KR830002645B1 - 원자로에 있어서의 물체 충돌의 검출방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로에 있어서의 물체 충돌의 검출방법

제1도는 본 발명의 검출방법에 따라 용기내에서 단단한 물체의 충돌을 검출하기 위해 예시적으로 여러 장소에 위치되어져 있는 트랜스듀우서(transducer)가 설비된 원자로의 구성도.

제2도는 2개의파형 곡선을 비교하여 단순한 잡음 스파이크(spike)에 대비하여 일반적으로 실제적인 충격신호를 선별하게 검출된 신호의 포락선이 어떻게 이용될 수 있는가를 보여주는 도면.

제3도는 제2도로 예시되어지는 방법을 충족시키는데 사용되는 개략적인 블록 다이어그램.

제4(a)도는 포락선에 대하여 고정된 세트포인트(setpoint)관계를 수반하는 제2도 및 제3도의 방법으로 이상적인 충돌신호가 어째서 효과적으로 검출되어지는 가를 파형곡선과 함께 보여주는 도면이고, 제4(b)도는 순수한 포락선이 제2도, 제3도의 고정된 세트포인트와 관련되어 졌을 때 실제적인 충격신호가 검출되지 않고 남아있음을 곡선과 함께 예시해 주고 있는 도면.

제5도는 본 발명을 실시하는 충돌 선별기의 회로구성과 동작을 예시해 주고 있는 회로도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예에서 제5도의 회로와 연합시킬 수 있는 회로군.

본 발명은 일반적으로 벽으로 둘러싸인 환경에 있는 발사체, 파편, 혹은 흐트러진 부속품과 같은 물체가 벽에 충돌하는 것을 검출하는 방법에 관한 것이고, 특히 충돌하자마자 트랜스듀우서에 의해 출력되는 전기적인 신호와 대표적인 충돌신호로 잔못 여겨질 수 있는 기생신호 사이의 선별에 관한 것이다. 가압수를 이용하는 원자력 발전소의 운용에 있어서 주요한 시스템부품의 고장을 초기에 검출하고 또한 검사할 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 부품 고장을 초기에 출검하면 증기발생의 입구 플리넘(plenum)과 원자로 용기의 하부 플리넘에 금속 파편이 특징적으로 집중하는 결과를 가져오는 기계적인 부품의 고장과 같은 위험스러운 동작 상태가 발생하는 것을 미리 막을 수 있을 것이다. 금속파편이 집중될 확율이 가장 높은 지점이 되는 위치의 선정은 모니터 장치로 검출하는데 있어서 중요하다.

금속파편은 1차 냉각제의 정상적인 흐름에 의하여 상술한 수집 지점에 운반되고, 운반되어지는 과정동안에 1차 계통의 냉각제 통로를 에워싸는 벽에 대하여 추진되어 진다. 따라서, 벽에 대하여 상이한 위치점에 사려 깊게 배치된 트랜스듀우서는 이러한 시스템에 있어서의 어떤 주요한 부품의 고장을 지시해 줄 것이다.

1971.01.12 특허된 미합중국 특허 제3,554,012호 설명된 기계의 기계적인 상태를 검출하기 위한 시스템이 현재까지 이용되고 있다. 거기에 설명되어 있는 시스템은 기계내에서 일어나는 기계적인 진동을 센서(sencor)에 의하여 유사전기적인 진동으로 변환시키고 출력되는 전기적인 진동을 분석한다. 변환시키는 동안에 초기의 충격파는 충돌점으로부터 방사되고 그 측정 시스템의 기계적인 과도현상을 일으킨다. 이 기술을 출력 파라미터(parameter)를 얻기 위해서 트랜스듀우서의 초기 충격 응답보다는 그 공진 주파수에서의 과도 현상 응답을 활용하고 있다. 결과로서 생기는 응답은 트랜스듀우서의 공진 주파수에서의 진폭이 비교적 낮은 연속적인 진동이며, 이 공진 주파수 내에는 그와 같은 연속적인 진동내에서의 과도현상이 내포되어 있다. 이 장비는 진폭수준이 비교적 작은 것 사이를 선별하게끔 설계되어져 있으므로, 시스템 응답의 감도가 저하되는 현상을 가져온다.

이 점에 대한 개선안은 1975.01.14일자로 특허된 미합중국 특허 제3,860,481호에 설명되어 있다. 여기서 그 개념은 분리된 출력, 즉 에너지 충돌비율을 지시하는 것과 충돌에너지를 지시하는 출력을 발생시키는 것이다.

