KR20220045438A

KR20220045438A - 원자로 제어봉의 위치측정장치 및 이를 포함하는 원자로

Info

Publication number: KR20220045438A
Application number: KR1020200128160A
Authority: KR
Inventors: 한순우; 이재선
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-04-12
Also published as: KR102619529B1

Abstract

본 발명은, 원자로 내에 설치되는 제어봉과 결합되는 제어봉 구동축; 상기 제어봉 구동축의 외측에 권취되는 코일로 이루어지는 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 전류공급부; 및 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드에 대해 축방향으로 상대 이동하면서 발생되는 인덕턴스(inductance)를 측정하는 위치측정부를 포함하고, 상기 솔레노이드는, 전기적으로 서로 단절되는 서로 다른 복수의 코일로 이루어지고, 상기 위치측정부는, 복수 개의 측정부를 포함하고, 상기 각 측정부는, 단절된 상기 각 코일의 외측에 각각 배치되어, 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 전류가 인가된 상기 솔레노이드의 상기 인덕턴스를 측정하여 상기 제어봉의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치 및 이를 포함하는 원자로에 관한 발명이다.

Description

원자로 제어봉의 위치측정장치 및 이를 포함하는 원자로{POSITION INDICATOR OF NUCLEAR REACTOR CONTROL ROD AND NUCLEAR REACTOR HAVING THE SAME}

원자로 내부에 설치되는 제어봉의 위치를 측정하는 장치에 관한 것이다.

원자력 발전소(이하, 원전)는 노심에서 일어나는 핵분열이나 핵융합 같은 원자력 에너지를 이용하여 전기를 생산해내는 발전소이다.

원전은 원자로, 증기발생기, 원자로 냉각재펌프 및 가압기를 포함한다. 원자로에는 핵분열 반응이 일어나는 노심이 배치된다. 노심에는 핵분열 반응을 제어하여, 원자로의 출력을 조절하거나 비상시 원자로를 정지시키기 위해 복수 개의 제어봉이 설치되어 있다.

제어봉은 중성자 흡수 물질로 이루어져 노심에 삽입된 상태로 배치된다. 이러한 제어봉은 제어봉 구동축에 설치되는 제어봉 구동장치 및 위치측정장치에 의해 노심에 삽입되는 정도가 조절될 수 있다. 즉, 제어봉이 노심에 삽입되는 정도를 통해 원자로의 출력을 변화시키거나 유지할 수 있다.

한편, 원자로의 출력을 제어하는 것은 안전과 관련된 문제로 원전을 운영함에 있어 중요한 부분이다. 이러한 이유로, 제어봉 구동축의 정확한 위치를 파악하여 제어봉이 삽입되는 정도를 조절하는 하는 것에 원전의 운영에 있어 반드시 필요하다.

한편, 원자로는 그 크기와 운영방식에 따라 대형 원전과 소형 원전으로 나눌 수 있다. 현재 운영 중인 대형 원전의 경우, 제어봉 구동장치 및 위치측정장치가 원자로 헤드의 상부에 외장되는 형식으로 설치되어 있다. 따라서, 제어봉 구동장치 및 위치측정장치가 원자로 냉각재와 접촉하지 않아 온도 및 압력에 영향을 받지 않으며, 측정 방식 및 크기에도 제한이 없었다.

그러나, 제어봉 구동장치 및 위치측정장치를 원자로에 외장하기 위해서, 원자로로부터 제어봉 구동축이 인출될 수 있는 관통부가 형성되어야 한다. 관통부가 손상되면 원자로의 내부로부터 냉각재가 누설되거나 제어봉이 이탈되는 안전상의 문제가 있었다.

그러나, 최근에는 원전의 사고로 인한 안전문제 등으로 인하여 원전의 소형화가 이루어지고 있는 추세이다. 소형화 원전의 경우 원자로 용기 내부에 노심, 증기발생기 등이 설치되어 원전의 사고가 발생하더라도 방사성 물질이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 소형 원자로의 경우 소규모 전력 생산이 이용될 수 있어, 대형 원전에 비해 원자로 출력 대비 원전 건물의 규모를 크게 설계하여 수소 폭발의 가능성도 감소시킬 수 있다.

이처럼 소형 원자로의 필요성이 커짐에 따라, 제어봉의 삽입 정도를 제어하는 위치측정장치도 원자로 용기 내부에 설치될 필요가 있다.

한편, 종래 기술에서는 제어봉 구동축의 둘레에 다수의 전기 코일이 설치되어, 제어봉 구동축의 변위에 따라 전기 코일에서 발생하는 유도 신호를 이용한 위치측정장치를 개시하고 있다. (특허문헌 1).

그러나, 미국등록특허에서 개시하고 있는 위치측정장치는 원자로의 내부에는 설치될 수 없고, 원자로의 외부에만 설치되는 문제가 있다. 또한, 위치측정장치에 부속하는 신호선이 많으며, 독립 다채널을 갖는 위치측정장치에 대해 개시하고 있지 않다.

한편, 종래 기술에서는 하나의 솔레노이드가 제어봉 구동축을 감싸게 설치되어, 제어봉 구동축의 이동에 따른 솔레노이드의 인덕턴스 변화를 측정하는 위치지시기에 대해 개시하고 있다(특허문헌 2).

그러나, 종래 기술에 개시된 위치지시기는 하나의 솔레노이드로 이루어져, 원자로 내부에 형성된 높은 압력과 높은 열에 의해 파손될 수 있는 문제가 있다.

국내의 스마트 원자로를 비롯해 세계적으로 소형 모듈형 원자로 (Small Modular Reactor, SMR)에 대한 관심이 증가하고 있는 추세에 맞춰, 소형 원자로의 내부에도 설치가 가능하며, 복수 개의 솔레노이드를 통해 제어봉이 삽입되는 정도를 정밀하게 조절할 수 있는 위치측정장치에 관한 기술의 개발이 필요하다.

특허문헌 1: 미국등록특허공보 US 8,351,561 특허문헌 2: 한국등록특허공보 제10-1659822

본 발명의 첫 번째 목적은, 소형 원자로의 압력용기 내부에 설치할 수 있는 구조의 위치측정장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 복수 개의 위치지시부가 설치되는 구조의 위치측정장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은, 원자로 내외부 관통부의 부피를 최소화하여 냉각재 누설을 방지하기 위한 것이다.

