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KR940006207B1 - 원자로내의 연료조립체의 크기를 체크하는 방법 - Google Patents

원자로내의 연료조립체의 크기를 체크하는 방법 Download PDF

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KR940006207B1
KR940006207B1 KR1019860008606A KR860008606A KR940006207B1 KR 940006207 B1 KR940006207 B1 KR 940006207B1 KR 1019860008606 A KR1019860008606 A KR 1019860008606A KR 860008606 A KR860008606 A KR 860008606A KR 940006207 B1 KR940006207 B1 KR 940006207B1
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probe
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샤펜버그 라이너
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브라운 보베리 리악토르 게엠베하
카르하인즈 토스 · 베르너 쉐레트
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Abstract

내용 없음.

Description

원자로내의 연료조립체의 크기를 체크하는 방법
제1도는 본 발명에 의한 실시예에서 물탱크중에 설치한 연료봉 조립체의 정면도.
제1(a)도는 제1도의 I-I선 단면도.
제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도, 제2(d)도, 제2(e)도, 제2(f)도는 2개의 연료봉 사이의 거리측정에서 각종의 측정단계를 나타낸 설명도.
제3도는 연료봉의 굽힘량(amounts of bowing)을 결정하는 설명도.
제3(a)도는 제3도의 연료조립체의 III-III선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 물탱크(water tank) 2 : 연료봉 조립체(fuel assembly)
3 : 상부단편(upper end piece) 4 : 하부단편
5 : 연료봉(fuel rods) 6 : 프로브(ultrasonic probe)
7, 7a : 핑거(finger)
8, 9 :발신 및 수신용 초음파 탐상 실험 헤드(ultrasonic test heads)
10 : 화살표 방향 11, 12 : 화살표 방향
13 : 초음파 14 : 대칭축
15 : 수로(water path) 16 : 라인(line)
17, 17a : 피이크 높이 18 : 피이크폭
19 : 전달펄스(transmitted pulse) 20 : 트랜지트 타임(transit time)
21 : 기준선(base line)
22, 22a : 표시스크린(display screen)
23, 24, 25 : 통로포인트(path points) 26 : 라인(line)
본 발명은 원자로내에서 수직방향으로 형성된 일군(一群)의 연료봉(fuel rods)으로 구성되어 있고, 상기 연료봉이 일정한 간격을 둔 줄(列)로 배치되어 있으며, 평행하게 형성되고 각각 자유단(free edns)에 초음파 탐상실험헤드(ultrasonic test head)를 가진 두개의 프로브(probes)를 구성하고, 물탱크내에 설치된 연료봉 조립체에 상대적으로 이동하며, 하나의 상기 초음파 탐상실험헤드가 초음파를 발산하고 다른 하나의 상기 초음파 탐상실험헤드가 그 발산한 초음파를 받아들이는 상기 프로브를 가진 연료봉 조립체의 크기를 체크하는 방법에 관한 것이다.
이와 같은 방법은 유럽 특허 EP-A 0,080,418에서 공지되었다.
이 경우 연료봉 조립체의 양측에서 이미터(emitter)와 리시버(receiver)로서 작용하는 초음파 탐상실험헤드가 연료봉 조립체의 외측 연료봉열(outer fuel rod row)에 따라 통과되어 그 연료봉에는 초음파적인 방사를 한다.
상기 외측 연료봉열의 연료봉으로 되돌아오는 에코(echo)가 그 측정장치의 좌표에 관련되어 그 결과, 각 연료봉의 위치는 좌표계의 X와 Y축에 따라 결정된다.
일군(一群)의 연료봉의 외측연료봉을 측정하는 것은 이 방법에 의해서만이 가능하다.
이에 추가하여, 예를들면 커버(overing)를 갖춘 연료봉(rods)이 그 에코귀환(echo return)을 위증(僞證, falsigy)할 수도 있으므로 그 연료봉의 직접적인 초음파방사(ultrasonic irradiation)에서는 부정확한 측정이 결정될 수 없다. 그 수중에서의 온도 기능으로서 수중의 전과속도를 정확하게 하기 위하여 그 양측에 설치된 초음파 탐상실험헤드의 하나가 트랜스미터(transmitter)로서 그 다른 하나가 리시버(reciever)로서 사용된다.