원자로 용기내에서의 금속성 충돌에 의하여 발생되는 신호를 검출하기 위해 사용되는 압전현상을 이용한 가속도 측정장치가 증폭된 출력신호(주파수 범위 : 0-20KHz)를 제공하는 동안에, 이 충돌에 의해 발생된 신호는 냉각제의 흐름에 의해 발생되는 백그라운드 노이즈(background noise)와 전기적인 잡음인 "스파이크"으로부터 선별되어질 수 있어야 한다.

이러한 선별을 위해 알려진 것 중에서 가장 단순한 방법은 트랜스듀우서의 출력신호와 고정된 세트포인트를 비교하는 것이다. 신호레벨이 이 세트포인트를 초과하게 되면 충돌이 발생한 것으로서 간주된다.

이 방법의 단점은 두 가지로 나타나고 있다. 첫째는, 원자력 설비의 동작상태가 변함에 따라서 백그라운드 노이즈 레벨이 변한다는 것이다. 세트포인트가 이제까지 나타냈던 가장 높은 백그라운드 노이즈 레벨보다도 더 높아야 하므로, 백그라운드 노이즈 레벨이 낮을때 불필요하게 높은 세트포인트가 존재한다는 것이다. 둘째로, 이것을 이용한 장치는 충신호로부터 전기적인 잡음 스파이크를 선별하려는 아무런 시도가 없다는 것이다.

단단한 물체의 충돌에 의한 신호의 계속 시간이 전기적인 잡음 스파이크보다 더 길다는 사실로 부터 다른 접근법을 안출할 수 있다. 트랜스듀우서의 출력신호가 포락선 검파기를 거치게 한다. 이 때 백그라운드노이즈에 대한 선별은 "레벨 세트포인트"를 토대로 하여 이루어지는 반면에, 잡음 "스파이크"에 대한 선별은 세트포인트 이상의 시간을 토대로 하여 이루어진다. 이 방법이 일반적으로 훌륭하게 사용되어 질 수 있지만, 이 포락선은 또한 파형을 이상화시킬 수도 있다. 실제적으로 이 포락선이 실제적인 충돌을 검출하는데에 비효과적일 수 도 있다.

냉각제의 흐름에 의해 발생된 백그라운드 노이즈와 전기적으로 발생된 잡음 "스파이크"에 대하여 원자로 용기 내에서의 단단한 물체에 의한 충돌에 기인하는 신호의 선별을 개선시키기 위해서 본 발명에 있어서는 레벨 세트포인트가 고정되어 있기 보다는 백그라운드 노이즈 레벨의 변화를 따르는 레벨 세트포인트를 이용하는 것을 제기하였다. 결과적으로, 세트포인트가 실제적으로 백그라운드 노이즈 레벨이 피이크(peak)를 이루는 것보다 낮아질 수 있다. 그러나, 어떤 잡음 스파이크가 있게되면 단지 짧게 또한 간간히 피이크 레벨에 도달하는 반면에 충돌신호가 있게되면 세트포인트 이상의 레벨이 반복적으로 발생할 것이다. 본 발명은 바로 이러한 특성을 기초로 하고 있다.

신호크기와 관련된 세트포인트 레벨이외에 본 발명을 실시하는 충돌신호 선별기는 어떤 특이한 형상, 계속시간 혹은 크기의 트랜스듀우서로 부터 유도되는 트리거(trigger)신호보다는 이 연합된 세트포인트에 관계가 있는 다수의 연속적인 크로스오우버(crossover)점을 검출하고 이러한 반복적인 발생을 본질적으로 나타내는 충돌지시 신호를 발생시키기 위한 수단을 제공한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 개선된 물체충돌의 검출방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 크기가 다양한 일련의 피이크치를 지니고 사건의 발생을 지시하는 접근신호를 식별하는 방법이고, 상기 방법의 특징은 일정한 시간동안에 상기 접근신호의 평균을 나타내는 신호를 순환적으로 유도하고 접근하는 신호의 피이크치에 관하여 크로스 오우버 점의 발생을 설정하기 위해서 상기 접근신호와 유도된 대표적인 신호를 연속적으로 비교하고 미리 결정된 제1시간 간격 내에서 크로스 오우버점의 최소한 미리 결정된 제1의 수를 계수하며, 상기 미리 결정된 제1의 수의 크로수 오우버점의 발생에 이어서 상기 사건의 발생의 표시를 제공하는 것이다.