상술한 문제를 해결할 수 있는 위치측정장치는, 원자로 내에 설치되는 제어봉과 결합되는 제어봉 구동축; 상기 제어봉 구동축의 외측에 권취되는 코일로 이루어지는 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 전류공급부; 및 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드에 대해 축방향으로 상대 이동하면서 발생되는 인덕턴스(inductance)를 측정하는 위치측정부를 포함하고, 상기 솔레노이드는, 전기적으로 서로 단절되는 서로 다른 복수의 코일로 이루어지고, 상기 위치측정부는, 복수 개의 측정부를 포함하고, 상기 각 측정부는, 단절된 상기 각 코일의 외측에 각각 배치되어, 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 전류가 인가된 상기 솔레노이드의 상기 인덕턴스를 측정하여 상기 제어봉의 위치를 추정한다.

또한, 상기 각 측정부는, 상기 각 코일과 일대일 대응되도록 배치되어, 상기 각 측정부와 대응되는 상기 솔레노이드의 인덕턴스를 측정할 수 있다.

또한, 제어봉 구동축의 외측을 감싸도록 설치되고, 상기 각 코일이 서로 전기적으로 단절되도록 복수 개의 홈이 형성되는 보빈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 홈은, 상기 보빈의 외주면을 따라 형성되는 복수 개의 격벽에 의해 구분되고, 상기 각 홈에는, 서로 다른 복수의 코일이 각각 권취될 수 있다.

또한, 상기 각 격벽은, 상기 각 홈이 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치되도록 동일한 두께를 가질 수 있다.

또한, 상기 보빈에는, 상기 솔레노이드를 감싸도록 외주면을 따라 보빈 덮개가 설치될 수 있다.

또한, 상기 코일은, 내열성을 갖는 전선으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제어봉 구동축을 따라 설치되는 상기 솔레노이드의 축방향 길이는, 상기 제어봉의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 제어봉 구동축의 일 측에 설치되어, 제어봉 구동축의 위치를 이동시키는 제어봉 구동장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 측정부에 의해 추정된 상기 제어봉 구동축의 위치를 기반으로 상기 제어봉의 위치를 조정하도록 상기 제어봉 구동장치를 구동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 코일의 외측에 서브 솔레노이드가 설치되고, 상기 전류공급부는, 상기 서브 솔레노이드에 전류를 공급하여 상기 서브 솔레노이드의 내부에 자기장을 유도하며, 상기 각 측정부는, 상기 자기장의 변화에 대응하는 인덕턴스를 측정하여 제어봉의 위치를 추정할 수 있다.

또한, 상기 각 코일은, 상기 제어봉 구동축의 외주면을 따라 권취되는 복수 개의 권취부를 가지며, 상기 각 권취부는, 서로 동일한 간격으로 이격되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 상술한 문제를 해결할 수 있는 원자로는, 원자로 압력용기; 상기 원자로 압력용기의 내부에 설치되어, 핵연료에 의한 핵 반응이 일어나는 노심; 상기 노심에 삽입 또는 인출되면서, 상기 핵연료의 반응을 조절하는 제어봉; 및 상기 제어봉의 위치를 측정하는 위치측정장치를 포함하고, 상기 위치측정장치는, 상기 노심 내에 배치되는 제어봉의 위치를 이동시키는 제어봉 구동축; 상기 제어봉 구동축의 외측에 전기적으로 서로 단절되는 복수 개의 코일이 이격되도록 권취되는 형태로 구성되는 복수 개로 이루어지는 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 전류공급부; 및 복수 개의 측정부를 포함하며, 서로 단절된 상기 각 코일의 외측에 배치되어, 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 전류가 인가된 상기 솔레노이드의 인덕턴스를 측정하여 상기 제어봉의 위치를 추정하는 위치측정부로 이루어진다.

또한, 상기 각 측정부는, 상기 각 코일과 일대일 대응되도록 배치되어, 상기 각 측정부와 대응되는 상기 각 솔레노이드의 인덕턴스를 측정할 수 있다.

또한, 제어봉 구동축의 외측을 감싸도록 설치되고, 상기 각 코일이 서로 전기적으로 단절되어 권취될 수 있는 복수 개의 홈이 형성되는 보빈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 보빈에는, 상기 솔레노이드를 감싸도록 외주면에 보빈 덮개가 설치될 수 있다.

또한, 상기 제어봉 구동축과 상기 위치측정부는, 상기 원자로 압력용기의 외부에 설치되고, 상기 전류공급부와 상기 위치측정부는, 상기 원자로 압력용기의 내부에 설치될 수 있다.

본 발명의 첫 번째 효과는, 제어봉 구동축의 외측에 설치되는 솔레노이드를 통해 제어봉 구동축의 위치를 파악할 수 있다는 것이다. 즉, 제어봉 구동측의 외측을 감싸는 형태로 구성됨으로써 그 부피를 최소화하여 소형 원자로의 내부에도 설치될 수 있다.

본 발명의 두 번째 효과는, 복수 개의 솔레노이드에서 인덕턴스를 측정하여 제어봉 구동축의 위치를 정밀하게 조절할 수 있다는 것이다. 이에, 하나의 솔레노이드가 고장 또는 파손되더라도, 나머지 솔레노이드를 통해 제어봉 구동축의 위치를 파악할 수 있다.

본 발명의 세 번째 효과는, 원자로의 외부로 전류공급부에서 연장되는 전류 공급선과 인덕턴스 측정부만이 인출될 수 있다는 것이다. 즉, 원자로의 외부로 인출되는 부품의 부피를 최소화할 수 있다. 다시 말해, 원자로의 관통부를 최소화하여 관통부의 파손에 의한 사고를 예방할 수 있다.

