KR830002646B1 - 원자로 용기의 검사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로 용기의 검사장치

제1도는 본 발명의 음향 위치결정 장치를 결합한 노즐 스캐너를 나타내는 것으로, 원자로 용기내의 적소에 배치된 원자로 가동중 검사장치의 일부분에 대한 투시도.

제2도는 제1도에 도시된 본 발명의 노즐 스캐너의 측면 투시도.

제3도는 본 발명의 제1실시예의 위치결정 변환기 및 반사기 조립체의 부분절제 측면도.

제4도는 제3도에 도시된 반사기 조립체의 제1실시예의 평면도.

제5도는 제3도에 도시된 반사기 조립체의 제2실시예의 평면도.

본 발명은 음향 위치결정(positioning) 시스템에 관한 것으로, 특히 원자로 용기 가동중(in-service) 검사조종기의 위치결정 시스템에 관한 것이다.

통상의 발전용 원자로는, 일반적으로 상부 플렌지가 용접되는 원통형 금속부재로 되어 있으며, 다수의 노즐이 용기벽에 부착되어 그 벽을 관통해서 연장하는 용기를 가지고 있다. 용기를 제조하고 플랜지를 용기의 원통형 부분에 접합하고 또 입구 및 출구 노즐을 제공하는 데에는 여러가지 용접법이 사용된다. 원자로 용기 자체는 발전소의 두꺼운 콘크리트 수용용기내에 내장되어 있을 동안 원자로 용기의 구조적 완전성이 보장되지 않으면 안된다.

원자로 용기의 용접지역은 원자로 용기가 사용되기 전에 검사되고, 용기 용접지역의 가동중 검사는 당국의 규제를 받는 것이 바람직하다. 그러한 가동중 검사는 보통 검사 공구의 배치 및 이동을 매우 높은 정밀도로 유지하면서 원격 제어 작동으로 수중에서 수행된다.

실제로, 이러한 목적을 위해 설계된 공구는 각종 크기의 원자로 용기를 수용할 만한 용량을 가져야 한다.

종래에, 여러 가동중 검사 조종기가 있었는데 그중 미합중국 특허 제3,809,607호에 기재된 것을 들 수 있다. 이러한 유형의 조종기는 일반적으로 원자로 용기의 소정의 위치에 고정하는데 적합하게 되어있는 고정물을 가지고 있다. 이 고정물은 용기와 그 부속장치에 대한 완전한 좌표맵(map)이 만들어질 수 있도록 검사 변환기의 위치를 추적하는 다수의 부호기에 대한 기준으로 작용하며 조정기를 지지하는데에도 사용된다. 보통, 초음파 변환기는 비파괴적인 검사 맵핑(mapping)을 행하는데 쓰인다. 일반적으로, 변환기들은 상기한 특허 명세서에 기재된 것 처럼 중앙지주에 대해 편기되어 지지 되어 있다. 원자로 용기내의 검사 변환기들의 위치에 대한 출력은, 변환기가 당국의 규정에서 요구하는 규격측정 시험을 만족시키도록 원자로 용기 및 그 부속장치의 요구되는 표면위에서 주사됨에 따라 기록되어 진다. 다음에, 이 기록은 평가되어 이전의 맵핑값과 비교되어 용기의 상태를 판정한다.