본 발명의 목적은 에코(echo)를 평가할 필요없이 전(全)연료봉상에 들어가게 할 수 있는 타입의 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적은 상기 프로브(probes)를 그 측면에서 그 연료봉 사이의 갭(gap)으로 삽입시켜 각각의 경우 한줄(arow)의 연료봉을 수용하고, 그 프로브가 이동할때 초음파 방사을 연속적으로 하며, 상기 송수신용 초음파 탐상실험헤드(transmitting and receiving test heads)를 사용하여 두개의 연료봉 사이의 간격을 결정하도록 하는 방법에 의해 달성된다.
이와 같은 측정의 결과로서, 상기 송수신용 초음파 탐상실험헤드 사이의 음향압변화(accoustic presure change) 및/또는 트랜지트 타임(transit time) 변위를 평가함으로써 두개의 연료봉 사이의 갭(gap)의 변화에 대하여 신뢰성있게 결론을 내릴 수 있다. 연료봉을 횡단하는 신호가 송수신용 초음파 탐상실험헤드 사이의 수로(water path)만을 횡방향 이동하는 신호가 상이한 특징을 갖고 있으므로 연속적인 초음파방사에 의해 그 프로브의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시예에서는 필요로 하는 피이크(peak)가 두개의 연료봉 사이의 필요한 간격과 관련되고 그 실제의 피이크는 필요로 하는 피이크와 대비된다.
그 실제의 크기는 적당한 보정에 의해 1mm의 1/10의 정확도로 측정할 수 있다.
본 발명의 목적은 또다른 달성에 의해 상기 프로브를 그 측면에서 연료봉 사이의 갭으로 삽입하고 각각의 경우 한줄의 연료봉을 수용하고, 그 프로브가 이동할때 초음파방사(ultrasonic radiation)가 연속적으로 행하여지고, 워터시그널 감쇄(water signal attenuation) 위치 1이 기록되어 그 워터시그널 감쇄위치는 동일한 연료봉상의 여러가지의 레밸에서 결정되며 그 결정된 위치사이의 접속선(connecting line)은 연료봉의 측단면을 제현한다(reproduce).
이 경우 그 수로 피이크(water-path peak)의 변화는 그 수로내에서의 자유로운 음향로가 연료봉에 분산된다는 것을 나타낸다.
연료봉의 축방향의 몇가지 레벨에서 볼때 연료봉의 피이크변화의 위치는 영(zero)상상선(imaginary zero line)에 대하여 연료봉의 형성을 나타낸다.
그 영상상선에서 연료봉 형성의 치우침은 굽힘(bewing)으로 나타낸다.
본 발명에 의한 방법을 첨부도면 제1도 내지 제3a도에 따라 구체적으로 설명한다.
제1도 및 제1(a)도에서 부호 1은 연료봉 조립체(2)를 설치한 물탱크의 일부를 나타낸다.
그 연료봉 조립체(2)는 상부단편(upper end piece)(3)과 하부단편(4)로 구성되어 있고, 이들 단편사이에는 다수의 연료봉(5)가 형성되어 있다.
그 연료봉 조립체(2)의 단면에서 볼 수 있는 바와 같이 연료봉(5)는 다수의 열(row)로 형성되어 있고 도시하지 않은 지지요소(holding elements)에 의해 서로 일정한 간격을 갖고 있다.
프로브(ultrasonic probe) 6은 2개의 핑거(finger) 7, 7a로 구성되어 있고 이들의 핑거는 서로 대향하여 있는 초음파 탐상실험헤드(ultrasonic test heads) 8, 9를 이들의 초음파탐상헤드의 자유단에 갖고 있다.
이들의 자유단 하나는 음향파의 발신용으로 쓰여지고 그 다른 하나는 음향파의 수신용으로 쓰여진다.