도 1은, 원자로를 나타내는 개념도이다.
도 2는, 원자로의 내부에 설치되는 위치측정장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은, 위치측정장치를 나타내는 개념도이다.
도 4는, 제어봉 구동축에 하나의 솔레노이드가 설치된 모습을 나타낸 개념도이다.
도 5는, 복수 개의 권취부를 갖는 각 솔레노이드가 제어봉 구동축에 설치되는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 6은, 복수 개의 권취부를 갖는 각 솔레노이드가 제어봉 구동축에 설치되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은, 제어봉 구동축의 변위에 따라 제 1 코일의 자기장이 변화하여 제1 측정부에 의해 측정된 제1 코일의 인덕턴스(mH)를 나타낸 그래프이다.
도 8은, 권취부 길이가 제어봉의 길이보다 길게 형성된 것을 나타낸 개념도이다.
도 9는, 제어봉 구동축의 외측에 보빈이 설치된 모습을 나타낸 개념도이다.
도 10은, 보빈에 코일이 권취된 모습을 나타낸 개념도이다.
도 11은, 보빈의 외측에 보빈 덮개가 설치되는 모습을 나타내는 개념도이다.
도 12은, 제어부와 제어봉 구동장치에 의해 이동하는 제어봉 구동축의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 13은, 복수 개의 솔레노이드가 형성된 제어봉 구동축의 외측에 서브 솔레노이드가 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 14는, 서브 솔레노이드가 형성된 위치측정장치의 개념도이다.

이하, 본 발명에 관련된 위치측정장치 및 이를 포함하는 원자로에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하지 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시되는 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은, 원자로(10)를 나타내는 개념도이다.

도 2는, 원자로(10)의 내부에 설치되는 위치측정장치(100)를 나타내는 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참고하여, 원자로(10)의 구성요소와 그 역할에 대해 설명하고자 한다.

원자로(10)는 원자로 압력용기(11)의 내부에 노심(12), 가압기(13), 증기발생기(14) 및 냉각재 펌프(15) 등을 구비한다. 또한, 압력용기의 내부에는 위치측정장치(100)가 더 포함될 수 있다.

위치측정장치(100)는 제어봉 구동축(110), 솔레노이드(120), 전류공급부(130) 및 위치측정부(140)를 포함한다. 위치측정장치(100)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

노심(12)에서 일어난 핵분열에 의해 열(에너지)이 발생하고, 이 열을 통해 노심(12)을 통과하는 물은 뜨겁게 데워진다. 통상적으로 물은 100℃가 넘어가게 되면 기체로 변하기 때문에, 데워진 물이 기체로 변하는 것을 방지하기 위해 가압기(13)를 통해 높은 압력을 가하게 된다.

고온의 물이 증기발생기(14)를 통과하면서 증기발생기(14)의 내부에 존재하는 물을 가열하여 증기를 발생시킨다. 발생된 증기는 연결된 터빈을 구동시키는 역할을 하게 된다. 즉, 터빈을 통해 열에너지가 일반적으로 사용되는 에너지는 전기적 에너지로 변환된다.

증기발생기(14)를 통과한 물을 냉각재 펌프(15)를 통해 유입되는 냉각재에 의해 냉각이 되어 다시 노심(12)으로 돌아가게 된다.

한편, 노심(12)은 원자로 압력용기(11)의 내부에 설치되며, 핵연료에 의한 핵 반응이 일어나는 장소이다. 즉, 핵분열 반응을 통해 에너지를 생성하는 장소로, 원자로(10)에서 가장 중요한 역할을 담당하는 부분이다.

제어봉(16)은 노심(12)에 삽입 또는 인출되면서, 핵연료의 반응을 조절하는 역할을 한다. 제어봉(16)이 삽입되는 정도에 따라 노심(12)에서 핵분열이 일어나는 정도를 조절할 수 있다. 평상시, 원자로(10)의 출력을 조절하는 경우뿐만 아니라, 비상시 원자로(10)를 긴급하게 정지시킬 필요가 있는 경우에도 필수적인 역할을 한다.

따라서, 원자로(10)의 운영에 있어 위치측정장치(100)의 정밀한 제어는 중요한 부분을 담당한다.

또한, 위치측정장치(100)를 구성하는 제어봉 구동축(110), 복수 개의 솔레노이드(120, 도3 참고) 및 제어봉 구동장치(111)는 원자로 압력용기(11)에 내부에 설치되어 제어봉(16)의 위치를 제어한다. 그러나, 전류공급부(130)와 위치측정부(140)는 원자로 압력용기(11)의 외부에 설치된다.

전류공급부(130)는 복수개의 전류공급선(131)을 통해 복수 개의 솔레노이드(120)에 전류를 공급한다. 위치측정부(140) 또한 복수 개의 측정부(141)를 통해 인덕턴스를 측정하게 된다.

즉, 전류공급선(131)과 측정부(141)가 원자력 압력용기를 관통하여 외부로 인출됨을 의미한다. 이 경우, 원자로(10) 내외부를 관통하는 부위와 면적을 최소화할 수 있다. 또한, 원자로(10) 냉각재나 방사성 물질이 원자로(10)의 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 3은, 위치측정장치(100)를 나타내는 개념도이다.

앞서 설명한 것과 같이, 위치측정장치(100)는 제어봉 구동축(110), 솔레노이드(120), 전류공급부(130) 및 위치측정부(140)를 포함한다.

제어봉 구동축(110)은 길이 방향으로 연장되는 원형 막대로의 형상으로 이루어져, 도 2에 도시된 것과 같이 일단에 제어봉(16)이 결합될 수 있다.

솔레노이드(120)는 코일로 이루어져, 제어봉 구동축(110)의 외측에 권취되는 형태로 설치된다. 또한, 솔레노이드(120)는 복수 개로 구성되며, 서로 독립적인 코일로 이루어져 제어봉 구동축(110)의 다른 위치에서 이격되어 권취된다.

코일은 고온·고압의 원자로(10) 내부에 설치되는 구성으로 내열성을 가지는 코일로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 내열성이란, 높은 온도에서 변하지 않고 잘 견디어 내는 성질을 의미한다. 솔레노이드(120)가 내열성을 갖는 코일로 이루어짐에 따라, 솔레노이드(120)에서 발생되는 자기장의 변형을 최소화할 수 있다. 다시 말해, 코일이 변형되지 않아야 위치측정장치(100)에 의해 제어봉(16)의 위치를 정확하게 측정할 수 있음을 의미한다.