본 발명의 전형적인 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 원자로의 1차 계통내에 있는 증기 발생기 입구 플리넘과 원자로 용기의 하부 프리넘에 괴인 금속 파편이나 흐트러진 부품과 같은 단단한 물체의 충돌에 의해 충격이 벽을 통하여 전해지는 트랜스튜우서를 포함한 검출계에 실시되어진다. 제1도에 표시되어 있듯이 벽 이면에서 발생하는 진동과 충돌을 검출하기 위해서 트랜스튜우서가 봉입물 벽과 접한 여러 장소에 위지되어 있으므로, 파편이나 흐트러진 부품이 있게되면 연속적으로 모니터 되어진다. 1차 계통 부품의 고장으로 부터 생기는 이들 파편은 1차 냉각제의 유동에 의하여 이동되고 이 냉각제를 제한하는 용기와 도관의 벽에 대해서 추진되어 진다. 봉입물의 벽에 전해진 에너지는 그것을 나타내는 전기적인 출력을 제공하기 위해 벽 구조물을 형성하는 금속재료의 공진 주파수에서 연속적으로 감응되어 진다. 각각의 충돌 에너지는 그 에너지는 그에너지 레벨에 비례하는 진폭을 지닌 출력 펄스로 변형되어진다. 더우기 대역 통과 필터가 금속충돌의 특징을 이루는 주파수 범위내의 신호만 통과시키게끔 이 1차 계통을 순화시켜서 이 대역 통과 필터가 없을 경우에 충돌응답을 모호하게 할 수도 있는 백그라운드 노이즈를 제거시킨다. 결과로서 생기는 출력은 원자로 설비의 조작자가 조정행동을 취해서 설비가 과대하게 손상되는 것을 막을 수 있게끔 경보를 발하기 위해서 신호 선별기 시스템에 인가되어 진다. 바람직스럽게 이 시스템은 시간 충돌 신호가 검출될 때마다 경보를 발한다.

이러한 응용에 있어서, 다른 원인에서 유래된 신호와 실제적으로 검출 영역에 있어서의 단단한 물체의 충돌에 기인하는 트랜스튜우서의 출력 신호사이를 선별하는 것이 제기된다.

제1도는 원자로의 냉각제를 한정하는 1차 계통의 부품에 의하여 유지되는 단단한 물체의 충돌을 모니터하기 위해 이 전형적인 실시예에 이용된 센서의 상대적인 위치를 예시해 주고 있는 가압수형의 원자로를 이용한 발전기 시스템의 구성도이다. 헤드 어셈블리(head assembly)로 밀봉되어 졌을 때 가압된 콘테이너를 형성하는 가압용기(10)가 표시되어져 있다. 이 용기(10)에는 그 실린더형의 벽과 함께 또한 그것을 통하여 통합적으로 만들어진 냉각제 유입장치(16)와 냉각제 유출장치(14)가 있다. 이 기술 분야에서 알려져 있듯이, 용기(10)는 1차적으로 제어 수단(이것의 압력용기 하우징 18은 도시되어 있다)의 위치에 따라서 실질적인 양(量)의 열을 발생시키는 다수의 피복된 핵 연료체로 주로 구성된 노심(표시되지 않음)을 내포하고 있다. 이 노심에 의해 발생되는 열은 유입장치(16)를 통하여 유입되고 유출장치(14)를 통하여 배출되는 냉각제의 흐름에 의하여 노심으로 부터 전달되어 진다. 유출장치(14)를 통하여 배출되는 흐름은 도관을 통하여 열교환 증기 발생기(22)로 전달된다. 승기 발생기(22)는 가열된 냉각제 흐름이 증기를 발생시키는데 활용되는 물과 열 교환 관계에 있는 관들(표시되어 있지 않음)을 통하여 전달되는 특징이 있다. 발생기(22)에 의해 발생된 증기는 일반적으로 전기를 발생시키기 위해 터어번(표시되어 있지 않음)을 구동시키는데 활용된다. 유체의 흐름은 증기 발생기(22)로부터 도관(24)을 통하여 펌프(26)와 유입장치(16)로 진행한다. 따라서, 폐쇄된 재순환 1차 계통 즉 증기 발생 루우프는 용기(10)를 결합시키는 냉각제 배관, 증기 발생기(22), 펌프(26)에 의해 마련된다. 제1도에 예시되어 있는 전력발생 시스템은 이러한 4개의 유체 흐름 계통 즉 루우프를 포함하고 있다. 이러한 시스템의 수는 발전소 설비마다 변할 수 있지만, 보통 2개 또는 3개 내지 4개의 시스템이 사용되어 진다.

