KR820000310B1 - 원자로 연료봉에 압력을 점검하는 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

원자로 연료봉에 압력을 점검하는 방법

제 1 도 및 제 2 도는 압력측정을 수행하는 효과적인 부품이 포함된 연료봉 압력 측정의 개략도.

본 발명은 원자로 연료봉에 관한 것이며 특히, 연료봉에 내부압력이 생산 규격서를 만족 유지시키는 것을 점검하는 방법에 관한 것이다.

원자로에 사용된 지르칼로이, 스테인레스 강철 혹은 다른 연료봉들은 헬륨과 같은 개스로 약 500psi로 내부가 압축되어 연료봉에 연료 펠리트에서 원자로 연료봉을 지나 냉각재에 의해 순환되는 지르칼로이 관이나 피복재로 열을 이동시킨다. 또한 냉각재가 약 2200psi의 압력으로 순환되므로 연료봉의 내부 압력은 연료봉 투우프가 붕괴되려고 하는 내부 수압을 방지하는 역활을 한다.

품질관리를 위해 생산공정이 연료봉을 압축시키는 것을 포함하므로, 최종 연료봉중 대표적인 것에 압력을 측정하여 내부 압력이 생산 규격서와 일치유지되는 것을 확인하는 것이 필요하다. 비교적 고가이므로 연료봉의 파괴되지 않는 가운데 점검을 수행해야 한다는 것도 중요하다.

연료봉 파괴없이 그 내부압력을 측정하는 중요한 문제는 고도의 정확성을 수반한 측정이 되어야 한다는 것이다. 중요한 생산 규격서는 연료봉 압력을 약 500±15psi까지 규정하고 있다. 품질관리사들은 보다 양호하고 정확한 품질관리 점검을 위해 오차를 ±15psi로 정하고 있다.

500psi의 연료봉 내부 압력에서 1,5psi의 값은 상기값의 ±0.3%의 정확한 측정을 보여주고 있다. 이러한 이유로써 정확한 비침해 측정을 하려는 시도는 성공적은 아니였었다.

그리하여 하나의 대안이 연료봉 벽을 뚫어서 정확한 압력측정을 하고 연료봉을 재용접하였다.

연료봉에 구멍을 뚫고 공지된 크기의 챔버내에 개스를 채우는 것은 가능하지만 정확한 압력측정은 어렵다. 왜냐하면 연료봉의 빈공간이 약 ±20%의 정확도로 알려졌기 때문이다. 그리하여 공지된 크기로 연료봉 개스의 가압은 연료봉 공간크기의 정밀한 측정이 요구되었다. 이것은 여러 방법으로 수행될 수 있다.

즉 기지 압력으로 연료봉을 채운다든가, 연료봉을 맞지않고 가지크기의 챔버내부에 연료봉 개스를 채워서 연료봉 공간 크기를 측정하거나, 연결된 연료봉 챔버크기는 기지크기의 제2챔버로 압력이 가해지는 이중 압축기술을 이용하였다.

여하튼 이러한 기술들은 장시간을 요하며 표준을 정하기 위한 정확도를 결정하지 못했다. 왜냐하면 연료봉이 생산 규격서의 개스압력까지 충진될 수 있는지 없는지 모르기 때문이다.

봉압된 연료봉에 개스압력을 정확히 결정하는 간단한 방법을 제공함이 본 발명의 중요목적이다.

이러한 목적으로써 본 발명은 연료봉으로 봉입된 원자로에서 개스압력을 점검하기 위한 방법에 관한 것이다.

용접된 연료봉의 끝은 선정된 공칭압력까지 개스로 압축되고 드릴챔버내에 위치되며, 그 챔버의 연료봉 끝은 상기 연료봉의 관통하에 상기 연료봉의 압력을 측정하도록 용접되며, 상기 드릴 챔버가 공칭 압력으로 압축되고 상기 연료봉의 단부가 상기 연료봉과 상기 드릴 챔버 사이에 통로를 제공하도록 관통되고 공칭 압력에서 상기 챔버내에 압력편의가 상기 연료봉에 채워지는 정도를 결정하는 것을 특징으로 하고 있다.