임의의 규격 측정 시험이 의미를 갖기 위해서는 이전의 맵핑에 정확히 상용하도록 그 값이 만들어져야함을 알 수 있다. 이것은 변환기가 이전의 시험을 반복하도록 하는 방식으로 이동될 것을 요한다. 따라서 변환기의 정확한 위치결정 및 주사가 요구될 뿐만 아니라 시험을 계속해야 하는 것이 필요하다. 따라서 주사 공정을 반복하는데 있어서의 개선은 얻어지는 결과의 신뢰도를 상당히 향상시켜준다. 통상 이런 유형의 검사 조종기는 다음하는 연결부재 즉 림(ilmb)의 상대 위치결정을 나타내는 출력을 제공하는 부호기를 각각 가진 다수의 가동(可動)조인트를 가지고 있다. 조종기의 강성(rigidity)과 부호기의 출력을 조합하면 원자로 용기주위에 변환기를 정확히 위치 결정할 수 있다. 그러나, 조종기의 각종기의 조인트들이 원자로 용기내에서 가동중 검사도중에 신장될 때, 조종기에 의한 검사 변환기의 정확한 기계적 위치결정은 원자로 용기에 대한 변환기의 정확한 위치로 부터 약간 변동될 수 있다.

그러므로 규격측정 시험시 수행된 각 주사의 정확도와 정확한 반복을 보장하기 위해서는, 원자로 용기내에서 조종기아암의 변환기 연장부의 정확한 위치를 확인할 수 있는 별도의 위치표시 장치를 설치하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 주목적은, 원자로 용기 노즐의 구멍내에서 주사 변환기를 정확히 위치결정하기 위한 위치표시 및 배치장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적의 견지에서 본 발명은 검사 변환기를 적절한 검사 위치로 위치시키는 위치결정 아암을 갖는 원자로 용기 가동중 검사 시스템을 제공해 주는 것으로서, 상기 아암을 원자로 용기 중공의 공동 부분내의 소정의 위치로 아암을 배치하기 위한 수단을 가지는데, 이 배치수단의 특성은 위치결정 아암에 부착되어서 원자로 용기 중공의 공동 부분의 외주 주위에 반경방향의 음향신호를 발생하고 또한 중공벽에서 반사되는 신호를 수신하기 위한 수단과, 수신된 신호를 시간의 함수로서 모니터하기 위한 수단과 원자로 용기 중공의 공동부분 내의 소정의 위치에서 모니터된 수신신호의 수신 시간차에 따라서 아암을 위치결정 하기 위한 수단을 갖추고 있다는 것이다.

양호한 실시예에 있어서, 상기 신호발생 및 수신수단은 위치결정 아암의 축과 일치하여 배치되고, 중공 부분의 원주 주위에 음향신호를 반경방향으로 향하게 하고 그 반사된 신호들은 변환기로 복귀시키는 반사기를 가진 변환기를 포함한다. 바람직한 한 형태에서는, 반사기가 피라미드 형태로 되어 있어 위치결정 아암의 제어를 위해 모니터된 출력의 수신을 증진시킨다. 상기 소정의 위치가 중공 내의 중앙에 있는 경우에는 변환기 아암을 위한 위치결정 제어기가 모니터된 수신 음향신호들간의 수신 시간차를 최소화하게끔 아암을 배치시키도록 프로그램 되어 있다.

본 발명은 첨부도면에 예시된 본 발명의 양호한 실시예의 하기 설명으로부터 보다 더 명백하게 될 것이다.

제1도는 콘크리트 수용용기(11)내에 자리잡은 원자로 용기(10)을 나타낸다. 이 콘크리트 용기(11)은 원자로 용기의 저부를 둘러싸고 있고, 콘크리트용기의 상부부분은 원자로 용기내에 붕산수(12)를 제공하는 수단을 형성한다. 원자로 용기(10)은 다수의 입구 및 출구 노즐(14)를 가진 원통형 동체부(13)을 가지고 있으며, 이 노즐(14)들은 동체부(13)의 측변을 관통해서 연장된다. 원통형 통체부(13)의 상단에는 밀봉 플렌지(15)가 설치되어 있고, 이 밀봉플렌지에는 다수의 볼트 구멍(16)들이 설치되어 헤더(도시안됨)에 의해 원자로 용기를 밀폐할 수 있게 한다. 가동중 검사 시스템(17)은 원자로 용기에 의해 지지되어 배치된 것으로 도시되어 배치된 것으로 도시되어 있다. 예시 목적상, 제1도에 도시된 검사 장치에는, 본 발명의 위치 결정 장치가 결합된 노즐 스캐너(scanner) 조립체(40)이 설치되어 있다. 검사시스템(17)은 원자로용기 내측 지지 플렌지(19)에 마련된 정확이 배치된 열쇠홈(key way)(18)에 장착 지지되어 있다. 이 열쇠홈(18)은 모든 원자로 용기 규격에 대해서 기준 위치 프레임을 제공하도록 가공된다.