바람직하지 않은 수준의 방사능의 방출은 노심내에서 핵분열 할 수 있는 물질을 포함하고 있는 피복된 연료봉의 고장 즉 파열과 같은 달갑지 않은 사건에서 발생할 수 있다. 마찬가지로, 냉각제의 결함으로 열의 분산을 손상시킬 수 있고 위험한 부산물이 냉각제 속으로 방출됨에 따라 노심을 녹여버리는 결과를 가져올 수 있다. 이런 위험한 환경은 1차 계통 내에서의 구조적인 결함의 결과인 수 있다. 기계적인 부품의 결함은 금속 파편이 증기 발생기의 입구 풀리넘과 원자로 용기의 하부 풀리넘에 집중되게끔 할 수 있다. 더우기, 냉각제 속에서 떠 있는 이러한 파편은 방금 설명한 대로 냉각제의 흐름을 방해할 수 있다. 그러므로, 시스템의 손상된 부품을 초기에 식별한다는 것은 중요하다. 본 발된의 방법은 원자로 냉각제 설비의 1차 계통내에 있는 다수의 장소중 어느 하나에서의 냉각제가 흐르는 통로를 에워싸는 벽에 단단한 물체가 충돌하는 것을 모니터하는데 유효하다.

이제 제2도를 참고로 하면, 파형 곡선(a),(b)는 순수한 충돌신호의 성격을 규정하기 위해서 포락선 검파기를 이용하는 방법에 의해 검출되고 포락선(E,E')의 평균치의 계속시간을 기초로 하는 잡음“스파이크”S와 충돌신호 S'를 비교할 수 있게 보여주고 있다. 평균 레벨에 세트되어 졌을때 드레시호울드(threshold) 레벨은 상응하는 폭을 지닌 구형 펄스(PW,PW')로 변환되어지는 AB,AB'에서의 포락선의 크로스 오우버점을 2개 결정한다. 이 검파기가 최소의 폭에 감응하지 않게 만들어져 있다면, (S)와 같은 신호에 대해서 아무런 응답(AL)이 없을 것이라는 점은 분명하다. 곡선(a),(b) 는 크로스 오우버점 AB, AB'에서 교차하는 드레스 호울드 레벨과 함께 검파된 포락선(E,E')와 각기 관련되어져 있다. 상응하는 펄스 폭 변조된 펄스는 PW,PW'이고, 이 시스템의 최종 응답은 곡선(a)를 이루는 환경에서는 “OFF”되고 곡선(b)의 경우에는 “ON”되고 경보 신호(AL,AL')의 형태를 띠우게 된다.

제3도에는 제2도의 기술을 사용하는 전형적인 시스템이 블록다이어그램으로 예시되어져 있다. 이 시스템은 포락선 검파기 ED, 펄스폭 변조된 펄스(PW 혹은PW')를 발생시키게끔 기준 신호에 의해 세트되는 트레시호울드 크로싱(threshold crossing) 검파기 TCD와 경보 출력(AL 혹은AL')을 유도하기 위한 펄스폭 선별기로 구성되어 있다.

제4a도의 곡선(a)는 충돌 신호의 연속적인 피이크치의 크기가 곡선(b)로 표시되는 것과 같은 포락선(예를 들어, 점차적으로 가변하는 곡선)을 따르는 점에서 이상화된 충돌신호를 보여주고 있다. 이러한 이상적인 경우가 있게 되면 포락선이 충분한 시간동안 드레시호울드 레벨 즉 세트포인트 (SP)를 초과했을때 이포락선에 의해 경보신호를 트리거시키는 것으로 구성된 본 발명의 방법은 성공적으로 수행되어 질 수 있다. 페스 폭 검파 출력은 펄스의 계속시간(t₁-t₃)이 이 시스템에 의해 설정된 최소 시간(t₁-t₂)을 초과하게 되면 경보를 발하는 (곡선d) 펄스(c)로 표시될 수 있다. 따라서, (t₁-t₂) 미만의 계속시간 동안 지속되는 스파이크 잡음은 경보를 발하지 않을 것이다.