연료봉내에 정격압력과 결합압력의 편차는 연료봉 압력의 편이와 직접 비례한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 상술된 양호한 실시예의 하기 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

도면에 대하여 언급하면, 영위 평형측정장치에 의해 연료봉에 압력을 측정하기 위한 장치가 도시되었다.

레이저 드릴링은 수직압력에 영향을 덜 미치므로, 여기에 발표된 방법은 적절한 압력에서 수행되는 연료봉 드릴링을 취하지만 영위 평형 기술의 정확성은 보존하고 있다.

헬리움원은 솔레노이드로 동작되는 하전밸브 12와 연결밸브 14를 갖는 안정챔버 10에 연결되었다.

연결밸브는 안정챔버 10에서 드릴챔버 16으로 개스의 배기를 조절한다. 내부 압력이 용량제어용으로 사용되는 연료봉 18은 연료 펠리트를 포함하고 이전기술에서는 약 500psi의 압력으로 개스가 압축된다.

연료봉은 드릴챔버 16의 배기용으로 연결되었으며 그때 봉의 종단은 드릴챔버내에 창 19를 통해 투사되도록 제어된 레어저 빔에 의해 관통된다.

압력변환기 20은 시스템 압력을 검출하고 솔레놀이드로 동작되는 밴트 밸브 22은 필터 24를 통해 대기로 안정챔버 10이나 드릴챔버 16의 배기를 제어한다.

연료봉 제조공정 중, 연료봉은 연료봉의 종단에 용접된 종단 플러그 28에서 축상 개폐기 26을 지나 약 500psi의 소정의 압력으로 압축된다.

그후 플러그 축상개폐기 26은 연료봉내에 개스를 막도록 닫혀진 상태를 용접한다. 품질 제어는 제조된 연료봉이 개스로 채워지기에 적절한가 또 내부에 개스를 억제하도록 적절히 용접되었는가를 결정하는데 필요하며 연료봉들의 검사는 샘프링검사가 된다.

선택된 연료봉의 종단은 상기와 같이 드릴챔버 16내 위치된다.

연료봉내에 공칭압력은 영위 평형기술에 의해 정확하게 측정된다. 도시된 시스템 장치에서, 연료봉의 공칭 즉 소정의 압력은 적절히 채워지고 봉해지도록 잘 균형잡혀 있다.

측정중, 솔레노이드식 연결밸브 12 및 14는 밴트밸브 22를 폐쇄시키어, 안전챔버 10 및 드릴챔버 16이 디지탈 전위차계에 설치된 공칭 연료봉 압력에 1.6배가 되도록 결정된 압력 즉 P B까지 핼륨으로 서서히 충진된다.

선정된 안정 압력이 압력변환기 20에 의해 결정된 것과 같아질때, 하전밸브 12는 여기되고 폐쇄되어 핼륨 공급원으로부터 시스템을 격리시키며 안정챔버 및 드릴챔버의 압력을 같게 한다. 그 다음 연결밸브 14는 닫히고 밴트밸브 22는 드릴챔버가 배기하도록 한다.

밴트밸브는 재폐쇄되고 안정챔버 10을 격리시킨다.

본 스텝의 목적은 그들 연결체에서의 압력 PO가 공칭연료봉 압력과 같다는 것을 입증하는 것이다. 만약 필요하다면, 안정압력은 조정되고 이 단계는 동일상태가 되도록 반복된다.

연료봉 종단 플러그를 관통하고 속이 빈 드릴챔버로 연료봉을 감압시키기 전에 보조챔버인 안정챔버는 연료봉내에 공칭압력에 1.6배보다 높게 압축된다.

드릴 챔버안으로 방출될 때 공칭 연료봉 압력과 같도록 두개의 챔버내에 압력이 혼합되도록 안정압력이 선택된다.

상기와 같이, 드릴챔버는 배기되고 밴트 밸브는 닫힌다.

