KR20220084869A - A detecting apparatus and method for nuclear fuel rods spent fuel rod assembly - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치는, 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 신호 획득부에서 획득한 측정신호를 재구성하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 재구성영상 생성부; 상기 재구성영상에 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아다마르 곱(Hadamard product)을 수행하여 가공영상을 생성하는 가공영상 생성부; 및 상기 가공영상의 각 픽셀의 강도 및 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하여 최종영상을 생성하는 영상처리부;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a fuel rod defect in a spent fuel assembly, comprising: a signal acquisition unit configured to acquire a measurement signal by a nuclear fuel rod existing inside the spent fuel assembly; a reconstructed image generation unit for reconstructing the measurement signal acquired by the signal acquisition unit to generate a reconstructed image of the nuclear fuel rod inside the spent fuel assembly; a processed image generator for generating a processed image by performing Hadamard product on the reconstructed image with a ground truth image, which is a reference image inside the spent nuclear fuel assembly; and an image processing unit configured to generate a final image by performing image processing based on an intensity of each pixel of the processed image and a comparison result with a preset value.
Description
본 발명은 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치 및 결손검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly.
핵연료는 원자로 안에 장입하여 핵분열을 연쇄적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질을 말하며, 사용후핵연료는 핵분열을 일으킨 후에 남은 물질을 말한다.Nuclear fuel refers to a material that can be charged into a nuclear reactor to cause nuclear fission in a chain to obtain usable energy, and spent nuclear fuel refers to the material remaining after nuclear fission.
사용후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)란 원자로에서 방사선에 조사된 후에 원자로로부터 영구적으로 분리된 핵연료를 말하며, 사용전 핵연료와 외관상 차이는 없으나 물질 구성이 다르다. Spent nuclear fuel refers to nuclear fuel that is permanently separated from a nuclear reactor after being irradiated with radiation in a nuclear reactor.
사용전 핵연료는 우라늄 동위원소로만 이루어져 있으나, 원자로에서 핵분열 연쇄반응으로 인해 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 요오드(I), 테크네튬(Tc), 플루토늄(Pu), 넵투늄(Np), 아메리슘(Am), 퀴륨(Cm) 등의 불안정 핵종이 생성되며, 이들 중 요오드, 테크네튬, 플루토늄, 넵투늄, 아메리슘 등은 인체에 매우 유독하면서 반감기가 최대 210만년으로 매우 길기 때문에 상당한 시간에 걸쳐 관리가 필요하며, 나아가 이러한 불안정한 핵종이 안정화되기 위해 방사선붕괴가 일어나는데 이 과정에서 인체에 유해한 강한 방사선과 방출열이 방출되게 된다.Nuclear fuel before use consists only of uranium isotopes, but due to the fission chain reaction in a nuclear reactor, cesium (Cs), strontium (Sr), iodine (I), technetium (Tc), plutonium (Pu), neptunium (Np), americium ( Am) and curium (Cm) are generated, and among them, iodine, technetium, plutonium, neptunium, and americium are very toxic to the human body and have a very long half-life of up to 2.1 million years, so management is required over a considerable period of time. Furthermore, radioactive decay occurs in order to stabilize these unstable nuclides, and in this process, strong radiation and heat emitted harmful to the human body are released.
따라서 사용후 핵연료는 방사선붕괴 과정에서 발생하는 방사선과 방출열을 제거하면서 재처리 혹은 폐기를 위하여 저장하게 되는데, 이러한 저장은 저장관리, 중간저장, 영구처분 등으로 구분할 수 있다.Therefore, the spent nuclear fuel is stored for reprocessing or disposal while removing the radiation and emitted heat generated during the radiation decay process. Such storage can be divided into storage management, interim storage, and permanent disposal.
저장관리는 사용후핵연료를 저장수조(습식저장)나 건식저장시설과 같은 발전소 내 저장 시설에 보관하는 것으로 임시 저장이라고도 하며, 중간저장은 임시 저장을 통해 충분히 냉각된 사용후 핵연료를 최종처분하기 이전까지 중장기적으로 저장, 관리하는 것으로, 최소 30년 내지 80년간 사용후 핵연료를 저장하게 된다.Storage management is the storage of spent nuclear fuel in storage facilities in power plants such as storage tanks (wet storage) or dry storage facilities, also called temporary storage. Until the mid- to long-term storage and management, the spent nuclear fuel will be stored for at least 30 to 80 years.