물체가 용기의 벽에 충돌하고 있을 때의 트랜스 듀우서의 실제적인 출력은 제4b도의 곡선(a)와 같은 것으로 표시되어 진다. 이 곡선의 포락선이 동일한 드레시호울드 즉 세트 포인트 SP에 대한 기준으로 사용되어지면, 이 시스템이 사실상A'B', A"B"등과 같은 일련의 크로스 오우버점을 검출할 것이라는 것을 곡선(b)로 부터 알 수 있다. 드레시호울드 레벨을 지나는 각 크로스 오우버 점(A', A",…)에 이어서 이 드레시호울드 레벨을 통하는 나중의 크로스 오우버 점(B', B",…)이 있다. 제4a도에 의한 방법에 준해서(선로(c)표 시되어지는)일련의 펄스가 잇달아 일어나고 각각의 펄스는(t₁-t₂)보다 더 짧은 폭을 지니는 것으로 나타났다. 그러므로, 경보 장치가 펄스 폭 선별기(제3도)에 의해 작동되지 않을 것이다. (곡선(p)참조). 따라서, 문제는 잡음“스파이크”와 같은 분리되어진 짧은 계속 시간의 피이크치와 단일의“충돌신호”에 관계되어져야 하는 시간에 사실상 서로 관련되어져 있는 피이크치 사이를 선별할 수 있으냐 하는 것이다.

본 발명에 따라서, 면밀하게 연속적인 피이치를 검출하기 위해서 연속적인 크로스 오우버점을 계수하는 것이 제의된다. 좀 더 구체적으로 이야기하면, 연속적인 피이크치는 미리 결정된 시간 간격내에서의 크로스 오우버점의 발생에 의해 식별되어진다. 극소수의 피이크치가 이러한 시간 간격의 범위안에서 검파되어 진다는 것은 충분하다. 이 충돌 신호의“시그니쳐(Singature)”를 좀 더 면밀하게 식별하기 위해서, 더우기 본 발명에서는 경보를 발하기 이전에 필요로 하는 수의 크로스 오우버점을 지닌 극소수의 이러한 시간 간격을 계수하는 것을 제의하였다. 본 발명을 실시하는 충돌 검출 시스템의 일반적인 수행은 다음과 같다.

레벨 세트 포인트는 입력 신호에 대해 AC대 DC변환을 수행하고, 이 DC출력 전압을 증폭시키며, 이증폭된 전압을 지역 통과 필터를 통해서 통과시킴으로서 유도된다. 이때 결과적으로 생긴 세트 포인트는 뒤을 잇는 신호와 비교되어진다. 이 시스템이 연속적인 주기 P₁(각각의 주기는 M₁MSEC이고, 그 각각의 주기에서 신호가 세트포인트를 n₁번 혹은 그 이상 교차하게 됨)을 검파하였다면 이때 충돌이 발생했다고 생각할 수 있다. P₁과M₁은 충돌이 발생하였다고 알 수 있게끔 신호가 높은 레벨에 남아 있어야 하는 주기 P₁M₁이 전기적인 잡음 스파이크의 계속시간 보다 더 클 정도로 선택되어져야 한다. 단 한번의 충돌로 부터 1개 이상의 출력이 발생하는 것을 피하기 위해서, 이 시스템은 어떤 충돌이 검출되어 졌을때 그 동작 모우드(mode)를 변화시키고, 연속적인 주기 P₂(각각의 주기는 M₂MSEC이고, 그 각각의 주기에서 신호가 세트포인트를 n₂번 미만을 교차하게 됨)를 찾는다. 이 주기가 발생했을 때, 이 시스템은 리세트(reset)되어지고, 그 이상의 충돌을 검출할 준비를 하게 된다. 수 m₁, n₁, p₁은 각기 수 m₂, n₂, p₂와 같을 수도 있고 같지 않을 수도 있다. 실제적으로, m₁과m₂는 보통 동일하게끔 선택되어져 있고 또한 n₁n₂동일하게끔 선택되어져 있는 반면, 주기 p₂는 주기 p₁보다 다소 더 크다. 이 시스템은 종래 기술에 의한 시스템조다도 분명한 2가지 잇점을 제공해 주고 있다. 첫째, 단지짧게 또는 간간이 피이크치의 백그라운드 레벨에 도달함으로써 레벨 세트포인트가 백그라운드 노이즈 레벨도다 더 낮을 수 있으므로 이 장치가 트리거 되지 않는다는 것이다. 둘째로, 시간 간격m(=m₁=m₂)이 충돌신호에 있어서의 짧은 기간의 임의 파동이 이 장치의 동작에 영향을 주지 않게끔 선택되어져 있다는 점이다.