한편, 복수 개의 솔레노이드(120)는 제1 코일(121), 제2 코일(122), 제 3 코일(123) 및 제4 코일(124)로 각각 구성될 수 있다. 복수 개의 솔레노이드(120)는 설명의 편의를 위해 상기와 같이 4개의 서로 다른 코일(121, 122, 123, 124)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 솔레노이드(120)의 개수는 한정되지 않을 수 있다.

이는, 위치측정장치(100)의 요구되는 성능에 따라 솔레노이드(120)의 설치 개수는 변할 수 있음을 의미한다. 또한, 균일한 자기장의 형성을 위해 복수 개의 코일(121, 122, 123, 124)은 독립적으로 제어봉 구동축(110)에서 형성되나, 솔레노이드(120)를 구성하는 코일은 동일한 자기적 성질을 가져야 한다.

전류공급부(130)는 솔레노이드(120)에 전류를 인가하는 역할을 한다. 솔레노이드(120)의 외부에 균일한 자기장을 발생시키기 위해, 전류공급부(130)는 각 솔레노이드(120) 별로 동일한 크기와 방향으로 전류를 인가할 수 있다.

또한, 전류공급부(130)는 복수 개의 전류공급선(131a, 131b, 131c, 131d)을 가질 수 있다. 다시 말해, 전류공급선(131)에서 분기되는 제1 전류공급선(131a), 제2 전류공급선(131b), 제3 전류공급선(131c) 및 제4 전류공급선(131d)로 이루어진다.

전류공급부(130)은 제어봉 구동축(110)과 일정한 거리만큼 이격되어 설치될 수 있다. 전류공급부(130)와 연결되는 복수 개의 전류공급선(131a, 131b, 131c, 131d)은 제어봉 구동축(110)을 향해 연장되고, 그 끝이 복수 개의 코일(121, 122, 123, 124)에 연결될 수 있다.

한편, 복수 개의 전류공급선(131a, 131b, 131c, 131d)을 통해 복수 개의 코일(121, 122, 123, 124)에 동일한 전류를 인가할 수 있다.

구체적으로, 제1 전류공급선(131a)은 제1 코일(121)에, 제2 전류공급선(131b)은 제2 코일(122)에, 제3 전류공급선(131c)은 제3 코일(123)에, 제4 전류공급선(131d)은 제4 코일(124)에 각각 전류를 공급한다. 각 전류공급선(131a, 131b, 131c, 131d)에서 각 코일(121, 122, 123, 124)에 전류가 공급되는 부분은 위 설명에 한정되지 않을 수 있다.

전류공급부(130)로부터 인가된 전류를 의해 상기 솔레노이드(120)의 외측에서 발생된 자기장이 생성된다.

위치측정부(140) 또한 제어봉 구동축(110)과 일정한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.

위치측정부(140)는 자기장에 의해 유도되는 인덕턴스를 측정하여 제어봉(16)의 위치를 추정하게 된다. 상세히 설명하면, 제어봉 구동축(110)에 의해 제어봉(16)에 축 방향으로 이동함에 따라 솔레노이드(120)의 외측에서 변화하는 상기 인덕턴스를 측정하여 제어봉(16)의 위치를 추정하는 역할을 한다.

여기서 인덕턴스란 솔레노이드(120) 내의 자기장과 솔레노이드(120)에 흐르는 전류의 비율로 정의할 수 있다. 솔레노이드의 인덕턴스를

, 솔레노이드의 권취수를

, 솔레노이드 내의 자기장을

, 솔레노이드에 흐르는 전류를

라 하면

의 관계가 성립한다. 솔레노이드(120)에 공급되는 전류량이 동일한 경우 제어봉 구동축(110)이 이동함에 따라 솔레노이드(120) 내의 자기장이 변화하고 이에 따라 솔레노이드의 인덕턴스도 변화하며, 이를 측정하면 제어봉 구동축이 이동한 변위를 알 수 있다.

또한, 위치측정부(140)는 복수 개의 측정부(141)로 이루어질 수 있다. 상세히, 복수 개의 측정부(141)는 제1 측정부(141a), 제2 측정부(141b), 제3 측정부(141c) 및 제4 측정부(141d)를 포함할 수 있다.

위치측정부(140)과 연결되는 복수 개의 측정부(141)는 코일에서 발생되는 인덕턴스를 측정할 수 있도록, 측정부(141)의 끝이 코일의 주변에 배치될 수 있다.

제1 측정부(141a)는 제1 코일(121)에 대응되는 위치에 형성되어, 제1 코일(121)에 의해 형성되는 인덕턴스를 측정하는 역할을 한다.

제2 측정부(141b)는 제2 코일(122)에 대응되는 위치에 형성되어, 제1 코일(122)에 의해 형성되는 인덕턴스를 측정하는 역할을 한다.

제3 측정부(141c)는 제3 코일(123)에 대응되는 위치에 형성되어, 제3 코일(123)에 의해 형성되는 인덕턴스를 측정하는 역할을 한다.

제4 측정부(141d)는 제4 코일(124)에 대응되는 위치에 형성되어, 제4 코일(124)에 의해 형성되는 인덕턴스를 측정하는 역할을 한다.

즉, 제어봉 구동축(110)의 일단에 제어봉(16)이 연결되어 있기 때문에, 제어봉 구동축(110)이 이동한 변위와 동일한 변위만큼 제어봉(16)도 이동했음을 알 수 있다.

도 4는, 제어봉 구동축(110)에 하나의 솔레노이드(120)가 설치된 모습을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참고하여, 하나의 솔레노이드(120)가 제어봉 구동축(110)에 설치되는 모습을 상세히 설명하고자 한다. 설명의 편의를 위해 제1 코일(121)을 기준으로 설치된 모습을 설명하나, 설치되는 솔레노이드(120)는 제1 코일(121)에 한정되지 않는다.

앞서 설명한 것과 같이, 코일이 복수 회에 걸쳐 권선되어 제1 코일(121)을 구성할 수 있다. 제1 코일(121)은 하나의 코일로 이루어져 연결될 수 있다.

즉, 제어봉(16) 구동측의 일 측에서 코일이 복수 회에 걸쳐 제1 간격(w1)만큼 권취되어 제1 권취부(121a)를 형성한 뒤 제3 간격(w3)만큼 떨어진 위치에서 다시 코일이 제1 간격(w1)만큼 복수 회에 걸쳐 권취되어 제2 권취부(121b)를 형성할 수 있다.

