KR870001094B1 - 중성자속 검출기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

중성자속 검출기

제1도는 본 발명이 장착된 원자료의 개략도.

제2도는 본 발명인 중성자속 검출장치의 부분단면도.

제3도는 제2도의 선(3-3)에 대한 확대단면도.

제4도는 분 발명 중성자속 검출장치의 종방향 부분단면도.

제5도는 제4도의 선(5-5)에 대한 단면도.

제6도는 제4도의 선(6-6)에 대한 단면도.

본 발명은 원자로 노심 내의 중성자속 밀도를 검출하기 위한 자기 출력형 중성자 검출기(self-powered neutron detector)에 관한 것으로서, 특히 다수쌍의 즉발응답형 검출기와 지발응답형 검출기로 이루어진 중성자속 검출장치에 관한 것이다.

원자로의 운전에 있어서, 가장 중요한 것 중 하나는 노심 내의 중성자속 밀도를 측정하는 것이다. 중성자속 변화에 응답하는 중성자 검출장치는 공지되어 있는바, 즉발응답형과 지발응답형의 두 가지 카테고리로 분류된다. 즉발응답형 검출기는 중성 속 변화에 따라 순간적으로 응답하는 반면에, 지발응답형 검출기의 검출신호는 중성자속 변화가 끝난 후 상당한 시간이 경과된 뒤 평형에 도달하게 된다. 즉발응답형 검출기보다도 훨씬 정확한 지발응답형 검출기는 원자로 운전시에 출력분포 및 변동의 이력을 제공하는데 사용되지만, 안전작용을 위해 사용되는 매우 신속한 신호를 제공하지는 못한다. 그 반면에, 덜 정확한 즉발응답형 검출기는 간헐적 또는 연속적으로 보정되어 정확한 신호를 제공한다. 따라서, 일반적으로 즉발응답형 검출기는 보정을 위해 접근이 용이하도록 원자로의 외측에 사용되었으므로, 노심 내의 중성자속을 정확히 측정할 수는 없었다.

또한, 노심 내에서 즉발응답형 검출기를 사용하는 종래의 기술에 있어서, 이러한 검출기는 이동가능한 보정검출기 시스템을 사용함으로써 보정되었던 바, 그 보정검출기는 노심 내에 고정된 검출기의 보정을 위해 호출될 때까지 노심의 외측에 대기하여야만 한다. 따라서, 보정을 하고자 할 때에는 보정검출기를 기계구 동 장치에 의해서 고정된 검출기의 보정관을 통해 원자로의 노심 안으로 삽입시켜, 고정된 노심내의 검출기를 보정하였다. 그러나, 이동가능한 보정시스템을 사용하여 고정된 검출기를 보정하는 것은 이동가능한 시스템에서의 마멸과 마모로 인하여 흔하지는 않지만 가끔 발생되었다.

종래 기술의 검출기의 다른 단점은 소정의 공급된 원자로 연료의 량에 비해 출력이 적다는 것이다. 노심 내의 최적 출력밀도는 안전시스템이 각각의 연료채널에서 출력 변화에 신속히 응답함으로써 순간적인 보호를 제공할 수 있을 경우에만 증가될 수 있다. 따라서 노심 출력밀도의 감지에 사용되는 상기의 노심검출기는 극소적인 중성자속의 변화에 의해 나타나는 출력밀도의 변화에 신속히 응답할 수 있어야만 한다. 즉, 이러한 검출기로부터의 출력신호는 지금까지는 실제로 수초 이상 경과한 중성자속조건 보다는 순간적으로 현재 존재하는 노심 내의 중성자속 조건을 표시해야만 한다.

본 발명에 따르면, 병렬로 배치된 다수쌍의 즉발응답형 검출기와 지지발응답형 검출기로 이루어진 중성자속 검출장치가 제공되는 바, 매우 정확한 지발응답형 검출기는 덜 정확한 즉발응답형 검출기를 연속적으로 보정하는데 이용된다.

본 발명에 따른 중성자속 검출기는 일반적으로 연료집합체의 방사성 연료고 (active fuel height)를 따라 축방향으로 일정한 간격은 두고 배치된 여러 쌍의 로듐-하프늄 검출기를 갖는다. 하프늄 검출기는 즉발응답형이며 온라인 컴퓨터 시스템과 연결되어 매초당 1회 정도로 3차원 출력분포를 제공할 수 있다. 정상조건 하에서, 하프늄 신호는 기와 쌍을 이룬 로듐신호로부터 얻은 출력을 사용하여 용이하게 보정될 수 있다.