극히 우수한 결과는 시간 간격 m이 2mSEC이고 또한 요구되는 세트포인트 수가 n=3이 되게끔 선택하여 얻을 수 있게 되었다. 신호의 진폭이 계속적으로 높은 상태를 유지하면, 각 2mSEC의 주기에서 3까 이상의 상당히 많은 세트포인트 교차점이 있을 것이라는 것은 확실하다. 이 레벨이 오르내린다고 할지라도, 여전히 각 2mSEC의 주기에서 최소한 3개의 교차점이 있을 것이라는 가능성이 높다.

이제 제5도를 참고로 하게 되면, 트랜스듀유서(표시되어 있지 않음)로 부터의 선로 1상에 유도된 신호는 비교기로서 연결된 연산 증폭기(OA₁)의 반전 입력단자에 입력되고 있음을 알 수 있다. 또한 선로 1부터 트랜스듀우서의 출력 신호는 일반적으로 알고 있듯이 AC대 DC변환용으로 배치된 연산 증폭기 OA₂의 반전 입력 단자 입력된다. 이 증폭기의 이득은 1이고 다이오우드(D₁)는 OA₂의 출력단자와 그 반전 입력단자 사이에 연결되어져 있다.

또 하나의 다이오우드(D₂)는 OA₂의 출력단자와 이득이 8인 또 다른 연산 증폭기의 반전 입력단자 사이에 연결되어져 있다. 캐패 시터(capachtor)(C₁)(1uf)이 파형을 여파시킬 목적으로 연산증폭기 OA₃의 궤환루우프에 저항기(R₁)(82.5 KΩ)와 병렬로 연결되어져 있다. 연산증폭기(OA₃)로부터의 출력은 선로3에 의해 연산증폭기(OA₁)의 비반적 입력 단자에 인가되어 진다.

그러므로, 선로 1로부터 인입되어지는 트랜스듀우서의 신호는 계속적으로 연산 증폭기(OA₁)에 의해서 선로 3에 유도되는 것과 같은 그 평균 레벨에 비교되어진다. 트래스듀유서의 출력 신호가 그 평균 레벨을 초과할 때마다, 선로 4에 흐르는 연산 증폭기(OA₁)의 출력은 양으로 되고, 이 신호의 크기가 이러한 드레시호울드 레벨이하로 내려갈 때마다, 선로 4의 전압은 음으로 되어질 것이다.

선로 4에 흐르는 신호는 시장에서 74121로서 알려져 있는 반도체 장치인 모노 바이브레이터(monovibrator)(5)로 입력되어진다. 모노 바이브레이터(5)는 형 74162로 알려져 있는 반도체 카운터(counter)(6)의 인에이블(EN, enable)핀에 인가되어지는 125 MSEC의 펄스를 발생한다. 모노바이브레이터(5)로 부터 인입되는 125 MSEC의 계속시간을 지닌 인에이블 펄스를 매칭(matching)시키는 주기를 가지는 8KHZ의 클록신호주파수가 선로 7에서 카운터(6)의 클록핀에 인가되어지므로, 포지티브 에지(Positiveedge)는 클록 신호와 동기적으로 카운트가 기옥되어지게 할 것이다. 카운터(6)의 “로우드(load)핀”은 2진 숫자 1101에 일치하는 핀 DC,BA의 상태를 설정함으로써 이 장치의 카운트를 13으로 미리 세트시킨다. 카운터(6')는16까지“카운트 업(count up)”할 수 있지만, 선로 7에서의 클록 신호는 이 미리 세트된 수로부터 3까의 카운트를 단지 기록하게 할 것이다. 카운트16에 도달하였을때, 핀 Q_D의 신호는 제로로 떨어지고 선로 9를 경유한 핀 ENT에 의하여 다시 트리거될 준비가 이루어진다. 카운터(6)에“로우드”를 거는 것(즉 미리 세트시키는 것)은 선로31을 경유하여 선로 7에 의해 클록되어지고 선로 32,33상에“로우드”신호를 발생시키는 반도체 장치(30)에 의해서 단지 매 16클킹 단계(clocking step)마다 일어난다. 즉, 인버어터(inverter)(I)를 통과한 후에 (선로 34를 경유한) 카운터(6)의 로우드 핀에 대한“로우딩”펄스 는 매 9MSEC마다 발생한다. 그러므로, 어떤 시간에 신호가 세트포인트를 넘어서게 되면 비교기 OA₁은 카운터(6)가 리세트 클록신호의 발생시에“카운터 업”하게 할 것이다. 이카운터는 장치30에 의하여 매 2MSEC마다 13에 “로우딩”외어진다. 이러한 2MSEC의 시간 간격안에서, 카운터(6)는 핀Q_D에서“로우(low)”상태로되기 이전에(예를들어, 다음의“로우드”펄스가 후속하는 2MSEC의 시간 간격 동안에 이 장치를 미리 세트시킬 때까지 선로 q에 의해서 디스에이블 되기 이전에 3까의 세트포인트 교차점을 계수할 것이다.