제2도에 도시된 바와 같이, 검사장치(17)은 관형상의중앙지주(22)상에 장착된 중앙 몸체부(21)을 가진 위치결정 및 지지 조립체(20)를 갖추고 있다. 그리고 이 중앙 지주(22)는 상기 조립체(17)이 적소에 배치될 때 원자로 용기의 종축을 따라 연장한다. 노즐주사를 위해서는 중앙지주(22)만이 원자로 용기내의 노즐까지 연장되어야 한다. 다수의 반경방향으로 향한 지지 아암(23)은 중앙몸체부(21)로 부터 연장되어서 피봇점(24)에서 몸체에 피봇식으로 연결되어 있다. 타단부(25)에는, 원자로 용기 열쇠홈(18)에 맞추는 지지슈우(shoe)(26)이 설치되어 있다. 연결봉(27)은 단부(28)에서 중앙몸체부(21)에 연결되어 있고 타단부(29)에서는 슈우(26)에 연결되어 있어서, 각 슈우의 설치면이 조회하여 상승 및 하강되게 하며 또한 슈우 밀봉면들이 서로 평행을 유지하게 한다. 이렇게 함으로써, 원자로 용기에 대한 검사 장치의 기준 위치 프레임의 정확도가 보장된다. 모든 위치 측정은 원자로용기의 열쇠홈에 대해 행해지고, 기계적으로 실시가능한 정도로 검사장치가 이 기준위치 프레임에 대해 정확이 유지된다.

가동 검사장치는 플렌지 스캐니 조립체(도시안됨), 노즐 스캐너 조립체(40), 원자로 용기 동체 스캐너 조립체를 갖추고 있는데, 이 모든 조립체들은 미합중국 특허 제 3,809,607호에 상세히 도시되어 있다. 노즐 스캐너(40) 및 원자로용기 스캐너의 수직 운동은 메인 캐리지(main carriage) 수직 구동체(43)과 메인 캐리지 조립체(44)에 의해 이루어 진다. 메인 캐리지 조립체는 중앙지주서 대해 노즐 스캐너 및 원자로 용기 스캐너를 회전시키는 수단을 제공한다.

노즐 스캐너 조립체(40)은 몸체부(70)이 중앙지주의 종축으로부터 반경방향으로 연장하도록 고정물(61)에 의해 보지되는 반경방향으로 연장하는 몸체부(70)을 가지고 있다.

고정물(61)이 몸체부(70)에 계압하는 위치는 각종 직경의 원자로 용기에 사용할 수 있도록 조립체(40)의 반경 범위를 변경시키는데 사용될 수 있다. 망원경식으로 신축자재한 관부분(71)은 몸체부(70)의 한 단부로 부터 연장되어 있고, 3개의 칼퀴모양의 노즐 고정부재(72)가 관부분(71)의 연장단부에 배치되어 있다. 부재(72)의 3개의 아암 또는 갈퀴(73)은 스프링에 의해 노즐벽 접합 베어링(74)으로써 스프링 하중을 받으며, 노즐 검사 초음파변환기 장치(75)가 각 아암(73)의 단부에 배치되어 있다. 노즐 종방향 공급전기 구동기(76)이 위엄기어 셋트 및 나사 연장부재(도시 안됨)를 구동시키는데 사용된다. 그 부재는 도시되지는 않았으나 몸체부(7)내에 배치되어 전기구동기(76)으로부터 관부분(71)까지 연장되어 있어서, 노즐 스캐터가 노즐내에 배치될때 망원경식 관부분의 신장 및 수축을 정확히 행하게 한다. 구동기(76)은 단부용접 안전검사가 필요할때 노즐내의 선택된 위치에 변환기장치(75)를 위치 결정시킬 수 있다. 이 구동체(76)는 파괴를 판독해내는 외부에 장착된 부호기를 가직 구동기(46)을 제외하고서는, 검사장치(17)에 활용된 모든 전기 구동기의 경우처럼 위치표 사용의 일체로 장착된 부호기를 가지고 있다. (77)은 몸체부(70)상에 설치되어 있어 노즐 고정부재(72) 및 변환기 장치(75)를 노즐 주위에서 회전시키는데 사용된다. 구동기(77)은 워엄기어셋트(도시안됨)에 연결되어 있고, 일체로 장착된 부호기가 각위치 표시를 위해 구동기(77)과 결합되어 있다.