또한, 제2 권취부(121b)에서 제3 간격(w3)만큼 떨어진 위치에서 다시 코일이 제1 간격(w1)만큼 복수 회에 걸쳐 권취되어 제3 권취부(121c)를 형성할 수 있다. 여기서 제1 간격(w1)이란, 각 권취부(121a, 121b, 121c)에서 코일이 권취되는 축 방향의 길이를 의미한다. 여기서 제3 간격(w3)이란, 솔레노이드(120)의 일 구성인 각 권취부(121a, 121b, 121c) 사이의 형성되는 축 방향의 길이를 의미한다.

이와 같은 형태로 제1 코일(121)은 복수 개의 권취부(121a, 121b, 121c)로 이루어지며, 상기 각 권취부가 연결된 형태로 구성된다. 각 솔레노이드(120)가 형성하는 권취부의 수는 설명의 편의를 위해 3개로 한정하여 설명하였으나, 요구되는 사항에 따라 변화할 수 있다.

또한, 제1 코일의 제1 권취부(121a), 제2 코일(122)의 제1 권취부(122a), 제3 코일(123)의 제1 권취부(123a) 및 제4 코일(124)의 제1 권취부(124a)는 각각 제4 간격(w4)만큼 이격되어 순차적으로 또는 동시에 제어봉 구동축(110)에 설치될 수 있다.

각 솔레노이드(120)의 제1 권취부(121a, 122a, 123a, 124a)가 형성되는 축 방향의 길이를 제2 간격(w2)으로 정의할 수 있다. 즉, 위치측정장치(100)의 솔레노이드(120)는 일정한 주기를 갖는데, 제2 간격(w2)만큼의 주기로 독립적인 솔레노이드(120)가 반복되는 형태이다.

도 5는, 복수 개의 권취부를 갖는 각 코일(121, 122, 123, 124)이 제어봉 구동축(110)에 설치되는 모습을 나타낸 개념도이다.

도 6은, 복수 개의 권취부를 갖는 각 코일(121, 122, 123, 124)이 제어봉 구동축(110)에 설치되는 모습을 나타내는 사시도이다.

도 5와 도 6을 참고하여, 복수 개의 코일(121, 122, 123, 124)가 제어봉 구동축(110)에 설치되는 모습을 상세히 설명하고자 한다.

앞서 도 4를 참고하여 설명한 바와 같이, 제1 코일(121)에서 복수 개의 권취부가 형성되는 원리로 제2 코일(122), 제 3 코일(123) 및 제4 코일(124)에 복수 개의 권취부가 형성될 수 있다.

구체적으로, 제2 코일(122)은 제1 권취부(122a), 제2 권취부(122b) 및 제3 권취부(122c)를 포함한다. 제3 코일(123)은 제1 권취부(123a), 제2 권취부(123b) 및 제3 권취부(123c)를 포함한다. 제4 코일(124)은 제1 권취부(124a), 제2 권취부(124b) 및 제3 권취부(124c)를 포함한다.

도 5를 참고하면, 제1 코일(121)이 제어봉 구동축(110)의 일 측에 설치된 후 도시된 도면의 우측 방향으로 제4 간격(w4)만큼 이격되어 제2 코일(122)이 설치될 수 있다. 그 후, 제2 코일(122)의 우측 방향으로 제4 간격(w4)만큼 이격되어 제 3 코일(123)이 설치될 수 있다.

마지막으로, 제 3 코일(123)의 우측 방향으로 제4 간격(w4)만큼 이격되어 제4 코일(124)이 설치될 수 있다. 여기서 제4 간격(w4)이란, 각 코일(121, 122, 123, 124)의 권취부 사이에 형성되는 축 방향의 길이를 의미한다.

각 코일(121, 122, 123, 124)의 권취부 사이가 동일한 제4 간격(w4)만큼 이격되어 설치됨으로써, 전류공급부(130)로부터 공급되는 전류에 의해 각 코일(121, 122, 123, 124)의 내측에는 균일한 자기장이 생성될 수 있다.

또한, 각 코일(121, 122, 123, 124)은 동일한 성질을 갖는 코일로 이루어져, 각 코일(121, 122, 123, 124)에서 발생되는 자기장이 서로 간섭 현상을 일으키지 않는다.

이를 통해, 각 코일(121, 122, 123, 124) 별로 자기장에 의해 유도되는 인덕턴스가 선형적으로 변화되도록 할 수 있다. 후술하겠지만, 이를 통해 제어봉(16)이 이동한 변위를 정확하게 측정할 수 있다.

도 7은, 제어봉 구동축(110)의 변위에 따라 제 1 코일(121)의 자기장이 변화하여 제1 측정부(141a)에 의해 측정된 제1 코일(121)의 인덕턴스(mH)를 나타낸 그래프이다.

도 7에서도 설명의 편의를 위해 제1 코일(121)을 기준으로 설명하나, 제2 내지 제4 코일(122, 123, 124)을 통해서도 동일한 결과를 얻을 수 있을 것이다.

도 6을 참고하면, 변위가 0인 지점은 제어봉(16)이 삽입되지 않은 상태를 의미할 수 있다. 또한, 변위가 증가하는 방향은 제어봉(16)에 노심(12)에 삽입되도록 제어봉 구동축(110)이 움직이는 방향을 의미할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이, 제1 코일(121)의 인덕턴스를 제1 측정부(141a)가 측정하게 된다. 제1 코일(121)의 내측에는 균일한 자기장이 형성되고, 자기장에 의해 유도되는 인덕턴스 또한 안정된 값으로 측정될 수 있다.

제1 측정부(141a)는 고정되어 제1 코일(121)의 인덕턴스를 측정하게 된다.

여기서, 제어봉 구동축(110)이 제어봉(16)을 노심(12)에 삽입되는 방향으로 움직이게 되면, 제1 측정부(141a)에 측정되는 인덕턴스가 증가하게 된다. 제어봉(16)이 노심(12)에 삽입되는 방향으로 움직이면, 제1 코일(121)의 내부 기장은 변화한다. 따라서, 제1 측정부(141a)에 의해 측정되는 제1 코일(121)의 인덕턴스가 증가하게 된다.