한편 현재 국내 원자력발전소에서 발생되는 사용후 핵연료는 일정기간 발전소 부지 내 사용후 핵연료 저장조에 임시 저장한 후 콘크리트 건식 사일로(silo) 및 조밀저장시설인 맥스터(MACSTOR)에 중간 저장하고 있는데 이러한 과정에서 핵연료집합체 내에 일부 핵연료봉의 결손이 발생할 경우 극도로 위험한 물질이 외부로 유출되게 되므로 핵연료봉의 결손 여부를 정확하고 신속하게 확인할 수 있는 기술의 개발이 요구된다. Meanwhile, currently spent nuclear fuel generated in domestic nuclear power plants is temporarily stored in a spent nuclear fuel storage tank at the power plant site for a certain period of time, and then stored intermediately in a concrete dry silo and a compact storage facility, MACSTOR. In this process, nuclear fuel When some nuclear fuel rods are defective in the assembly, extremely dangerous substances are leaked to the outside, so it is necessary to develop a technology that can accurately and quickly check whether the nuclear fuel rods are defective.
한편, 하기 선행기술문헌은 사용후 핵연료봉 내에 존재하는 방사능플루토늄의 양을 측정하는 방법에 대한 기술을 개시하고 있으며, 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다.On the other hand, the following prior art document discloses a technique for measuring the amount of radioactive plutonium present in a spent nuclear fuel rod, but does not disclose the technical gist of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치 및 결손검출방법은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.An apparatus and a method for detecting a fuel rod defect in a spent fuel assembly according to an embodiment of the present invention have the following object in order to solve the above-mentioned problems.
사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉의 결손여부를 신속하고 정확하게 확인 및 판단할 수 있는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for detecting nuclear fuel rod defects in a spent fuel assembly that can quickly and accurately check and determine whether the nuclear fuel rods in the spent fuel assembly are defective.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치는, 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 신호 획득부에서 획득한 측정신호를 재구성하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 재구성영상 생성부; 상기 재구성영상에 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아다마르 곱(Hadamard product)을 수행하여 가공영상을 생성하는 가공영상 생성부; 및 상기 가공영상의 각 픽셀의 강도 및 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하여 최종영상을 생성하는 영상처리부;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a fuel rod defect in a spent fuel assembly, comprising: a signal acquisition unit configured to acquire a measurement signal by a nuclear fuel rod existing inside the spent fuel assembly; a reconstructed image generation unit for reconstructing the measurement signal acquired by the signal acquisition unit to generate a reconstructed image of the nuclear fuel rod inside the spent fuel assembly; a processed image generator for generating a processed image by performing Hadamard product on the reconstructed image with a ground truth image, which is a reference image inside the spent nuclear fuel assembly; and an image processing unit configured to generate a final image by performing image processing based on an intensity of each pixel of the processed image and a comparison result with a preset value.
상기 신호 획득부는 상기 사용후 핵연료집합체를 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 통하여 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 상기 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 것이 바람직하다.Preferably, the signal acquisition unit acquires a measurement signal by the nuclear fuel rod existing inside the spent nuclear fuel assembly through single-photon emission computed tomography (SPECT) of the spent nuclear fuel assembly.
상기 재구성영상 생성부는 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP)을 이용하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 것이 바람직하다.Preferably, the reconstruction image generator generates a reconstruction image of the fuel rods inside the spent fuel assembly using a Filtered Back Projection (FBP) method.
상기 영상처리부는 상기 가공영상의 각 픽셀의 강도가 미리 설정된 임계값(Threshold) 보다 낮은 픽셀을 제외하여 상기 최종영상을 생성하는 것이 바람직하다.Preferably, the image processing unit generates the final image by excluding pixels whose intensity of each pixel of the processed image is lower than a preset threshold.
상기 최종영상에 기초하여 상기 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손여부 및 결손위치를 판단하는 판단부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include; a determination unit that determines whether or not the nuclear fuel rod is defective and the position of the defect in the spent nuclear fuel assembly based on the final image.