본 발명의 각각의 검출기들은 종래의 검출기와 마찬가지로, 에미러, 인코넬 외상(Inconel sheath) 및 상기의 에미터와 인코넬 외장 사이에 삽입된 절연체로 구성된다. 더욱이, 그 검출기들은 백그라운드 잡음(background noise)을 제거하고, 정확도를 증가시키기 위한 두 개의 도선을 갖는다.

또한, 본 발명의 중성자속 검출장치에는 연속적인 축방향 추적을 얻도록 이동가능한 검출기의 삽입 또는 상호 보정을 위한 능력을 제공하는 보정관이 제공된다.

또한, 중성자속 검출장치는 각각 계측된 연료 집합체의 상측부의 온도를 측정하기 위한 출구의 일전쌍을 포함할 수도 있다. 더욱이 에미터를 노심 하방 영역에 위치시킨 이들 검출기 위에서 중성자속 검출장치의 환상형을 유지하기 위해서, 중성자속 검출장치의 외장체와 보정관 사이에는 충전재 와이어가 제공되었다.

본 발명의 목적은 노심출력 분포의 측정, 계산 및 표시를 향상시키기 위하여, 다수쌍의 즉발응답형 검출기와 지발응답형 검출기로 이루어진 중성자속 검출장치를 제공하는데 있다. 즉발응답형 검출기의 신호를 보정된 즉발응답형 검출기와 동일한 축방향 노심 높이에 있는 지발응답형 검출기의 신호로 보정함으로써, 즉발응답형 검출기로부터의 신호는 노심의 부분출력 및 국소적 출력밀도로 변환될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 원자로의 운전이상을 좀 더 신속하게 검출하기 위하여 보다 상세하면서 직접적인 노심내 중성자속 정보를 원자로 작업자에게 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 원자로를 그의 실제의 물리적 제약 이하로 운전하는 과도한 보수수단을 배제하여 그의 잠재능력을 향상시키는데 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

원자로의 운전에 있어서 가장 중요한 것 중 하나는 노심 내의 중성 속 밀도를 측정하는 것이다. 지금까지는 선택된 노심 위치에서의 그러한 측정은 허용할 수 있는 정도의 정확도를 갖지만 중성자속 밀도의 변화에 1분 이상의 시정수를 가지고 서서히 응답하는 지발응답형 검출기에 의해 수행되었기 때문에, 원자로의 제어 또는 안전채널에서 그 검출기를 사용하는 것은 제한되었으므로, 동력운전 중에 출력분포 및 변동의 이력을 제공하는 데에는 사용할 수 없었다.

또한, 원자로제어 또는 안전채널에서 사용하기 위한 소정의 응답속도를 갖는 즉발응답형 센서를 사용하여 노심 내의 중성자속 밀도를 측정하였지만, 이 센서는 허용할 수 있는 정도의 초기정확도를 갖지 않았을 뿐만 아니라, 중성자속 밀도와 신호출력간의 예정된 함수관계를 갖고 있지 않았다. 따라서, 현재에는 원자로운전을 감시하는 데에는 이들을 사용하는 것은 유용치 않다. 전형적으로 이러한 즉발응답형센서는 원자로의 외측에 위치되었던바, 노심 내에 위치될 경우에는 이동가능한 보정검출기 시스템에 의해 보정되어야만 한다.

제1도에 도시한 미와 같은 노심 탐지시스템(10)은 원자로 동력운전 중에 노심의 중성자속 분포를 연속적으로 측정한다. 이러한 측정은 미리 선택된 노심의 방사상 위치에 장착된 중성자속 검출장치(12)에 의해 이루어진다.

제2도와 제3도에 도시한 바와 같은 중성자속 검출장치는 보정관(14)의 주위에 일정한 간격으로 외장체(16) 내에 들어 있는 다수쌍의 국소적 중성자속 검출기(20)를 포함한다. 외장체(16)는 예컨대 용접에 의하여 노심(19)에 밀폐되어 있으며, 그의 반대단부는 고압 밀봉체(22)로 밀봉되어 있다. 다수쌍의 국소적 중성자속 검출기(20)는 상이한 노심 축 높이에 있는 중성자속을 측정하기 위하여 위치된다.

각각의 검출기는 안내관(30)을 통해 연료 집합체(17)의 중앙계장관으를 삽입된다. 제1도에 도시한 바와 같이, 안내관은 연료집합체의 하부에서부터 원자로 용기의 저부헤드(13)를 지나 노심 계측회수탱크(15)까지 연장되어 있다. 안내관의 종단부와 검출장치의 고압밀봉체(22)는 탱크하반 바로 위에서 원자로 냉각재 시스템의 밀봉을 형성한다. 안내관은 노냉각 재 시스템의 연장부이다.