스프링 하중 아암(73)은 노즐 내벽으로 부터 변환기 장치(75)를 정확히 떨어져 있게 하도록 작용하며 노즐의 타원운동을 보상한다. 단부 베어링 또는 볼(74)는 세개의 칼퀴 모양의 노즐 고정부재(72)의 회전을 용이하게 한다. 소정의 종방향 위치에서 부재(72)를 1회전 시키고 종방향 구동기(76)을 인텍스(index)한 다음, 역방향으로 부재(72)를 회전시킴으로써 주사(scan)가 행해진다.

측정을 정확히 행하기 위해서는, 3개의 칼퀴모양의 노즐 고정부재(72)에 의해 형성된 기계적 위치결정 장치는 노즐의 중앙 선상에 배치되어야 한다. 양호한 실시예에 있어서, 본 발명은 원자로 용기 노즐 중앙 선상에 3개의 갈퀴 모양의 노즐 고정부재(72)를 정확히 배치시키기 위한 개선된 위치결정 장치를 제공한다.

본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 또 다른 초음파 변환기(80)이 노즐고정부제(72)의 단부에 부착되어 있고, 노즐벽의 외주 주위에서 노즐벽 쪽으로 초음파 에너지를 반경방향으로 동시에 향하게 하고 그 노즐 벽으로 부터 반사된 신호를 수신하도록 배치되어 있다. 이 수신된 신호는 시간의 함수로 모니터되고, 검사장치가 노즐의 중앙축상의 미리 선택된 위치에 노즐고정 부재(72)를 배치하도록 수신신호의 모니터된 수신시간차에 따라서 조종된다. 노즐의 단면의 원형으로 되어 있을 경우에는, 위치결정 변환기(80)에 의해 수신된 반사신호는 변환기가 노즐의 중앙축주위에 위치된 때의 시간과 일치하게 된다.

변환기(80)을 위해 사용될 수 있는 원통형 또는 원추형 반사기를 가진 변환기들은 미합중국 특허 제4,083,225호에 기술되어 있다. 제3도에 도시된 바와같이, 이러한 변환기는 기본 작용부재로 노즐축(84)의 주위에서 중앙을 향한 압전소자를 가진 초음파 송신 및 수신기(82)를 갖추고 있는데, 이것은 음향신호가 공통축(84)과 일체하여 배치되어 있는 원추형 반사기(86)에 실질적으로 평행하게 향하도록 하기 위한 것이다.