연료봉이 관통되고 드릴챔버로 감압된 후에 연료밸브는 안정챔버 압력을 드릴 챔버로 방출하여 드릴 챔버내의 개스를 공칭에 가까운 압력으로 재 압축한다. 3개의 상호 연결체에 최종압력은 결과적인 단순압력 균형 측정치가 드릴 및 안정챔버의 연결체와 같은 크기에 채워진 것과 정확히 같다.

연료봉 드릴 챔버에 중간압력을 기록함으로써 원한다면 연료봉 진공체적을 측정할 수 있다.

연료봉을 관통하는 동안 대기압력에서 드릴챔버를 이용함으로써 얻어지는 특별한 이점은 매우 적은 에너지 준위가 연료봉 관통을 위해 필요하다는 점이다.

왜냐하면 레이져 빔의 왜란을 야기시키는 고압준위가 나타나지 않기 때문이다.

영위 평형 측정은 제 2 도에 도시된 형태의 보다 단순한 배열로써 사용될 수 있다. 제 2 도는 핼륨 공급원과 드릴챔버 32에 연결된 스레노이드식 밸브 30을 포함하고 있다.

드릴 챔버는 그들중 하난의 단부로 투사되고 창 36과 정반대편에 위치된 연료봉 34와, 상기 설명된 단부 플러그의 단부에서 드릴되고 개방되는데 사용되는 레이저 장치 38을 포함하고 있다.

공칭 연료봉 압력이 균형되면 드릴 챔버 32는 연료봉이 관통되기 전에 공칭 연료봉 압력으로 미리 충진될 수 있다.

연료봉이 관통되면, 연료봉 압력도 드릴 챔버에 압력과 합쳐지며, 그리하여 공칭압력과 결합압력 Pf와의 편차는 공칭압력과 연료봉압력의 편자와 직접관계된다.

Pr=연료봉 압력

Pnom=공칭압력(원하는 연료봉압력)

VC=챔버 체적＋연료봉 진공체적

Vr=연료봉 진공체적

Pf=챔버 압력＋연료봉 압력

챔버 체적과 연료봉 진공 체적의 최소비에 대해, 최종압력 Pf는 연료봉 압력과 거의 같을 것이며, 연료봉 진공 체적의 변화와 무관할 것이다.

챔버 체적이 적지 않을지라도, 연료봉 압력은 결합압력으로부터 정확히 지시할 수 있을 것이다.

정격과의 오차는 (1＋VC/VR)비에 의해 결정된다.

PR의 편차에 따른 측정된 PR값의 오차는 수식으로 나타난다.

예를 들면

의 비가 1.0이면 ±1.5psig내에 연료봉 압력에 대한 Pnom의 최대 편차는 ±7.5psig이다.

정격의 ±20%의 VR 최대 변화에 대해 측정된 값 PR에 변화(오차)는 (20)(7.5)=1.5psig이다.

이와 같이 적은 오차는 또 다른 체적에 결합체적의 연속감압에 의해 VR로 감소될 수 있다.

압력 평형기술을 사용하여 최대정확도를 성취함으로써 평형 압력의 편차는 최소화되어야 한다.

이러한 이유로써 이것은 초기시간으로 알려진 주워진 압력 레벨을 알려주도록 품질제어측정에 쓰인다.

그러나 측정은 이전기술에서는 없었다. 측정의 정확성은 명세서를 벗어난 압력에 대해서는 감해지지만, 실험이 연료봉에서 게속 가압되지 않기 때문에 중요하지 않다.

Claims (1)

1. 연료봉으로 봉입된 원자로에 개스압력을 점검하는 방법에 있어서, 그 내부에 선정된 정격압력으로 개스가 압축되어 봉입된 연료봉의 단부가 드릴챔버내에 위치되며, 상기 챔버 연료봉 단부가 연료봉을 관통하는 압력을 측정하도록 봉입되어 있으며, 상기 드릴챔버가 정격압력으로 압축되었고, 연료봉 단부는 상기봉과 상기 드릴챔버 사이가 관통되도록 하며, 정격압력으로부터 상기 챔버에 압력편차가 상기 연료봉에 충진정도만큼 결정되는 것을 특징으로 하는 개스압력을 점검하는 방법.

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