상기 가공영상 및 상기 가공영상과 대응되는 상기 판단부의 판단결과를 저장하는 데이터 저장부; 및 상기 데이터 저장부에 저장된 상기 가공영상 및 상기 판단결과에 기초하여 기계학습을 수행하여 상기 임계값을 생성하는 기계학습부;를 포함하는 것이 바람직하다.a data storage unit for storing the processed image and the determination result of the determination unit corresponding to the processed image; and a machine learning unit configured to generate the threshold value by performing machine learning based on the processed image stored in the data storage unit and the determination result.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법은, 신호 획득부가 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 단계; 재구성영상 생성부가 상기 신호획득부에서 획득한 측정신호를 재구성하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 단계; 가공영상 생성부가 상기 재구성영상에 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아라미드아다마르 곱(Hadamard product)을 수행하여 가공영상을 생성하는 단계; 및 상기 가공영상의 각 픽셀의 강도 및 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하여 최종영상을 생성하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for detecting a fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly, the method comprising: acquiring, by a signal acquisition unit, a measurement signal by a nuclear fuel rod existing in a spent nuclear fuel assembly; generating, by a reconstruction image generation unit, a reconstruction image of the fuel rods inside the spent fuel assembly by reconstructing the measurement signal acquired by the signal acquisition unit; generating a processed image by performing an aramid Hadamard product on a ground truth image, which is a reference image inside the spent nuclear fuel assembly, by a processed image generation unit on the reconstructed image; and generating a final image by performing image processing based on the intensity of each pixel of the processed image and a comparison result with a preset value.
상기 신호 획득부는 상기 사용후 핵연료집합체를 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 통하여 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 상기 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 것이 바람직하다.Preferably, the signal acquisition unit acquires a measurement signal by the nuclear fuel rod existing inside the spent nuclear fuel assembly through single-photon emission computed tomography (SPECT) of the spent nuclear fuel assembly.
상기 재구성영상 생성부는 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP)을 이용하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 것이 바람직하다.Preferably, the reconstruction image generator generates a reconstruction image of the fuel rods inside the spent fuel assembly using a Filtered Back Projection (FBP) method.
상기 최종영상을 생성하는 단계는, 상기 가공영상의 각 픽셀의 강도를 검출하는 단계; 검출된 상기 픽셀의 강도와 미리 설정된 임계값(Threshold)와과 비교하는 단계; 및 상기 픽셀의 강도가 미리 설정된 임계값보다 작은 픽셀을 제거하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.The generating of the final image may include: detecting an intensity of each pixel of the processed image; comparing the detected intensity of the pixel with a preset threshold; and removing a pixel whose intensity is less than a preset threshold value.
상기 최종영상을 생성하는 단계 이후에는, 판단부가 상기 최종영상에 기초하여 상기 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손여부 및 결손위치를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.After the generating of the final image, the method may further include, by a determination unit, determining whether or not a nuclear fuel rod is defective and a defect location in the spent nuclear fuel assembly based on the final image.
상기 임계값은 상기 가공영상 및 상기 가공영상과 대응되는 판단결과에 기초하여 기계학습을 수행하여 결정되는 것이 바람직하다.Preferably, the threshold value is determined by performing machine learning based on the processed image and a determination result corresponding to the processed image.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치 및 결손검출방법은 저화질의 영상을 인간의 눈으로도 객체의 존재 여부를 판단할 수 있는 영상을 쉽고 빠르게 획득할 수 있는 장점이 있다.An apparatus and a method for detecting a defect in a nuclear fuel rod in a spent fuel assembly according to an embodiment of the present invention can easily and quickly acquire a low-quality image in which the existence of an object can be determined even with the human eye. there are advantages to
또한 이를 통하여 기상악화, 부실한 촬영 장비, 제한된 시간 등의 악조건에서도 객체 존재 여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, through this, the effect of quickly and accurately determining the existence of an object can be expected even in adverse conditions such as bad weather, poor filming equipment, and limited time.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP) 등을를 통하여 생성된 재구성영상에 그라운드 트루스 영상을 아다마르마라드 곱을 수행하여 가공영상을 획득하는 예를 도시한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법을 시계열적으로 도시한 플로우차트이다.
도 6은 도 5에서의 최종영상을 생성하는 단계를 시계열적으로 세분화하여 도시한 플로우차트이다.1 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are images illustrating an example of obtaining a processed image by performing a Hadamardarad product of a ground truth image on a reconstructed image generated through a Filtered Back Projection (FBP), etc. FIG.