제5도는 또한 장치 30의 캐리(carry)핀으로 부터의 선로 32에 의해 인에이블되어지는 카운터 (6)와 같은 제2의 반도체 카운터를 보여주고 있다.

카운터(6)로 부터 출력되는 데이터 출력 Q_D는 장치 34의“로우드”핀의 상태를 조절하기 위해서 배타적 논리합 회로(Exclusiv-or)장치 35를 통해 NOR장치 (36)로 인가된다. 미리 세트된 디지트(digit) DCBA는 최고 유효 자리수 비트(the most significant bit) 0이 반전되어지는 때를 제외하고 입력라인 46에 의해서 12로 되게끔 선택되어지지만, 현재의 값은 4를 유지하고 있다. 따라서, 카운터(34)는 2msec의 주기를 지닌 연속적인 11까의 시간 간격 동안에 4로부터 15까지의 카외트나 12로부터 최대 카운트인 15까지 계수할수 있다. 미레 미리 세트된 숫자는 장치34의 캐리 핀에서 선로37로 나오는 출력이 인버어터 I'와 선로 39를 통해 장치 34의 CLR핀에 공급되는 연유로 이 출력이“하이”상태를 유지할 때 클리어 된다. 이것의 동작은 다음과 같다. 필요한 숫자의 세트포인트 교차점이 2msec의 주기동안에 계수되어지면, 장치 34는 주기가 종료될 무렵에 1개의 교차점을“카운트 업”할 것이고, 그렇지 않으면 12까지“로우딩”할 것이다. 이때 연속적인 3개의 2msec주기가 일어나면, 즉 각각의 주기에서 3개나 그 이상의 세트포인트 교차점이 일어나게 되면 장치34는 15까지 계수할 것이고, 그 캐리의 출력은“하이”상태로 가게 될 것이다.

제5도는 선로39의 상태에 의해서 조처되어지는 J 입력단자를 지닌 형 74109인 반도체 풀립 풀롭(flip-flop)(40)을 보여주고 있다. 선로 37의 출력 레벨이“하이”상태 일 때 풀립풀롭(40)의 출력단자 Q도 역시“역시”상태일 것이다. 장 40의 핀 Q에서 나와 선로 41에 흐르는 신호와 장치 34에서 출력되어 선로 37에 흐르는 신호가 모두 NAND 케이트(38)에 입력되어지므로, NAND케이트(38)의 출력은 어떤 충돌이 발생하였음을 가리키면서“로우”상태로 내려갈 것이다.

다음의 클록 펄스에서, 카운터(34)는 제로로 클리어되고, 풀립풀롭(40)의 상태가 변화하게 되어 단자Q의 출력이“하이”로되고 단자 Q의 출력은“로우”로 될것이다. 결과적으로, 이 시스템의 동작 모우드는 이제 다소 변화되어졌다. 풀립플롭(40)의 출력단자Q로 부터의 논리적인 1을 선로42에 의해 베타적 논리합 회로 장치(35)의 입력단자에 공급하는 것의 효과는 장치66의 Q_D로 부터 인가되는 신호를 NAND게이트(36)의“로우드”입력단자로 반전시키는 것이다. 이제 카운터(34)는 카운터(6)가 이전의 2msec에서 3혹은 그 이상의 제로 교차점을 계수하지 않을 경우에만 매 2msec마다 논리 1을“카운트 업”할 것이다. 마찬가지로, 장치40의 핀 Q가 선로 46에 의해서 카운터(34)의 입력단자 D에 연결되어져 있으므로, 신호가 번번히 세트포인트를 교차해 나갈때 카운터(34)는 매 2msec마다 4(2진법으로 0100)에“로우딩”될 것이다. 그러므로 연속적인 11개의 2msec주기(각기 2개 혹은 그 이하의 세트포인트 교차점을 지니고 있음)가 카운터(34)가 15에 도달하고 그 캐리 출력이“하이”상태로 되고, 다음의 클록 펄스에 플리플롭(40)이 다시 그 원래의 상태로 변화된다. 따라서 이 장치는 추가적인 충돌을 검출할 준비를 하게된다.