서로 대향하여 떨어져 있는 이들 핑거의 두께, 길이 및 간격을 결정하여 상기 프로브 6을 화살표 10의 방향으로 삽입할때 연료봉 하나 5 또는 여러 연료봉중 한열(a row)이 각각의 경우 핑거 7과 7a 사이에 설정된다.
상기 프로브 6은 다른 열의 연료봉으로 또 여러가지의 레벨에서 삽입시키기 위해 축방향으로 볼때 화살표방향(11) 및 (12)와 (10)으로 도시하지 않은 프로브캐리어(probe carrier)에 의해 이동시킬 수 있다.
각 연료봉 사이의 거리에 대한 체크(checking)를 제2(a)도 내지 제2(f)도에 의해 설명한다.
제2(a)도, 제2(c)도 및 제2(e)도는 각각 확대하여 나타낸다.
이에 대하여, 제2(a)도에 의해 이들의 연료봉은 서로 대향하여 필요로 하는 간격으로 설정되어 있고 제2(c)도에 의한 이들 연료봉은 상기 필요로 하는 간격과 대비하여 더 작은 간격을 가지며 제2(c)도에 의한 연료봉은 더 큰 간격을 가진다.
이와 같이 간격의 변화는 일반적으로 연료봉의 굽힘(bowing)에 기인되며, 그 굽힘은 원자로내에서 연료봉 조립체가 존재할때 때때로 발생한다.
그 간격 크기를 체크하기 위하여 상기 프로브(6)의 핑거(7)과 (7a)를 이들 연료봉(5) 사이의 간격(lane)내에 삽입시킨다. 동시에 초음파(13)은 발신 및 수신용 초음파 탐상실험헤드(8)(9)에서 연속적으로 방사되며 이들의 상기 실험헤드는 수신용 초음파 탐상실험헤드(9)에 의해 픽업(pick up)된다.
그 피이크(peak)가 수로(water path)의 횡방향이동보다 연료봉의 횡방향이동에 대하여 서로 다른 특징을 갖고 있으므로 상기 실험헤드의 위치는 오실로그래프(oscillo graph)와 관련하여 볼때 연속적인 초음파 방사에 의해 결정할 수 있다.
상기 프로브(6)의 상기 탐상실험헤드(8)(9)의 대칭축(14)가 두개의 연료봉 사이에 있는 실제 간격의 중앙위치에 도달할때 즉시 이 위치에서 그 음향파에 의해 이동하는 수로(water path)(15)로 형성되어 있는 그 피이크의 높이 및/또는 너비가 두 연료봉 사이의 간격크기를 결정하는데 쓰여진다.
제2(a)도, 제2(c)도 및 제2(e)도에서의 라인(line)(16)은 상기 발신용 초음파 탐상실험헤드(8)에서 나오는 음파비임(sonic beam)을 나타내며, 그 음파비임은 갭폭(gapwidth)에 좌우되는 그 주변영역(두개의 연료봉 사이의 간격크기)에서 다소 기인된다.
이것은 제2(b)도, 제2(d)도 및 제2(f)도에서 명백한 바와 같이 서로 다른 피이크 높이(17) 또는 피이크폭(18)로 나타낸다.
여기서, 제2(b)도는 제2(a)도에 관련되며, 제2(d)도는 제2(c)도에, 제2(f)도는 제2(e)도에 각각 관련되어 있다.
제2(b), 제2(d) 및 제2(f)도는 오실로그래프의 표시스크린섹션(display screen sections)을 나타낸다.
전달펄스(transmittede puese)(19)가 상기 수신용 초음파 탐상실험헤드(9)에 도달 후 트랜지트 타임(transit time)(전달시간)을 부호 20으로 나타낸다.
피이크높이(17) 및 피이크폭(18)은 2개의 연료봉 사이에 있는 간격크기와 관련을 가진다.
더 큰 피이크높이(17) 또는 피이크폭(18)은 2개의 연료봉(5) 사이에서 더 작은 간격크기보다 더 큰 간격 크기에 관련되어 있다.
이와 같은 관점에서 상기 초음파 탐상실험헤드(8)(9)의 폭크기를 선택하여 예측되는 최대크기의 갭폭(간격크기)를 가지며 그 음향비임이 상기 최대크기의 갭폭보다 더 넓다.