원자로시스템이 감압될시에, 검출장치는 안내관을 통해서 설치 및 고체하기 위해 삽입 및 회수될 수 있다. 연료의 재충전작업시에, 검출장치는 연료의 장소변경을 허용하도록 부분적으로 회수된다. 연료를 재충전한 후, 검출장치는 원래의 노 방사상 위치로 재삽입되고, 고압밀봉체는 고정된다.

노심 내의 중성자속 검출장치(12)는 노심(19)의 방사성 연고료를 따라 축방향으로 이격된 다수쌓의 검출기(20)로 구성된다. 한개의 검출기, 즉 하프늄 검출기(20')는 신속응답을 하며 온라인 컴퓨터 시스템과 연결되어 3차원 출력분포를 신속히 제공할 수 있다.

지발응답형검출기, 즉 로듐검출기(20″)는 하프늄 검출기(20')와 짝을 이루어 필요로 하는 처리수순을 최소화한다. 자기 출력형인 로듐은 단지 한 개의 중성자 방사화 모우드(Rh¹⁰³＋₀n'＋R_d ¹⁰⁴)를 가지며, 감손 보정이 정확하게 이루어지도록 하기 위하여 충분히 감손하다. 로듐신호의 출력변환은 온-라인 컴퓨터(도시하지 않았음)에 의해 달성된다. 정상상태하에서, 하프늄검출기(20')의 신호는 그와 쌍을 이룬 로듐 검출기(20″)의 신호로부터 유도된 출력을 사용하여 용이하게 보정될 수 있다.

이들 검출기들(20', 20")은 백그라운드 잡음을 제거하여 정확도를 증가시키기 위한 2조의 도선(28, 29)를 갖는다. 도선(28, 29)은 예컨대 인코넬이다. 또한, 제3도는 검출장치의 환상형을 유지하기 위해서 노심의 상부를 향해 에미더의 상측에 위치된 인코넬로 만든 충전재(25)를 도시한 것이다.

제4도는 제3도 검출장치의 검출기(20) 중 한 개의 검출기의 부분단면도를 도시한 것이다. 검출기(20)는 에미터(44)를 둘러싸는 외장체(42)로 구성됨을 알 수 있다. 에미터(검출기의 중성자 감지소자)는 하프늄(20')(즉발응답용)이거나 로듐(20")(지발응답용)이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 하프늄 검출기(20')는 로듐 검출기(20")와 쌍을 이루고, 그 쌍을 이룬 검출기들은 방사성 연료고를 따라 축방향으로 이격되어 있다. 다섯 쌍의 검출기(20,20")를 가진 도시된 실시예에서, 각각의 쌍의 검출기는 상이한 노심고에 있으며, 다섯쌍의 검출기의 각각이 상이한 중성자속을 검출할지라도, 각각의 쌍의 검출기는 실질적으로 동인한 중성자속을 측정할 것이다. 도선(28, 29)은 예컨대, 클림프방식(crimping)에 의해서 에미터(44)에 부착되어 백그라운드 잡음을 제거한다. 도선(28, 29)과 에미터(44)는 산화 알루미늄과 같은 세라믹 절연체(46)에 의해서 외장체(42) 내에 들어 있다. 인입되는 중성자는 외장체(42) 및 절연체(46)를 용이하게 통과하여 에미터(44)에 의해 흡수될 수 있다.

제5도와 제6도는 제4도의 일부분의 단면을 표시한 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명의 목적이 실현됨을 알 수 있었다. 따라서, 중성자속 검출장치는 즉발 및 지발응답형 자기출력식 검출기가 쌍을 이루어 제공되는바, 각 쌍의 즉발응답형 검출기는 지발응답형 검출기로부터 연속적으로 보정되어 방사상 연료고를 따라 측방향에서의 노심출력분포를 측정한다.

본 방법은 하기의 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 여러가지의 수정, 변경 및 응용이 있을 수도 있다.

Claims (2)

1. 원자로 내에 존재하는 중성자속 밀도를 검출하여 측정하는 장치에 있어서, 에미터, 외장체 및 상기의 외장체와 에미터 사이에 삽입된 절연체를 구비한 다수쌍의 즉발응답형 검출기와 지발응답형 검출기로 구성시켜 원자로 내에 배치시키되, 상기쌍의 검출기들이 동일한 중성자속계를 감지하고, 상기쌍의 지발응답형 검출기가 상기쌍의 해당 즉발응답형 검출기에 연속적인 보정신호를 제공함을 특징으로 하는 중성자속 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 즉발응답형 검출기의 에미터를 하프늄으로 제조하고, 상기의 지발응답형 검출기의 에미터를 로듐으로 제조함을 특징으로 하는 중성자속 검출장치.

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