4 is a block diagram illustrating an apparatus for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly in time series according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating the steps of generating the final image in FIG. 5 by subdividing it in time series.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. A preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easy understanding of the spirit of the present invention, and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, an apparatus for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치는 도 1에 도시된 바와 같이 신호 획득부(100), 재구성영상 생성부(200), 가공영상 생성부(300) 및 영상처리부(400)를 포함하도록 구성된다. As shown in FIG. 1 , an apparatus for detecting a nuclear fuel rod defect in a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention includes a
신호 획득부(100)는 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 기능을 수행하며, 구체적으로 사용후 핵연료집합체를 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 통하여 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 상기 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득한다.The
재구성영상 생성부(200)는 신호 획득부(100)에서 획득한 핵연료봉에 의한 측정신호를 재구성하여 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 기능을 수행한다.The reconstruction
특히 재구성영상 생성부(200)는 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP)을 이용하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성할 수 있다. In particular, the
이러한 재구성영상의 경우 도 2의 FBP 영상 및 도 3의 (a)와 같이 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 위치가 출력되기는 하지만 핵연료봉의 흐릿하게(Blur) 출력되기 때문에 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉의 결손여부를 쉽게 판별하기 어렵다.In the case of such a reconstruction image, although the position of the fuel rod inside the spent fuel assembly is output as shown in the FBP image of FIG. 2 and FIG. It is difficult to easily determine whether the rod is defective.
상기 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치는 가공영상 생성부(300)를 구비하는데, 이러한 가공영상 생성부(300)는 재구성영상 생성부(200)가 생성한 재구성영상세 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아다마르 곱(Hadamard product)을를 수행하여 가공영상을 생성하는 기능을 수행한다. In order to solve the above problems, the nuclear fuel rod defect detection apparatus in the spent nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention includes a processed
여기에서 그라운드 트루스 영상은 핵연료집합체의 기하학적 구조 정보를 보여주는 기준영상이며, 아다마르 곱이란 도 2에 도시된 바와 같이 같은 크기의 두 행렬의 각 성분을 곱하는 연산이다. Here, the ground truth image is a reference image showing geometrical structure information of the nuclear fuel assembly, and the Hadamard product is an operation of multiplying each component of two matrices of the same size as shown in FIG. 2 .
이러한 가공영상 생성부(300)에 의하여 생성된 가공영상을 통하여 사용후 핵연료집합체 내의 핵연료봉의 위치, 즉 선원의 위치를 육안으로 쉽게 확인할 수 있게 된다.The position of the nuclear fuel rod in the spent fuel assembly, that is, the position of the source, can be easily confirmed with the naked eye through the processed image generated by the processed
영상처리부(400)는 가공영상 생성부(300)에서 생성한 가공영상의 각 픽셀의 강도(Intensity)와 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하는 구성이다.The
구체적으로 영상처리부(400)는 가공영상의 각 픽셀의 강도(Intensity)가 미리 설정된 임계값(Threshold) 보다 낮은 픽셀을 가공영상에서 제외하여 최종영상을 생성하게 된다.Specifically, the
한편, 상술한 임계값은 사용자가 직접 설정할 수 있으나, 임계값이 너무 낮거나 높을 경우 핵연료봉의 위치 판별에 오류가 발생할 수 있기 때문에 최적의 임계값의 설정이 요구되며, 따라서 최적의 임계값을 자동으로 생성할 수 있도록 구현함으로써 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉의 검출여부를 정확히 판단하는 기능이 요구된다.On the other hand, the above-mentioned threshold value can be set by the user directly, but if the threshold value is too low or too high, an error may occur in determining the position of the nuclear fuel rod, so setting of an optimal threshold value is required, and therefore the optimal threshold value is automatically set By implementing it so that it can be generated as a fuel cell, a function to accurately determine whether a nuclear fuel rod is detected in the spent fuel assembly is required.
이를 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치는 상술한 신호 획득부(100), 재구성영상 생성부(200), 가공영상 생성부(300), 영상처리부(400)를 모두 구비하되, 도 4에 도시된 바와 같이 판단부(500), 데이터 저장부(600) 및 기계학습부(700)를 더 포함하도록 구성된다. To this end, the apparatus for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent fuel assembly according to another embodiment of the present invention includes the above-described
판단부(500)는 영상처리부(400)에서 생성한 최종영상에 기초하여 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손여부 및 결손위치를 자동으로 판단하는 기능을 수행한다.The
데이터 저장부(600)는 가공영상 및 가공영상과 대응되는 판단부(500)의 판단결과를 저장하는 기능을 수행하며, 기계학습부(700)는 데이터 저장부(600)에 저장된 가공영상 및 판단결과의 빅데이터(Big Data)에 기초하여 기계학습을 수행하여 최적의 임계값을 생성하는 기능을 수행하며, 여기에서 기계학습은 딥러닝(Deep Learning)인 것이 바람직하다.The
즉 기계학습부(700)에 의하여 가공영상 및 판단결과 간의 상관관계인 최적의 임계값을 생성함으로써 사용자가 직접 임계값을 설정할 경우 발생될 수 있는 오류를 방지할 수 있다.That is, by generating an optimal threshold value that is a correlation between the processed image and the judgment result by the
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법에 대하여 설명하되, 앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치의 내용과 중복되는 내용은 그 자세한 설명을 생략하도록 한다. Hereinafter, a method for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6, but use according to one embodiment and another embodiment of the present invention described above. A detailed description of the contents overlapping with the contents of the nuclear fuel rod defect detection device in the post-nuclear fuel assembly will be omitted.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법은 도 5에 도시된 바와 같이 측정신호 획득단계(S100), 재구성영상 생성단계(S200), 가공영상 생성단계(S300), 최종영상 생성단계(S400) 및 핵연료봉 결손여부 및 결손위치 판단단계(S500)를 포함하도록 구성된다. As shown in FIG. 5, the method for detecting a nuclear fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention includes a measurement signal acquisition step (S100), a reconstruction image generation step (S200), and a processed image generation step (S300). ), the final image generation step (S400), and whether the nuclear fuel rod is defective and is configured to include a defect position determination step (S500).
측정신호 획득단계(S100)는 신호 획득부(100)가 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 단계로, 구체적으로 신호 획득부(100)는 상기 사용후 핵연료집합체를 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 통하여 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 상기 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득한다.The measurement signal acquisition step (S100) is a step in which the
재구성영상 생성단계(S200)는 재구성영상 생성부(200)가 상기 신호획득부에서 획득한 측정신호를 재구성하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 단계이며, 여기에서 상기 재구성영상 생성부(200)는 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP)을 이용하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성한다.The reconstruction image generation step (S200) is a step in which the reconstruction
가공영상 생성단계(S300)는 가공영상 생성부(300)가 상기 재구성영상에 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아다마르아라미드 곱(Hadamard product)을 수행하여 가공영상을 생성하는 단계이다. In the processing image generation step (S300), the processed
최종영상을 생성하는 단계(S400)는 가공영상의 각 픽셀의 강도 및 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하여 최종영상을 생성하는 단계이다. The step of generating the final image ( S400 ) is a step of generating the final image by performing image processing based on the intensity of each pixel of the processed image and a comparison result with a preset value.
이러한 최종영상을 생성하는 단계(S400)는 구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이 가공영상의 각 픽셀의 강도를 검출하는 단계(S410), 검출된 픽셀의 강도와 미리 설정된 임계값(Threshold)와 비교하는 단계(S420) 및 픽셀의 강도가 미리 설정된 임계값보다 작은 픽셀을 제거하는 단계(S430)로 세분화할 수 있다.The step of generating the final image (S400) is specifically the step of detecting the intensity of each pixel of the processed image (S410) as shown in FIG. 6, and comparing the intensity of the detected pixel with a preset threshold value It can be subdivided into a step ( S420 ) and a step ( S430 ) of removing pixels whose pixel intensity is less than a preset threshold value.
한편, 상기 임계값은 사용자의 경험에 의하여 적절히 설정하는 것도 가능하지만, 정확한 임계값의 설정을 위하여 앞에서 설명한 데이터 저장부(600)에 가공영상 및 가공영상과 대응되는 판단결과를 저장하고, 이러한 가공영상 및 판단결과의 빅데이터(Big Data)에 기초하여 딥러닝(Deep Learning)을 수행하여 최적의 임계값을 생성하는 것이 바람직하다. On the other hand, the threshold value can be appropriately set according to the user's experience, but in order to set the correct threshold value, the processed image and the determination result corresponding to the processed image are stored in the
즉 딥러닝을 통한 임계값을 결정함으로써 가공영상 및 판단결과 간의 상관관계인 최적의 임계값을 생성할 수 있으며, 이를 통하여 사용자가 직접 임계값을 설정할 경우 발생될 수 있는 오류를 방지할 수 있다.That is, by determining the threshold value through deep learning, it is possible to generate an optimal threshold value, which is a correlation between the processed image and the judgment result, and through this, an error that may occur when the user sets the threshold value directly can be prevented.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments described in this specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, since the embodiments disclosed in the present specification are for explanation rather than limitation of the technical spirit of the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention are included in the scope of the present invention. will have to be interpreted.