상기 표시스크린 또는 또 다른 레지스터장치(resistering device)를 적절하게 보정을 하여 실제의 간격크기를 1mm의 1/10의 정도(accuracy)로 알 수 있다.
제2(a)도는 두개의 연료봉 사이에서 필요로 하는 간격을 구체화할 경우 제2b도에 의한 피이크는 그 관련된 소요의 피이크를 형성한다.
상기 송신용 초음파 탐상실험헤드와 상기 수신용 초음파 탐상실험헤드 사이에 있는 수로(water path)에 대하여 각각의 경우 결정된 피이크를 상기 필요로 하는 피이크와 대비함으로써 간단히 일방향 또는 다른 방향의 치우침(deviation)을 결정할 수 있다.
연료봉의 길이방향 형성에 대한 굽힘정도는 제3도와 제3(a)도에 의해 설명되는 방법에 의해 결정할 수 있다.
여기서 연료봉 조립체(2)를 나타내며 이 연료봉 조립체에서는 예로서, 그 연료봉 조립체의 이동(transporation)이 부정확하여 전 연료봉(5)가 동일한 굽힘을 가진다.
이와 같은 경우, 그 굽힘(bowing)을 결정하기 위하여 이를 연료봉중 바깥열(outer row)의 연료봉을 체크하기에 충분하다.
제1도에서 구체적으로 나타낸 상기 프로브(6)이 제3도 및 제3(a)도에 의해 임의로 선택한 기준선(base line)에서 화살표방향(10)으로 이동하여 상기 프로브의 핑거(7)과 (7a)는 연료봉(5)를 이들 핑거사이에 수용할 수 있다.
상기 프로브가 화살표방향(10)으로 이동하여 전달펄스(19)가 상기 발신용 초음파 탐상실험헤드(8)에서 상기 수신용 초음파 탐상실험헤드(9)로 계속해서 통과한다.
따라서, 표시스크린(display screen)(22)에서는 상기 워터시그널(water signal)이 연료봉에 의해 분산된 다음 더 작은 피이크 높이(17a)로 조절될때까지 상기 초음파 탐상실험헤드(8)(9) 사이에 있는 수로(water path)에 대응되는 피이크높이(17)을 표시한다.
상기 기준선(base line)(21)에서 수로신호(watar-path signal)의 제1변화(fisrt change)까지(위치 1) 상기 프로브(6)이 횡방향 이동을 하는 통로를 X1으로 나타내며 제3도의 우측단에서 리코더플롯(recorder plot)을 나타낸다.
상기 연료봉의 하부단에 있는 위치 1(position)에서 1차 측정을 하는 상기 프로브(6)이 위치 2까지 화살표방향(12)로 이동한다.
상기 송신용 초음파 탐상실험헤드(8)에서 상기 수신용 초음파 탐상실험헤드(9)에 이르기까지 연속적인 음향방출은 수로신호가 연료봉에 의해 외란(外亂, disturbance)될때까지 상기 기준선(21)에서 화살표방향(10)으로 다시 이동한다.
이것에 의해 발생된 피이크 높이의 변화는 위치 2와 관련된 표시스크린(display screen)(22a)에서 명백하다.
상부 기준선(21)에서 수로신호의 변화까지 횡방향 이동하는 통로를 X2로 나타내며, 이와 대응하여 동일하게 레코더 프린트 아우트(recorder print out)를 나타낸다.
상기 프로브를 연료봉의 상부단에 관련된 위치 3까지 화살표방향(12)로 이동시킨 다음 위치 1 및 2에서와 같은 방법으로 측정한다.
기준선(21)에서 수로신호의 변화까지 횡방향으로 이동하는 통로(path)를 X3로 나타내며 이에 대응하여 레코더 프린트 아우트를 나타낸다.
그 플롯(plot)가 확대되면 라인(line) 26에 의한 그 통로 포인트(path point)(23)(24) 및 (25)의 접속으로 그 연료봉 굽힘의 단면을 나타낸다.