앞서 설명한 것과 같이, 제1 코일(121)의 내측에는 균일한 자기장이 형성되어 인덕턴스가 유도되므로, 솔레노이드(120)의 변위가 선형적으로 변화함에 따라 인덕턴스도 선형적으로 변화된다.

인덕턴스로부터 제어봉(16)의 위치를 추정하고 조절할 수 있으므로, 그 변화가 선형적으로 일어날 경우 제어봉(16)의 위치를 측정하는데 더 용이할 수 있다.

또한, 각 코일(121, 122, 123, 124)에서 얻어지는 그래프를 종합하면, 제어봉(16)의 위치를 정밀하게 측정할 수 있는 효과도 있다.

도 8은, 권취부의 길이(L2)가 제어봉의 길이(L1)보다 길게 형성된 것을 나타낸 개념도이다.

여기서 권취부의 길이(L2)란, 복수 개의 솔레노이드(120)가 축 방향을 따라 권취된 길이를 의미한다.

다시 말해, 권취부의 길이(L2)는 제1 코일(121)의 제1 내지 제3 권취부(121a, 121b, 121c), 제2 코일(122)의 제1 내지 제3 권취부(122a, 122b, 122c), 제 3 코일(123)의 제1 내지 제3 권취부(123a, 123b, 123c) 및 제4 코일(124)의 제1 내지 제3 권취부(124a, 124b, 124c)가 축 방향으로 따라 형성하는 길이로 이해할 수 있다. 제어봉의 길이(L1)는 위치측정장치(100)가 측정해야 하는 길이로 이해될 수 있다.

한편, 위치측정부(140)는 제어봉 구동축(110)에 설치되는 솔레노이드(120)의 인덕턴스를 통해 제어봉(16)의 대응되는 위치를 측정하게 된다. 따라서, 제어봉의 길이(L1)에 대응되는 길이만큼 솔레노이드(120)가 형성될 필요가 있다. 예컨대, 솔레노이드(120)의 형성 길이로 정의되는 권취부의 길이(L2)는 제어봉의 길이(L1)보다 같거나 길어야 한다.

제어봉 구동축(110)이 이동하는 거리만큼 제어봉(16)이 이동할 수 있다. 이에, 위치측정부(140)에 의해 측정되는 솔레노이드(120)가 형성하는 길이는 제어봉의 길이(L1)에 대응됨을 알 수 있다.

권취부의 길이(L2)가 제어봉의 길이(L1)보다 길게 형성됨으로써, 솔레노이드(120)의 자기장이 제어봉의 길이(L1)보다 길게 분포될 수 있다. 즉, 제어봉의 길이(L1)보다 길게 자기장이 형성되어, 제어봉(16)의 일단에서 타단까지의 이동하는 위치를 정확하게 측정할 수 있다.

따라서, 권취부의 길이(L2)가 제어봉의 길이(L1)보다 길게 형성됨으로써, 제어봉(16)이 노심(12)에 삽입 또는 인출되는 정도를 완전히 제어할 수 있다.

도 9는, 제어봉 구동축(110)의 외측에 보빈(150)이 설치된 모습을 나타낸 개념도이다.

도 10은, 보빈(150)에 코일이 권취된 모습을 나타낸 개념도이다.

도 9와 도 10을 참고하여, 제어봉 구동축(110)에 보빈(150)이 형성되는 모습과 보빈(150)에 코일이 권취되는 모습을 설명하고자 한다.

제어봉 구동축(110)의 외주면에는 코일이 권취될 수 있는 보빈(150)이 설치될 수 있다. 여기서 보빈(bobbin, 150)이란, 전선을 감아 코일을 만드는 원형이나 다각형의 통을 의미한다.

통상적으로 보빈(150)은 하나의 홈(151)이 형성되어 코일이 권취되는 형태이나, 본 발명의 보빈(150)은 복수 개의 홈(151a, 151b, 151c, 151d)을 구비하여, 복수 개의 개소에서 코일이 권취될 수 있는 형태이다.

도 9을 참고하면, 보빈(150)은 5개 이상의 홈을 가지나, 설명의 편의를 위해서 4개의 홈(151a, 151b, 151c, 151d)을 기준으로 설명하고자 한다.

보빈(150)에 형성된 복수 개의 홈은 제1홈(151a), 제2홈(151b), 제3홈(151c) 및 제4홈(151d)을 하나의 주기로 하며 상기 주기가 반복되는 형태로 이루어진다. 각 홈(151a, 151b, 151c, 151d)은 축의 중심에서 반경 방향으로 연장되는 원형판 형태의 격벽(152)의 사이에 형성된다.

즉, 각 코일(121, 122, 123, 124)의 각 권취부는 동일한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있음을 의미한다. 여기서 격벽(152)의 두께는, 도 5에 도시된 제4 간격(w4)과 동일한 것으로 이해할 수 있다.

제어봉 구동축(110)의 외주면을 따라 직접 권취될 수 있지만, 도 10에 도시된 것과 같이 보빈(150)에 권취될 수도 있다.

제1홈(151a)에는 제1 코일(121)의 제1 권취부(121a)가 설치될 수 있다.

제2홈(151b)에는 제2 코일(122)의 제1 권취부(122a)가 설치될 수 있다.

제3홈(151c)에는 제3 코일(123)의 제1 권취부(123a)가 설치될 수 있다.

제4홈(151d)에는 제4 코일(124)의 제1 권취부(124a)가 설치될 수 있다.

각 코일의 제1 권취부(121a, 122a, 123a, 124a)가 보빈(150)에 설치되는 원리처럼 각 코일의 제2 권취부(121b, 122b, 123b, 124b) 및 제3 권취부(121c, 122c, 123c, 124c)가 설치될 수 있다.

한정된 도면으로 인해, 각 코일의 제1 권취부(121a, 122a, 123a, 124a)가 형성되는 모습만을 설명하였으나, 보빈(150)의 형상에 따라 형성되는 권취부의 개수는 달라질 수 있다.

보빈(150)에 코일이 권취되는 경우, 코일이 권취되는 위치만 달라질 뿐 그 작용원리에 있어서는 도 3에서 설명한 것과 동일하다.

도 11은, 보빈(150)의 외측에 보빈 덮개가 설치되는 모습을 나타내는 개념도이다.