100: 신호 획득부
200: 재구성영상 생성부
300: 가공영상 생성부
400: 영상처리부
500: 판단부
600: 데이터 저장부
700: 기계학습부100: signal acquisition unit
200: reconstructed image generation unit
300: processed image generation unit
400: image processing unit
500: judgment unit
600: data storage unit
700: machine learning unit
Claims (12)
상기 신호 획득부에서 획득한 측정신호를 재구성하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 재구성영상 생성부;
상기 재구성영상에 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아다마르 곱(Hadamard product)을 수행하여 가공영상을 생성하는 가공영상 생성부; 및
상기 가공영상의 각 픽셀의 강도 및 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하여 최종영상을 생성하는 영상처리부;
를 포함하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치.
a signal acquisition unit for acquiring a measurement signal by a nuclear fuel rod existing inside the spent nuclear fuel assembly;
a reconstructed image generation unit for reconstructing the measurement signal acquired by the signal acquisition unit to generate a reconstructed image of the nuclear fuel rod inside the spent fuel assembly;
a processed image generator for generating a processed image by performing a Hadamard product on a ground truth image, which is a reference image inside the spent nuclear fuel assembly, on the reconstructed image; and
an image processing unit for generating a final image by performing image processing based on the intensity of each pixel of the processed image and a comparison result with a preset value;
A nuclear fuel rod defect detection device in a spent nuclear fuel assembly comprising a.
상기 신호 획득부는 상기 사용후 핵연료집합체를 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 통하여 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 상기 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치.
The method according to claim 1,
The signal acquisition unit acquires a measurement signal by the nuclear fuel rod existing inside the spent nuclear fuel assembly through single-photon emission computed tomography (SPECT) of the spent nuclear fuel assembly, characterized in that A fuel rod defect detection device in a spent nuclear fuel assembly.
상기 재구성영상 생성부는 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP)을 이용하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치.
3. The method according to claim 2,
The reconstruction image generator generates a reconstruction image of the fuel rods inside the spent fuel assembly using a Filtered Back Projection (FBP) method.
상기 영상처리부는 상기 가공영상의 각 픽셀의 강도가 미리 설정된 임계값(Threshold) 보다 낮은 픽셀을 제외하여 상기 최종영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치.
The method according to claim 1,
and the image processing unit generates the final image by excluding pixels in which the intensity of each pixel of the processed image is lower than a preset threshold.
상기 최종영상에 기초하여 상기 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손여부 및 결손위치를 판단하는 판단부;
를 더 포함하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치.
5. The method according to claim 4,
a determination unit for determining whether or not the nuclear fuel rod is defective and a defect location in the spent nuclear fuel assembly based on the final image;
A nuclear fuel rod defect detection device in the spent nuclear fuel assembly further comprising a.
상기 가공영상 및 상기 가공영상과 대응되는 상기 판단부의 판단결과를 저장하는 데이터 저장부; 및
상기 데이터 저장부에 저장된 상기 가공영상 및 상기 판단결과에 기초하여 기계학습을 수행하여 상기 임계값을 생성하는 기계학습부;
를 포함하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출장치.
6. The method of claim 5,
a data storage unit for storing the processed image and the determination result of the determination unit corresponding to the processed image; and
a machine learning unit for generating the threshold value by performing machine learning based on the processed image stored in the data storage unit and the determination result;
A nuclear fuel rod defect detection device in a spent nuclear fuel assembly comprising a.
재구성영상 생성부가 상기 신호획득부에서 획득한 측정신호를 재구성하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 단계;
가공영상 생성부가 상기 재구성영상에 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 기준영상인 그라운드 트루스 영상(Ground Truth Image)을 아다마르아라미드 곱(Hadamard product)을 수행하여 가공영상을 생성하는 단계; 및
상기 가공영상의 각 픽셀의 강도 및 미리 설정된 값과의 비교 결과에 기초하여 영상처리를 수행하여 최종영상을 생성하는 단계;
를 포함하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법.
acquiring, by a signal acquisition unit, a measurement signal by a nuclear fuel rod existing inside the spent nuclear fuel assembly;
generating, by a reconstruction image generation unit, a reconstruction image of the fuel rods inside the spent fuel assembly by reconstructing the measurement signal acquired by the signal acquisition unit;
generating a processed image by performing, by a processed image generating unit, a Hadamard product on a ground truth image, which is a reference image inside the spent nuclear fuel assembly, on the reconstructed image; and
generating a final image by performing image processing based on an intensity of each pixel of the processed image and a comparison result with a preset value;
A method for detecting nuclear fuel rod defects in a spent nuclear fuel assembly comprising:
상기 신호 획득부는 상기 사용후 핵연료집합체를 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 통하여 사용후 핵연료집합체 내부에 존재하는 상기 핵연료봉에 의한 측정신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법.
8. The method of claim 7,
The signal acquisition unit acquires a measurement signal by the nuclear fuel rod existing inside the spent nuclear fuel assembly through single-photon emission computed tomography (SPECT) of the spent nuclear fuel assembly, characterized in that A method for detecting nuclear fuel rod defects in a spent nuclear fuel assembly.
상기 재구성영상 생성부는 여과중첩 재구성방법(Filtered Back Projection, FBP)을 이용하여 상기 사용후 핵연료집합체 내부의 핵연료봉의 재구성영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법.
9. The method of claim 8,
The method for detecting a fuel rod defect in a spent fuel assembly, characterized in that the reconstruction image generator generates a reconstruction image of the fuel rods inside the spent fuel assembly by using a Filtered Back Projection (FBP) method.
상기 가공영상의 각 픽셀의 강도를 검출하는 단계;
검출된 상기 픽셀의 강도와 미리 설정된 임계값(Threshold)과와 비교하는 단계; 및
상기 픽셀의 강도가 미리 설정된 임계값보다 작은 픽셀을 제거하는 단계;
를 포함하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법.
The method according to claim 7, wherein generating the final image comprises:
detecting the intensity of each pixel of the processed image;
comparing the detected intensity of the pixel with a preset threshold; and
removing pixels whose intensity is less than a preset threshold;
A method for detecting nuclear fuel rod defects in a spent nuclear fuel assembly comprising:
판단부가 상기 최종영상에 기초하여 상기 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손여부 및 결손위치를 판단하는 단계;
를 더 포함하는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법.
The method according to claim 7, After generating the final image,
determining, by a determination unit, whether or not a nuclear fuel rod is defective and a defect location in the spent nuclear fuel assembly based on the final image;
A method for detecting a fuel rod defect in a spent nuclear fuel assembly further comprising a.
상기 임계값은 상기 가공영상 및 상기 가공영상과 대응되는 판단결과에 기초하여 기계학습을 수행하여 결정되는 사용후 핵연료집합체 내에서의 핵연료봉 결손검출방법.
12. The method of claim 11,
The threshold value is determined by performing machine learning based on the processed image and a determination result corresponding to the processed image.
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|---|---|---|---|---|
| KR101589258B1 (en) * | 2014-11-04 | 2016-01-28 | 한국원자력연구원 | Defect verification system and method of spent nuclear fuel assembly using gamma-ray imaging device |
| KR101740882B1 (en) | 2016-03-18 | 2017-05-30 | 한국원자력연구원 | Plutonium(Pu) mass measurement system and method of PWR spent fuel rods |
| KR102182848B1 (en) * | 2020-07-02 | 2020-11-25 | 한전케이피에스 주식회사 | Radioactivity analysis system and method for analyzing radioactivity of radioactive waste |
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| KR102182848B1 (en) * | 2020-07-02 | 2020-11-25 | 한전케이피에스 주식회사 | Radioactivity analysis system and method for analyzing radioactivity of radioactive waste |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Automated Defect Detection in Spent Nuclear Fuels in Wet Storage Using Machine Learning and Image Analysis Techniques, Univ. of North Carolina State, (2019.12.31.) 1부.* * |
| Simultaneous Reconstruction of Emission and Attenuation in Passive Gamma Emission Tomography of Spent Nuclear Fuel, Univ. Helsinki.(2019.05.13.) 1부.* * |
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|---|---|
| KR102504940B1 (en) | 2023-02-28 |
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