한열(a row) 바깥연료봉 이외에, 연료봉 조립체의 나머지 연료봉은 앞서 설명한 바와 방법에 의해 측정할 수 있다.
이와 같은 목적에서 각각의 연료봉은 동일하게 그 기준선(21)에서 있게 된다.
이 경우 측정하고저 하는 연료봉과 기준선(21) 사이에 있는 연료봉은 고려하지 않는다.
체크되는 연료봉이 도달되기에 앞서 음향이 통과하는 수로(water-path)가 결정적인 요인(factor)이 된다.
그리고, 상기 레코더 플롯(recorder plot)만이 기준선(21)에서 검사를 받아야할 연료봉과 관련된 수로신호(water-path signal)의 변화까지 상기 프로브(6)이 이동하는 이동로(path of travel)를 나타낸다.

Claims (3)

  1. 원자로내에서 수직방향으로 형성된 일군(一群)의 연료봉(frel rods)(5)로 구성되어 있고, 그 연료봉이 일정한 간격을 둔 줄(rows)로 배치되어 있으며 평행하게 형성되고 자유단(free ends)에 발사 및 수신용 초음파 탐상실험헤드(ultrasonic test head)(8)(9)를 각각 가진 두개의 프로브(probes)(6)를 구성하고, 물탱크내에 설치된 연료봉 조립체에 상대적으로 이동하며, 하나의 상기 수신용 초음파 발생실험헤드(8)이 그 초음파를 발산하고 그 다른 하나의 상기 수신용 초음파 탐상실험헤드(9)가 그 발산한 초음파를 받아들이는 상기 프로브를 가진 연료봉 조립체(2)의 크기를 체크하는 방법에 있어서, 상기 프로브(6)을 측면(side)에서 상기 연료봉(5) 사이의 갭(gaps)으로 삽입시키며, 상기 프로브(6)이 이동할때 초음파방사(irradiation)가 연속적으로 행하여지고, 발신용 상기 초음파 탐상헤드와 수신용 상기 초음파 탐상헤드 사이에 있는 수로(water path)와 관련있는 피이크(peak)의 높이 및/또는 폭을 사용하여 2개의 상기 연료봉(5) 사이의 간격을 측정하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서, 필요로 하는 피이크(required peak)가 2개의 연료봉(5) 사이에 있는 필요로 하는 간격(spacing)과 관련을 가지며, 실제의 피이크(actual peak)가 그 필요로 하는 피이크와 대비되도록 함을 특징으로 한 상기 방법.
  3. 원자로내에서 수직방향으로 형성된 일군의 연료봉(fuel rods)(5)로 구성되어 있고, 그 연료봉이 일정한 간격을 둔 줄(rows)로 배치되어 있으며, 평행하게 형성되고 자유단(free ends)의 초음파 탐상실험헤드(ultrasonic test head)(8)(9)를 각각 가진 두개의 프로브(probes)(6)을 구성하고, 물탱크내에 설치된 연료봉 조립체에 상대적으로 이동하며, 하나의 상기 초음파 탐상실험헤드(8)이 그 초음파를 발산하고 그 다른 하나의 상기 초음파 탐상실험헤드(9)가 그 초음파를 받아들이는 상기 프로브를 가진 연료봉 조립체(2)의 크기를 첵크하는 방법에 있어서, 상기 브로브(6)을 그 측면에서 상기 연료봉(5) 사이의 갭으로 삽입시켜 각각의 경우 상기 연료봉의 한줄(a row)(27)의 적어도 하나의 연료봉(5)을 수용하며, 초음파방사(ultrasonic irradiation)는 상기 프로브가 이동할때 연속적으로 행하여지고, 워터시그널 감쇄(first water signal attenuation)의 위치 1을 기록하여 그 워터시그널 감쇄의 위치를 축방향으로 볼때 동일한 연료봉상에서 여러가지의 레벨로 결정하며, 접속선(connecting line)(26)은 그 결정된 위치사이에 있는 연료봉(5)의 측단면을 재현(reproduce)시킴을 특징으로 한 상기 방법.
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