cf 로드를 수용할 수 있는 장입홀의 숫자는 최대 7개로써 차폐함 내에서 허용된 중성자 선원 장입부의 수용 공간(단면적)을 고려하면 전체 장입홀은 최대 8개를 넘지 않는 것이 바람직할 것이다.Accordingly, it can be seen from FIG. 4 that the effect of forming seven or more charging holes capable of accommodating the remaining 252 Cf loads is insignificant, and the number of charging holes capable of accommodating the remaining 252 Cf loads is seven Considering the accommodation space (cross-sectional area) of the neutron beam source charging part allowed in the shielding box, it is desirable that the total charging hole does not exceed a maximum of eight.
이와 같이 종래에 252Cf 로드 교환 시에 폐기되었던 중성자 선원을 그대로 사용함으로써 재활용에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 또한 새로운 252Cf 로드 장입 시에 기존 252Cf 로드를 빼내는 작업을 절감함으로써 중성자 선원 교환 시에 발생될 수 있는 작업자의 방사선 피폭을 줄일 수 있다.
In this way, it is possible to reduce the cost of recycling by using the neutron source that was discarded at the time of replacing the 252 Cf rod in the past, and by reducing the work of removing the existing 252 Cf rod at the time of charging a new 252 Cf rod, Thereby reducing the radiation exposure of the operator.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
110 : 중성자 선원 장입부
111 : 튜브몸체
112 : 용기몸체
113 : 장입홀110: Neutron source loading part 111: Tube body
112: container body 113: charging hole
Claims (5)
상기 차폐함은 252Cf 중성자 선원의 장입이 이루어지는 2 ~ 8개의 장입홀이 형성된 중성자 선원 장입부가 마련됨을 특징으로 하는 핵연료봉 탐상장치.A nuclear fuel rod inspection apparatus comprising a shield for irradiating a bond of a fuel rod,
Wherein the shield is provided with a neutron source supply part having 2 to 8 charging holes for charging the 252 Cf neutron source.
상기 차폐함에 고정되는 튜브몸체와;
상기 장입홀이 형성되어 상기 튜브몸체 내에 삽입 위치하되, 길이 방향으로 복수 개의 블록으로 구성되는 용기몸체;를 포함하는 핵연료봉 탐상장치.[3] The apparatus of claim 1, wherein the neutron beam source-
A tube body fixed to the shield box;
And a container body in which the charging hole is formed and inserted into the tube body, the container body being composed of a plurality of blocks in the longitudinal direction.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150053341A KR20160123157A (en) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | Nuclear fuel rod scanner |
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|---|---|---|---|
| KR1020150053341A KR20160123157A (en) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | Nuclear fuel rod scanner |
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| KR1020150053341A KR20160123157A (en) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | Nuclear fuel rod scanner |
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| KR (1) | KR20160123157A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102168271B1 (en) | 2020-07-31 | 2020-10-21 | 이성호 | Inspecting nuclear fuel rod test apparatus flaw tube |
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2015
- 2015-04-15 KR KR1020150053341A patent/KR20160123157A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102168271B1 (en) | 2020-07-31 | 2020-10-21 | 이성호 | Inspecting nuclear fuel rod test apparatus flaw tube |
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |