KR820001245B1 - 원자로 용기 검사장치용 교정 어셈블리 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로 용기 검사장치용 교정 어셈블리

제1도는 본 발명의 한 실시예에 따라 교정 어셈블리를 포함하는 원자로용기 검사장치의 등방도.

제2도는 제1도에 도시한 변환기의 타게트로 사용되는 고정장치의 부분절단 계통도.

제3도는 제2도에서 보여준 교정 어셈블리의 평면도.

제4도는 교정장치와 함께 사용되는 검사장치의 조종수와 변환기 배열의 등방 계통도.

제5도는 환영부에서의 교정장치의 계통도.

제6도는 제5도에 나타낸 교정장치내에 있는 설치장치와 타게트의 정평면도.

제7도는 제5도 및 6도에서 타게트 거리에 부과한 변환기 내의 원근 계효과의 도표.

본 발명은 초음파 교정 어셈블리에 관한 것이다.

상업적 발전에 이용되는 원자로 용기는 일반적으로 상하가 용접된 원통형 금속용기를 사용한다. 주실린더는 보통 서로 용접된 일련의 작은 실린더로 구성된다. 원주상으로 격리된 다수의 노즐은 주실린더 벽으로 연장되어 있으며 그곳에 용접되어 있다. 그러므로 원자로 용기를 만드는데는 수많은 용접을 할 필요가 있다.

물론 원자로 용기의 용접지역은 처음 사용하기 전에 사전 검사가 수행된다. 그러한 검사는 단단한 용기내에 집어넣기 전에 검사장비를 접근시키기 위해 원자로의 전체에 대해 수행된다. 그러나 원자로 용접의 검사는 가동중에는 바람직하지 못하며 정부당국의 규제를 받고 있다.

그러한 규제하에서, 용기 용접지역은 용기의 구조적 완전함이 감시되어지는 가에 의해 주기적 체적검사를 하는 것이 필요하다. 사용중 검사를 해야하기 때문에, 특수한 용접검사를 행하도록 설계된 장치가 검사감지기의 위치와 이동에 대한 고도의 조절을 유지하며 원격제어하에 수중과 방사능 환경에서 성공적인 작동을 할 수있을 것이다.

금속용접을 검사하기 위한 초음속 변환기의 이용은 이미 알려진 바 있다. 그 하나의 장치가 1970년 7월에 재질평가란 책의 28권 7호 제162페이지에서 167페이지에 나타나있다. 본 내용은 사용중인 원자로의 검사에 사용키 위한 송수신 기형초음파 검사장치를 설명한 것이다.

미합중국 특허 제3,809,607호에는 사용중인 원자로의 검사장치가 나타나 있는데, 그 장치는 원격제어를 할 수 있으며 그 원자로 용기내에는 변환기 배열의 정확한 위치를 알아야 한다. 본 장치는 많은 반경방향의 지지팔이 뻗어있는 중심체로 구성되는 위치잡이와 지지 어셈블리를 가지고 있다. 지지팔의 단부는 확장해서 원자로 용기에 관계하는 검사장치를 위한 고정프레임을 정의하기 위해 원자로의 정해진 부분상에 자리잡을 수 있게 되었다. 재고정 및 지지 어셈블리는 보조팔의 확장으로 비슷한 작용을 할 수 있게하는 종합조정장치를 포함하고 있으며 그로인해서 상이한 반경의 원자로 용기에 알맞는 검사장치를 허용한다.

중앙 컬럼(Column)은 위치잡이 및 지지 어셈블리에 연결되어 있으며 그 중앙컬럼은 그것의 세로축을 따라 연장한다. 하나 또는 그 이상의 이동성 검사장치는 중앙컬럼에 연결되어 있으며 구동 및 위치 지시장치를 포함한다. 세개의 특정한 검사 서브 어셈블리는 테두리 스캐너(Scanner), 노즐 스캐너, 용기 스캐너를 포함한다. 이들 각 스캐너들은 원자로 용기제조시 사용된 용접의 완전함으로 보다 정확한 용적측정을 할 수 있게 하는 다침 송수신기 초음파 변환기를 가지고 있다.

위에서 언급한 검사장비의 개발로 인해서, 원래의 검사코드는 보다 신뢰성 있고 그 검사에 있어서 정밀함을 기하기 위해 변경되었다. 덧붙여서, 이들 이전의 장치는 정확한 측정을 기할 수 없었으며 원자로 용기의 정확한 용접지역에 도달이 불가능했다. 이전 검사장치의 결함이란 신뢰성과 능동적인 검사효과의 속도로 아직도 남아있다.

이제까지의 검사장치에서 아직도 해결을 보지 못한 하나의 특별한 문제는 원자로 용기내에서 변환기의 수직축 이동의 시발점 기준을 영(Zero)으로 보정하여 배열과 어떤 결함에 따르는 정확한 위치를 알 수 있게 하는 것이었다. 또 하나의 만족하지 못한 문제는 변환기의 설치를 확인하는 것이다.

사실 설치된 변환기가 수직으로 되어 있고 이들 변환기가 배열판에 알맞게 위치하도록 예각으로 설치하는 것이 필요했었다. 특히 조종수나 변환기 배열이 용기에 충돌하여도 변환기의 배열에 아무런 변화가 없음을 확인하기 위해 검사장치를 철수하는 것이 필요하며 방사능 제거과정에만 적어도 두개의 이동이 효력을 갖게된다. 이전 기술에서 아직도 해결을 보지못한 문제는 검사전에 변환기 빔의 작동중 단위길이당 속도를 확인하는 것이다.

본 발명은 목적은 이전 기술의 결함을 극복할 목적으로 개발된 초음파 교정장치를 만드는데 있다.

본 발명의 상기 변환기의 하나에서 나오는 초음파 빔을 반사하기 위한 표면을 갖는 구면체중, 고정지점에 위치하는 구면체, 반사신호의 최대진폭이 빔 반사에서 나올때까지 상기 구면체에 대해 변환기를 이동해가며 상기 변환기가 상기 구부체와 일렬로 정렬되도록 한 것을 특징으로 하는 원자로 검사장치의 변환기와 겸용할 교정장치에 귀속된다.

본 발명은 첨부도면 및 양호한 실시예의 다음 설명으로 명백해질 것이다.

제1도는 원자로 용기 검사장치 (14)의 등방면도이다. 검사장치 (14)는 1977년 3월 25일에 출원된 미합중국 특허 제781,403호에 잘 설명되어 있다. 그에 대한 부수적이고 자세한 사항은 그 응용을 참고하기로 한다.

검사장치의 운용에 있어, 그것은 원자로 용기 내부밑에 달려있다. 용기검사는 조종수(26)을 구동시켜 수행하며 변환기 (28)을 운반하며 용기 용접을 완전하게 하도록 효과적인 검색을 위해 약 9개의 축을 갖고 있다.

앞에서 언급한 바와 같이, 그것은 확실한 시험을 보장하도록 용기 용접부의 위치와 발견된 결함으로 인해 정확하게 알려진 변환기 배열의 출발점이 거기서 직접 추론되는 것이 필요하다. 따라서 각 검사를 시작할때 그리고 거기에서 특정한 기간동안에 변환기(28)은 제2도 및 제4도처럼 교정장치(300)과 함께 그 위치로 들어간다. 덧붙여서 변환기(28)이 우연하게 검사기간중 원자로용기의 어떤부분에 충돌하였다면 가능한 한 변환기 장치에 어떤 방해를 주지않기 위해 검사장치 (14)가 오염되고 제거되지 않아도 되도록 변환기 위치잡이를 정의하는 것이 바람직하다.

제2도 및 제3도에서, 교정장치 (300)은 배열내에 수직으로 달린 변환기를 교정하는 대단히 큰 반사면인 직각판(301)을 포함한다. 스탠드 (304)는 판 (301)의 중심 가까운 곳에 위치하며 대단히 작은 반자면으로 그 역할을 하는 소형구 (302)를 운반한다. 역시 판(301)의 같은 면상에 다수의 절단된 콘(Come)즉 본 실시예에서 (306), (308) 및 (310)이 장치되어 있다.

그것은 배열 (28)에 장치된 것처럼 변환기의 기대각에 일치하게 절단한 것이다. 판 (301), 스탠드 (304) 및 콘 (306), (308) 그리고 (310)의 모양은 편의상 그렇게 한 것이다. 더우기 교정장치 (300)의 융통성을 위해서 콘 (306), (308) 및 (310)은 그곳에 적당히 고정된 개개의 각이나 원하는 각으로 할 수 있는 조절 또는 제거 가능한 단부를 갖는 일반스톡(stock) 또는 표준으로 만들 수 있다. 교정장치 (300)의 여러소자는 나쁜검사 환경에 쉽게 견딜 수 있는 재질로 만든다.

판 (301)의 반대편은 제2도 및 제4도에서 처럼 지지다리 20A를 갖는 클램프 어셈블리 (312)를 운반한다. 키웨이(Keyway)(314)는 클램프 어셈블리(312)를 절단하며 지지다리 20A의 원주내에 형성된 키(316)을 갖는다. 키(316)과 키웨이(314)의 종속은 교정장치(300)이 지지다리 20A상에 장치될 때 적당히 방향을 잡도록 한다. 교정장치 (300)은 볼트(320)에 의해 지지다리 20A에 단단히 고정되어 있거나 여타로 고정소자에 의해 단단히 고정된다.

제3도는 구(302), 콘(306),(308), 그리고 (310)의 정면도이다. 그들간의 거리는 판(301)상에 임의의 영점에서부터의 거리이다. 콘(306),(308) 및 (310)의 끝은 각각 10도, 19도, 23도로 절단되어 있으며 배열(28)에 달린 변환기의 특별한 각을 변환 내지는 조절할 수 있다.

교정장치는 제1도 및 제2도에서 설명한 바대로 보조다리 20A에 고정되어 있다. 보조다리 20A는 용기 내 또는 그 위에 있기 때문에, 교정장치(300)의 각점은 대략 고정된다. 운반대(82)는 수직폭을 따라 주칼럼(24)를 상하로 움직이며 한 지점에서 변환기 배열관(40)은 제4도와 같이 교정장치를 반대로 되게할 수 있다.

그때 조작자는 구(302)와 같이 배열(28)내에 수직으로 달린 변환기의 하나를 대강 배열한다. 편의를 위해서 변환기(244)의 하나를 제2도 및 제4도에 나타냈다.

구(302)와 대강 일렬로 배열한 변환기(244)를 살펴보면 그것은 작동하여 제2도에서 잘 설명한 바대로 초음속 빔(303)을 방출한다. 구(302)로부터의 빔반사는 반사신호를 최대진폭으로 하여 동작기는 만족할 때까지 조종수(26)의 적당한 분절을 이동시키므로해서 변환기 배열(28)을 계속 이동시키며 구(302)에서 나온 반사는 시험 변환기와 구(302)가 수평 배열한 장치에서 가능한 최대의 신호를 받는다. 이때 변환기 배열(28)이나 운반체 어셈블리(82)의 수직위치를 지적하는 수직 리졸버(resolver)(102)의 판독은 채택되며 가끔 꼭 맞게 결정된 영점 출발에 관해 변환기 배열(28)의 다음 위치를 고정하거나 보정하기 위해 해독을 전복하기도 한다. 동시에 변환기(244)의 장치나 배열이 수직인 것은 설치된 배열(28)내의 다른 모든 변환기의 수직 배열로서 입증될 수 있다.

앞에 말한 교정시험은 용기내의 장소에서 검사장치(14)와 같이 발생하기 때문에 교정장치(300)은 작동 매체내에서 변환기 초음속 빔(303)의 속도를 입증하거나 측정하는데 역시 사용할 수 있다. 교정 변환기(244)가 동작해서 빔(303)은 제2도에서와 같이 경미하게 퍼진다. 빔(303)의 중심부(305)는 상대적으로 작은 표면인구(302)을 때리며, 변환기(244)의 뒷쪽에서 반사된다. 빔(303)의 외주(307)은 판(301)을 때려주며 점(309)상에서 상대적으로 큰 표면을 가지며 이 또한 변환기(244)의 뒤로 반사한다. 그러나 구(302)와 판(301)사이의 거리 및 빔(303)이 이동하는 매체의 기능은 시간 지연기에 의한다. 스탠드(304)의 높이가 알려져 있기 때문에 물의 통로는 변환기(244)에서 구(302)로 가며 또한 변환기(244)에서 판(301)로 향하는 것 역시 알 수 있다. 그러므로 오실로스코프나 다른 적당한 장비의 도움으로 동작기는 동작매체내의 빔(303)에 대한 단위 거리당 시간을 계산할 수 있다. 본 교정은 배열(28)로부터의 거리를 증명하기 위한 검사나 용기내 또는 용기의 다른 부분에서의 변환기로부터의 거리를 증명하는 데 사용될 수 있다.

계산을 하고나서 수직축내의 출발지점 및 거리당 빔 속도를 확인하기 위해 동작기는 콘 (306),(308) 그리고 (310)의 각 반사면을 갖고 있는 배열내의 다른 변환기의 다양한 각을 확인할 수 있다.

이를 증명하기 위해선 배열(28)은 제4도에서와 같은 방법으로 교정 어셈블리 300과 반대로 움직인다. 여기서(변환기(244)가 아닌)배열(28)내에 달린 변환기의 다른 것은 콘 (306),(308) 혹은 (310)의 하나와 배열을 같이한다. 그 변환기는 작동되어 만약 방향내에서 콘의 끝에 형성된 각과 마운팅의 각이 일치할 경우에만 최대의 빔 반사를 받게된다. 이런방법으로 배열(28)내에서 변환기의 각각의 마운팅의 정확함은 검사과정전후의 각 점에서 확인할 수 있다. 양호한 실시예로서 콘 (306),(308) 및 (310)의 끝은 원하는 각으로 절단된다. 콘은 조절 내지는 제거할 수 있는 각을 갖는 동등한 스톡이나 표준으로 조립될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 원자로 용기 검사장치에 사용하는 변환기의 위치와 방향을 특별히 입증하기 위해 하나의 교정어셈블리를 공급하고 있다. 교정 어셈블리는 탱크내에 정상적인 검사장치가 설치된 변환기를 보호하기에 적당한 움직일 수 있는 설치장치를 가지고 있다.

이동성 마운팅 장치에 달린 구동장치는 타게트 장치에 관계하는 다른 지점으로 탱크내의 변환기를 운반해준다. 타게트 장치는 변환기로부터 예정된 거리에서 탱크안에 활주하도록 위치해 있다. 그 거리는 변환기 응답의 가까운 계내에서 의곡효과를 피하기 위해 선택된다.

탱크의 마운팅 장치를 위한 구동장치는 다운팅 장치에 의해 이동된 거리를 시각검사에 의해서 동작기가 빨리 결정하도록 이동의 표시를 나타내주는 것이다. 양자택일로 눈금은 같은 결과를 얻기 위해 탱크의 측면에 첨부하거나 절단할 수 있다.

교정장치를 도해한 제5도를 참고하면 리테이닝 블럭(retaining block)(266)에서 보호되는 교정 어셈블리의 각 변환기는 교정탱크(402)내에 위치하고 있다. 시험변환기(244)는 이동 설치되는 마운팅 어셈블리(404)에 고정되었으며 교정탱크 내부에 설치되어 있다. 마운팅 어셈블리(404)는 일반적으로 직각봉(252)와 원형봉(258)로 구성되며 변환기판(406)과 제6도에서 뚜렷이 나타난 리테이닝 블럭을 보호하기 위한 볼트가 필요하다. 봉(252)와 (258)은 차례로 판(406)에 고정되며 볼트에의 마운팅 어셈블리(404)를 고정시킨다.

마운팅 어셈블리(404)의 후방은 그 안에 바늘같은 구멍(412)을 갖는 활주부(410)을 포함한다. 활주부(410)은 블럭(416)에 의해서 교정탱크의 상하에 회전으로 고정시킨 리드(lead)스크류(414)에 의해 고정된다. 리드스크류(414)의 상부는 손으로 잠글 수 있으며 크랭크(418)을 돌리면 마운팅 어셈블리(404)는 올라가거나 내려간다. 핸들(418)과 리드 스크류(414)의 상부는 칼러(Collar)(420)이며 눈금(422)로 매겨진 윗부분이다. 조작자는 마운팅 어셈블리(404)의 수직 이동을 결정하기 위해 눈금(422)를 이용할 수 있다. 양자택일로 탱크(402)의 측면은(도시되지 않았으나) 같은 목적을 위해서 선형 눈금 또는 자로 제5도의 점(423)에 근사하게 마출 수 있다.

타게트 어셈블리(425)는 탱크(402)의 먼끝에 있다. 타게트 어셈블리는 그안에 세로로 짤린 구멍(427)을 가진 베이스 (424)로 구성된다. 베이스(424)는 볼트(429)에 의해 탱크(402)에 고정되며 볼트(429)를 풀므로써 변환기로부터 움직이거나 제거할 수 있으며 제6도에서 처럼 적당한 방향내에서 베이스는 활주한다. 베이스(424)를 고정시키는 것은 일반적으로 직각 절단면을 갖는 지지체 혹은 스탠드(426)이다.

그리고 지지체(426)을 고정시키는 것은 구(428)이다. 차후에 설명하겠지만 지지체(426)은 비교적 무한히 큰 반사면으로 작용하며 구(428)은 대단히 작은 반사면으로서 작용한다.

타게트 어셈블리(425)는 보정된 마운팅 어셈블리(404)와 변환기(244)로부터 미리 정해진 거리에 위치되어진다. 이 거리는 변환기 빔(432)의 "근계"(434)내에 나타나는 의곡(435)을 방지하기 위해 선택된다. 그러므로 타게트 어셈블리(425)는 제7도에서 처럼 변환기 빔(432)의 원계(436)내의 점 B에 위치한다. 빔 전달거리에 대해 첨부한 도면 7의 변환기 빔(432)의 도표를 통해 나타낸 선 A는 근계와 원계를 분리시킨다. 타게트 어셈블리(425)의 위치인 점 B는 외곡이 일반적으로 선형이고 원만한 곳의 절단에서 빔 전달커브(433)의 날카로운 부분을 지나서 선택되어 있다. 이는 교정 절차가 근계 의곡에 의해 영향을 받지 않음을 말해준다.

작동중에 교정장치(400)은 다음 방법으로 이용한다. 교정되어질 변환기(244)는 위에 설명했듯이 교정 마운팅 어셈블리(404)내에 있는 정상적인 검사장치에 위치하게 된다. 변환기(244)는 제5도에서 환영으로 나타낸 한점 즉 지지체(426)과 접해있는 한점에서 핸들(418)을 돌리므로서 구동되어진다. 이점에서 움직이면 변환기 빔(432)는 일반적으로 수직인 지지체(426)에 충돌한다. 적당한 장비에 의해 반사 빔을 추적할 수 있는 조작자(도시하지 않음)는 탱크(402)로 도달할 수 있으며 적절한 볼트, 너트 혹은 스크류를 풀어주므로해서 수직임을 대략 입증하는 최대반사를 달성하기 위해 변환기 위치를 조절한다. 대략 조절한 후 변환기(244)는 빔의 구(428)의 표면에 직접 충돌하는 장소로 이동된다. 구의 커브 면상의 한점에서만 최대 빔 반사되기 때문에, 즉 비수직적 충돌로 인한 분산이 없기 때문에, 변환기(244)의 정확한 위치는 그러한 최대반사를 얻기 위해 필요한 위치를 조절함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방법으로 변환기의 여하한 불안한 휨도 바로잡을 수 있다.

만일 변환기(244)가 배열(28)안에서 미리 정한 각으로 설치되어 있다면 그때의 수직성은 위와같이 검사하며 지지체(426)과 구(428)은 일렬로 정렬하게 된다. 변환기(244)는 구(428)과 같이 충돌한 빔에 의해 결정된 영점에서 위로 이동한다. 마운팅 각은 제5도에서 θ로 표시했다. 영점에서 구(428)로부터 변환기(244)까지의 거리를 알 수 있고 또한 측정 가능하기 때문에 변환기 244는 삼각함수 또는 각 θ의 탄젠트에 일치하는 양에 의해 올려진다. 즉 영점에서 수평거리(440)은 알 수 있고 변환기(244)에 대한 수직거리(442)로 나누어 이동하면 그 거리 역시 알 수 있다. 제5도의 직선 부분이 변환기와 같이 상승하고 그 위치의 조절은 빔(430)의 최대반사를 받을 때까지 구(428)에 대해서 이루어진다. 그점에서 변환기는 원하는 각에서 정확하게 방향을 잡으며 조작자에 의해서 그 마운팅안에 고정된다. 정상검사 마운팅내에서 변환기(244)는 다음에 배열판, (40)에 전달되며 위에서 설명한 대로 그곳에 고정된다.

만약 필요하다면, 타게트 어셈블리(425)는 볼트(429)를 이완시키므로 해서 거리(440)을 변경시키도록 위치를 조절 할 수 있다. 이러한 능력은 타게트 어셈블리가 변환기 빔의 원계에 있다든가 아니면 미소한 조절기 변환기(244), 타게트 어셈블리(425) 그리고 영점(거리 440)에 의해서 형성된 삼각지형에 의해 이루어질 수 있다는 것을 확인시켜 주기 위한 것이다.

Claims (1)

1. 원자로용기 검사장치의 변환기(244)와 함께 사용하기 위한 교정 어셈블리에 있어서, 하나의 상기 변환기에서 초음파 빔을 반사하기 위한 표면을 지닌 일반적으로 구면체를 포함하며, 상기 구면체는 고정된 위치에 배열되었으며, 상기 변환기는 빔 반사(303, 430)가 최대 진폭반사신호가 될때까지 구면체에 관해 이동되며, 최대 진폭반사신호는 상기 변환기가 상기 구면체와 반경방향의 일직선상에 있는 것을 지적하여 주는것 등을 특징으로 하는 교정 어셈블리.

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