보빈(150)의 외측에는 보빈 덮개(160)가 형성될 수 있다. 보빈 덮개(160)는 원자로 압력용기(11)의 내부에 배치되는 장치로부터 솔레노이드(120)가 분리되도록 한다.

보빈 덮개(160)는 보빈(150)의 외측에서 보빈(150)을 덮는 형상으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 원형의 형상으로 이루어지는 격벽(152)에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.

도 11 도시된 것과 같이 원통형으로 이루어지는 보빈 덮개(160)의 형상은 하나의 예에 불과하며, 그 형상은 원통형의 형상에 한정되지 않는다.

또한, 원자로 압력용기(11) 내부의 냉각재와 직접 접촉하지 않아 솔레노이드(120)가 열화되거나 파손될 위험이 감소할 수 있다. 설사, 솔레노이드(120)가 파손된다고 하더라도 코일의 단선되는 등의 경미한 사고로 저감할 수 있다. 이에, 파편 발생 및 파편의 원자로 압력용기(11) 내로 유동할 가능성을 최소화할 수 있다.

도 12은, 제어부(170)와 제어봉 구동장치(111)에 의해 이동하는 제어봉 구동축(110)의 모습을 나타낸 개념도이다.

위치측정장치(100)에는 제어봉 구동장치(111)가 더 포함될 수 있다. 제어봉 구동장치(111)는 동력을 가지는 장치로 구성되어 제어봉 구동축(110)의 일 측에 결합될 수 있다.

제어봉 구동장치(111)는 제어봉(16)을 축 방향을 따라 이동시키는 역할을 한다. 제어봉 구동장치(111)가 구동되어 제어봉 구동축(110)이 움직임에 따라 제어봉 구동축(110)의 일 측에 결합된 제어봉(16)이 이동할 수 있다.

한편, 위치측정장치(100)에는 제어부(170)가 더 포함될 수 있다. 제어부(170)는 위치측정부(140)에 의해 측정된 제어봉 구동축(110)의 위치를 센싱하는 역할을 한다.

상세히 설명하면, 전류공급부(130)에서 솔레노이드(120)로 전류가 인가되는 경우 솔레노이드(120)의 내부에서 자기장이 생성되고, 자기장에 의해 인덕턴스가 유도된다. 위치측정부(140)는 인덕턱스를 측정하여 제어봉(16)의 위치를 측정하는 역할을 한다.

예컨대, 제어봉 구동축(110)이 이동함에 따라 변화하는 인덕턴스를 측정하여 제어봉 구동축(110)의 일 측에 연결된 제어봉(16)의 위치를 측정할 수 있다.

위치측정부(140)에 의해 제어봉(16)의 위치가 추정되면 그 정보가 제어부(170)를 통해 수집될 수 있다. 제어부(170)는 원자로(10)의 출력 조절을 위해 제어봉(16)의 위치를 조절할 수 있다. 즉, 제어봉(16)이 노심(12)에 삽입 또는 인출되는 정도를 조절할 수 있다.

제어봉(16)이 위치를 조절하기 위해서는 제어봉 구동축(110)의 위치를 조정할 필요가 있다. 이에, 제어부(170)는 위치측정부(140)를 통해 받는 신호를 분석하여, 필요에 따라 제어봉 구동장치(111)를 제어할 수 있다.

도 13은, 복수 개의 솔레노이드(120)가 형성된 제어봉 구동축(210)의 외측에 서브 솔레노이드(220)가 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.

도 14는, 서브 솔레노이드(220)가 형성된 위치측정장치(200)의 개념도이다.

도 13과 도14를 참고하여, 서브 솔레노이드(220)가 형성된 위치측정장치(200)의 작동 원리에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 13에 도시된 것과 같이, 복수 개의 솔레노이드(120)가 형성된 제어봉 구동축(210)의 외측에는 서브 솔레노이드(220)가 형성될 수 있다.

이 경우, 전류공급부(230)는 서브 솔레노이드(220)에 전류를 공급하게 된다. 즉, 서브 솔레노이드(220)는 인가된 전류에 의해 내부에 자기장을 발생시켜 각 코일에 인덕턴스를 유도하는 역할을 하게 된다.

앞서 설명한 전류공급부(230)와 달리 이 경우 전류공급부(230)는 하나의 전류공급선(231)을 통해 서브 솔레노이드(220)에 전류를 공급하게 된다.

여기서, 제어봉 구동축(210)에 권취된 복수 개의 솔레노이드(120)와 위치지시부를 통해 인덕턴스를 측정할 수 있다.

이 경우, 앞서 설명한 위치측정장치(100)와 작동 원리는 동일하다. 즉, 위치측정부(240)는 복수 개의 측정부(241)를 통해 솔레노이드(120)의 인덕턴스를 측정해 제어봉의 위치를 추정한다. 그러나, 별도의 서브 솔레노이드(220)를 두어 자기장을 발생시킴으로써, 보다 균일한 자기장을 생성해낼 수 있는 효과가 있다. 또한 각 코일마다 전류을 공급할 필요없이 서브 솔레노이드에만 전류을 공급하여 자기장을 만들 수 있으므로 전류공급부(130) 및 전류공급선(131)을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

상기와 같이 설명된 위치측정장치 및 이를 포함하는 원자로는 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

10: 원자로
11: 원자로 압력용기
12: 노심
13: 가압기
14: 증기발생기
15: 냉각재 펌프
16: 제어봉
L1: 제어봉의 길이
100, 200: 위치측정장치
110, 210: 제어봉 구동축
111: 제어봉 구동장치
120: 솔레노이드
121: 제1 코일
121a: 제1 코일의 제1 권취부
121b: 제1 코일의 제2 권취부
121c: 제1 코일의 제3 권취부:
122: 제2 코일
122a: 제2 코일의 제1 권취부
122b: 제2 코일의 제2 권취부
122c: 제2 코일의 제3 권취부
123: 제3 코일
123a: 제3 코일의 제1 권취부
123b: 제3 코일의 제2 권취부
123c: 제3 코일의 제3 권취부
124: 제4 코일
124a: 제4 코일의 제1 권취부
124b: 제4 코일의 제2 권취부
124c: 제4 코일의 제3 권취부
L2: 권취부 길이
220: 서브 솔레노이드
130, 230: 전류공급부
131, 132: 전류공급선
131a: 제1 전류공급선
131b: 제2 전류공급선
131c: 제3 전류공급선
131d: 제4 전류공급선
140, 240: 위치측정부
141, 241: 측정부
141a: 제1 측정부
141b: 제2 측정부
141c: 제3 측정부
141d: 제4 측정부
150: 보빈
151: 홈
151a: 제1홈
151b: 제2홈
151c: 제3홈
151d: 제4홈
152: 격벽
153: 제어봉 구동축 관통홀
160: 보빈 덮개
170: 제어부
w1: 제1 간격
w2: 제2 간격
w3: 제3 간격
w4: 제4 간격