선로 3상의 AC/DC변환기에 의해 설정된 세트포인트가 어떤 충돌이 있는 동안에 빠르게 증가하고 그 충돌이 끝난 후에는 비교적 천천히 다시 감소된다는 것이 관찰되었다. 그러나, 절충적인 회로없이 충돌하는 동안에 세트포인트 상승이 매우 빠르고(이러한 경우에, 그 상승이 너무 빠른 연유로 충돌을 검출하지 못할 수도 있다) 충돌 후에 세트포인트 하강이 너무 느리는 것(이 경우에 제1충돌에 바로 이어서 발생하는 어떤 제2충돌이 검출되지 않을 수도 있다)을 조화시키는 것은 어렵다. 이러한 단점을 피하기 위해서 AC대 DC변환, 이득 및 저역통과 주파수의 여파를 제공하는 처음 2단에 저역통과 필터의 차단 주파수를 보다 더 높게끔 회로 구성을 함으로써, 그 출력이 입력 변동에 관련하여 보다 더 빠르게 반응하고, 카운터(34)가 충돌 경보 상태를 설정하는데에 있어서 충분히 긴 충돌 세트포인트를 유지하게끔 시간 지연을 증가시킨다.

이러한 회로 구성은 제6도에 표시되어져 있는데, 회로에서 정밀한 전파 정류기(50)는 연산증폭기(OA2)주위에 구성되는 AC/DC이버어터 회로이고, 51은 연산 증폭기(OA3) 주위에 구성되는 저역통과 필터이며, 추가적으로OA3의 출력단자와 OA1의 비반전 입력단자 사이에(제5도 참조) 15msec의 지연선(52)과 샘플앤드 홀드(sample and hold)회로(53)가 구성된다.

이 샘플 앤드홀드 회로는 카운터(34)의 출력이 비 경보상태에 있을 때 샘플 모우드로 세트되어 있고 카운터(34)의 출력이 경보 상태에 있을 때 홀드 모우드에 세트된다. 제6도의 회로동작은 다음과 같다.

정상적으로 동작하는 동안에(즉, 충돌이 없는 경우)샘플 앤드 홀드 회로(53)는 샘플 모우드에 있게 되어 세트포인트는 단순히 저역통과 필터 출력의 어떤 지연된 신호이다. 충돌이 일어날 경우에 실제적으로 충돌이 시작된 후 단지 약 6msec (3개의 시간 간격)가 지난 후에 그것을 검출하고 지연선의 지연시간이 15msec이므로, 지연선(52)의 출력의 상승이 시작하기 이전에 검출되어질 것이다.

이때에, 샘플 앤드 홀드 장치는 홀드 모우드로 동작하게 된다. (샘플 모우드와 홀드 모우드간의 스위칭은 플립플롭(40)의 출력에 의해서 이루어진다). 그러므로 레벨 세트포인트는 이 시스템이 앞서 설명한 리세트 동작을 완료할 때까지 일정한 채로 남는다. 이때, 샘플 앤드 홀드 장치는 샘플 모우드로 리세트된다. 11개의 시간 간격을 계수하는 리세트 동작에는 지연선의 지연시간(15msec)보다도 입력 신호가 다시 그 원래의 레벨로 감소된 후에 보다 긴 시간(22msec)이 요구되므로, 지연선의 출력은 이미 백그라운드 세트포인트 레벨까지 하강한 입력 신호를 따르게 된다.

Claims (1)

1. 어떤 기준 레벨 이상의 다수의 신호 행정의 발생을 검출하여, 원자로 용기의 찌꺼기등에 의한 충격에 반응한 어떤 검출기로부터 유도된 어떤 인입 신호로 부터 충격 대표신호를 식별하기 위한 방법으로, 어떤 규정된 시간 간격 내에서 첫번째 규정된 수의 상기 행정들을 계수하고, 상기 규정된 시간 간격 내에서 첫번째 규정된 수의 행정들로 부터 상기 충돌 대표신호의 발생표시를 마련하는바, 어떤 초기 동작 조건 단계가 상기 검출 단계에 선행하고 상기 조건 단계가 상기 첫번째 규정된 수보다 더 적은 행정 카운트(이것은 1보다 더 큼)를 가지고 적어도 1개의 상기 규정된 시간 간격의 발생에 이어서 재개시하는 특징을 지닌 물체 충돌의 검출방법.

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