반사기(86)의 원추측면들은 45° 각도로 경사져 있어 변환기(80)로 부터 도래한 신호를 노즐벽쪽으로 90°반사시킨다. 변환기 조립체(80)은 축(84)를 따라 적당히 정렬되어 있고 노즐이 원형단면을 가진 원통형 일때, 반사기(86)에 의해 변환기(80)로 되돌아온 반사신호들이 동시에 수신된다. 따라서, 모니터된 복귀신호들은 변환기 조립체(80)과 노즐고정부재(72) 및 그것에 결합된 검사 변환기(75)의 상대위치를 식별하는데 이용될 수 있다. 망원경 식관부분(71)을 중앙에서 벗어나게 배치하게 된면 반사신호의 수신 시간차가 생길 수 있으며, 그 반사신호는 원자로용기 노즐의 벽에 대한 스캐너 조립체(40)의 정확한 위치를 표시하도록 조종될 수 있다. 스캐너 신호들간의 수신 시간차를 최소로 하기위해 스캐너 조립체(40)을 자동적으로 위치결정하도록 작동하는 비교 회로망으로 공급될 수 있다. 이런 방식의 페루우프 조정을 위한 전자식 제어는 본 기술분야에 있어 잘 알려져 있으며, 그에 대한예는 미합중국 특허 제 2,743,429호 및 제 3,343,756호에서 볼 수 있다.

양호한 형태에 있어서, 반사기(86)는 제4도 및 제5도에 예시된 바와같은 피라미트 구조로 되어 있으며, 제4도및 제5도는 각각 3면 및 4면 피라이드 반사기의 평면도를 도시한 것이다.

따라서, 본 발며에 의하면, 변환기 조립체(82)에서 발생하여 노즐벽으로 반경방향으로 전파도는 음파는 노즐의 내측면에서 반사되어 본 발명의 위치결정 변환기로 복귀되고 A주사 디스플레이(반향신호의 진폭포시스크린)상에 별도의 표시로 나타내어질 수 있음을 알 수 있다. 그리하여, 의치결정 변환기는 각종 A주사 표시들이 일치 할때까지 변환기를 조종함으로써 원형단면의 공동내에서 중앙에 위치될 수 있다. 그공동이 원형단면이 아닐때는, A주사 표시들간의 비례적 차이가 공동의 중앙을 결정하는데 이용된다.

원추형 반사기가 변환기를 반경방향으로 향하게 하는데 사용되는 경우, 하나의 피이크 신호가 원형단면의 공동의 중앙을 결정하는데 사용될 수 있다. 피라미드형 또는 원추형 반사표면이 사용되는 경우에는, 그의 면들이 평편하지 않아도 된다. 변환기가 사용되는 중공부분의 기하학적 구조에 따라 최대강도를 위해 음향신호를 집속 시키기 위해 오목한 표면이 이용될 수 있다. 수신신호의 강도를 최대로 하기 위해서는 3변 피라미드가 바람직하지만, 조종기가 X 및 Y면에 평행한 선들을 따라 이동하여 변환기를 위치 결정시키는 경우에는 4면 피라미드가 유리하다. 다음, 모니터된 4개의 반사신호들은 수신신호의 수신 시간차를 최소화 하도록 조종기를 작동시키기 위한 제어신호로 직접 이용될 수 있다.

따라서, 개선된 검사장치는 검사변환기의 배치방향을 교란시키지 않고 소망의 축을 따라 검사 변환기의 위치결정을 정확히 유지하는 초음파 위치결정 장치를 구비하고 있다.

Claims (1)

1. 검사 변환기를 적절한 검사위치로 위치 시키는 위치결정 아암을 가지며, 상기 아암이 원자로 용기 중공의 공동부분내의 소정의 위치로 아암을 배치하는 수단을 가지는 원자로 용기의 가동중 검사 장치에 있어서, 상기배치수단이 위치 결정 아암에 부착되어서 원자로 용기 중공의 공동부분 주위에 반경방향의 음향신호를 발행하고 또한 중공벽에서 반사되는 신호를 수신하기 위한 수단과, 수신된 신호를 시간의 함수로서 모니터하기 위한 수단과, 원자로 용기 중공위 공동부분내의 소정의 위치에서 모니터된 수신 신호의 수신시간차에 따라서 아암을 위치 결정하기 위한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 가동중 검사장치.

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