Claims

원자로 내에 설치되는 제어봉과 결합되는 제어봉 구동축;
상기 제어봉 구동축의 외측에 권취되는 코일로 이루어지는 솔레노이드;
상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 전류공급부; 및
상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드에 대해 축방향으로 상대 이동하면서 발생되는 인덕턴스(inductance)를 측정하는 위치측정부를 포함하고,
상기 솔레노이드는, 전기적으로 서로 단절되는 서로 다른 복수의 코일로 이루어지고,
상기 위치측정부는, 복수 개의 측정부를 포함하고,
상기 각 측정부는, 단절된 상기 각 코일의 외측에 각각 배치되어, 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 전류가 인가된 상기 솔레노이드의 상기 인덕턴스를 측정하여 상기 제어봉의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 각 측정부는, 상기 각 코일과 일대일 대응되도록 배치되어, 상기 각 측정부와 대응되는 상기 솔레노이드의 인덕턴스를 측정하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
제어봉 구동축의 외측을 감싸도록 설치되고, 상기 각 코일이 서로 전기적으로 단절되도록 복수 개의 홈이 형성되는 보빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제3항에 있어서,
상기 각 홈은, 상기 보빈의 외주면을 따라 형성되는 복수 개의 격벽에 의해 구분되고,
상기 각 홈에는, 서로 다른 복수의 코일이 각각 권취되는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제4항에 있어서,
상기 각 격벽은, 상기 각 홈이 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치되도록 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제3항에 있어서,
상기 보빈에는, 상기 솔레노이드를 감싸도록 외주면을 따라 보빈 덮개가 설치되는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 코일은, 내열성을 갖는 전선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 제어봉 구동축을 따라 설치되는 상기 솔레노이드의 축방향 길이는, 상기 제어봉의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
제어봉 구동축의 일 측에 설치되어, 제어봉 구동축의 위치를 이동시키는 제어봉 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제9항에 있어서,
상기 각 측정부에 의해 추정된 상기 제어봉 구동축의 위치를 기반으로 상기 제어봉의 위치를 조정하도록 상기 제어봉 구동장치를 구동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 각 코일의 외측에 서브 솔레노이드가 설치되고,
상기 전류공급부는, 상기 서브 솔레노이드에 전류를 공급하여 상기 서브 솔레노이드의 내부에 자기장을 유도하며,
상기 각 측정부는, 상기 자기장의 변화에 대응하는 인덕턴스를 측정하여 제어봉의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제1항에 있어서,
상기 각 코일은, 상기 제어봉 구동축의 외주면을 따라 권취되는 복수 개의 권취부를 가지며,
상기 각 권취부는, 서로 동일한 간격으로 이격되어 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
원자로 압력용기;
상기 원자로 압력용기의 내부에 설치되어, 핵연료에 의한 핵 반응이 일어나는 노심;
상기 노심에 삽입 또는 인출되면서, 상기 핵연료의 반응을 조절하는 제어봉; 및
상기 제어봉의 위치를 측정하는 위치측정장치를 포함하고,
상기 위치측정장치는,
상기 노심 내에 배치되는 제어봉의 위치를 이동시키는 제어봉 구동축;
상기 제어봉 구동축의 외측에 전기적으로 서로 단절되는 복수 개의 코일이 이격되도록 권취되는 형태로 구성되는 복수 개로 이루어지는 솔레노이드;
상기 솔레노이드에 전류를 인가하는 전류공급부; 및
복수 개의 측정부를 포함하며, 서로 단절된 상기 각 코일의 외측에 배치되어, 상기 제어봉 구동축이 상기 솔레노이드를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 전류가 인가된 상기 솔레노이드의 인덕턴스를 측정하여 상기 제어봉의 위치를 추정하는 위치측정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
상기 각 측정부는, 상기 각 코일과 일대일 대응되도록 배치되어, 상기 각 측정부와 대응되는 상기 각 솔레노이드의 인덕턴스를 측정하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
제어봉 구동축의 외측을 감싸도록 설치되고, 상기 각 코일이 서로 전기적으로 단절되어 권취될 수 있는 복수 개의 홈이 형성되는 보빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제15항에 있어서
상기 각 홈은, 상기 보빈의 외주면을 따라 형성되는 복수 개의 격벽에 의해 구분되고,
상기 각 홈에는, 서로 다른 복수의 코일이 각각 권취되는 것을 특징으로 하는 원자로.
제16항에 있어서,
상기 각 격벽은, 상기 각 홈이 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치되도록 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.
제15항에 있어서,
상기 보빈에는, 상기 솔레노이드를 감싸도록 외주면에 보빈 덮개가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
상기 코일은, 내열성을 갖는 전선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
상기 제어봉 구동축을 따라 설치되는 상기 솔레노이드의 축방향 길이는, 상기 제어봉의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
제어봉 구동축의 일 측에 설치되어, 제어봉 구동축의 위치를 이동시키는 제어봉 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제21항에 있어서,
상기 각 측정부에 의해 추정된 상기 제어봉 구동축의 위치를 기반으로 상기 제어봉의 위치를 조정하도록 상기 제어봉 구동장치를 구동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
상기 각 코일은, 상기 제어봉 구동축의 외주면을 따라 권취되는 복수 개의 권취부를 가지며,
상기 각 권취부는, 서로 동일한 간격으로 이격되어 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 원자로.
제13항에 있어서,
상기 제어봉 구동축과 상기 위치측정부는, 상기 원자로 압력용기의 외부에 설치되고,
상기 전류공급부와 상기 위치측정부는, 상기 원자로 압력용기의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로.