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원자력발전소 노내 중성자 분포 측정 설비의 검출기 구동시스템 개발
Developing the Detector Drive System of In-core Flux Mapping System for Nuclear Power Plant 원문보기

대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D, 2003 July 21, 2003년, pp.2435 - 2437  

조병학 (한전 전력연구원) ,  신창훈 (한전 전력연구원) ,  변승현 (한전 전력연구원)

초록
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원자력발전소의 노내 중성자 분포 측정 설비는 고장이 발생하여 기능을 상실하면 발전소를 정지하여야 하는 매우 중요한 설비이다. 국내 가압 경수로형 원전에 사용되고 있는 노내 중성자 분포 측정 방식은 이동식과 고정식으로 구분되며, 고리 1, 2, 3, 4호기, 영광 1, 2호기 및 울진 1, 2호기처럼 미국 웨스팅하우스사와 프랑스 프라마톰사가 공급한 원전은 이동식 측정 방식을 채택하고 있고, 그밖에 미국 CE사가 공급한 원전 및 한국 표준형 원전은 고정식 측정 방식을 채택하고 있다. 이동식의 경우 측정 설비의 검출기 구동시스템은 원자로 내부에 설치되어 있는 심블에 검출기를 삽입 또는 인출하면서 검출기가 중성자 분포 정보를 취득한 수 있도록 기계적인 구동 메커니즘을 제공한다. 기존 설비는 협소한 공간에 통로선택기를 복층으로 배치하여 검출기가 지나가는 통로의 구배가 심한 관계로 마찰이 커져 구동설비에 잦은 고장이 발생하였고, 구조적으로도 신뢰성이 떨어지는 문제점을 갖고 있었다. 본 논문에서는 신뢰성이 높고 통로에서의 마찰이 적은 새로운 개념의 이중색인 통로선택기와 구동장치의 설계와 제작 및 적용 결과 등을 다룬다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 사용하였다. 개발 설비에서는 광학적 엔코더를 채용하였는데 엔코더가 방사선에 약한 면을 고려하여 충분한 실험과 방사선 조사시험을 거친 후 결정하였다. 채용된 엔코더는헬리컬 기어가 회전 할 때 1000개의 펄스를 발생하여 약 0.
  • 사용하고 있다. 개발 설비에서는 정밀 속도제어가 가능한 인버터 제어 방식을 채택하였다.
  • 개발된 구동 시스템은 검츨기틀 삽입 또는 인출하는 구동기 4대와 통로선택기로 구성된다. 구동기는 A, B, C, D 4개로 나누어지며 각각 1개씩 총4개의 검출기가 설치된다.
  • 개발된 노내 중성자 분포 측정설비의 검출기 구동시스템은고러] 호기 제幻차 계획옙방정비 기간(200212.29~2003228) 에 원자로 격납건물 속에 설치되었고, 실중시험을 수행하여 설비의 기능, 성능 및 유효성을 최종 검증하였다、실증시험은 기능 및 성능시험, 구동속도 측정 시험으로 나누어 실시되었다.
  • 구동기는 A, B, C, D 4개로 나누어지며 각각 1개씩 총4개의 검출기가 설치된다. 검출기는 원자로 내부에 설치된 심블 속으로 이동하면서 중성자 분포를 측정하는데, 통로선택기의 동작모드에 따라, A는 D와 B, B는 A와 C, C는 B와 D, D는 C와 A의 패스에서 측정 작업을 수행할 수 였다. 교정모드에서 각 검출기는 공통 교정 패스(Common Calib­ ration Path)를 통과함으로써 4개 검출기의 상관관계 정보를 도출하고, 저장모드에서 작업 종료 후 방사선이 많어 방출되는 검출기는 안전하게 차폐구역에 저장된다.
  • 이는 통로선택기와 배관 연결부에서 대부분의 힘손실이 발생함을 의미하므로 밀어 넣는 힘을 중가시키면이 문제가 개선될 것으로 기대하였다. 그러나 구동력을 증가시키면 구동기와 검출기 케이블에 심한 스트레스를 주어 고장의원인 이 되어, 대안으로 Reduced Size Tubing, Reduced Size Detector, Frictionless Limit Switch률 채용하여, 심블 입구에서의 Spiral 케이블의 힘을 50% 정도 중가시켰다. 그러나, 검출기 자체는 구부러지지 않는 부분이 있어 배관의 구경을 줄이는 데에는 한계가 있으므로 근본적으로 배관의 곡률을 중가시켜 배관 구배를 완화하는 것이 최선의 해결책이라 할 수 있다.

대상 데이터

  • 감거나 풀어주는 역할을 한다. 고리1호기의 구형 설비에서는 판 스프링을 2중으로 감아 일정한 토크를 내도록 고안된 스프링 모터를 사용하였으나, 개발 설비에서는 회전수에 따른 토크 특성이 저장 랄에 알맞고 정비가 용이한 AC 토크모터를 채용하였다.
  • 외부통로선택 기 가 회 전하면서 발생하는 마찰과 인 입 배관의 탄성을 극복할 수 있는 충분한 토크를 갖는 기어 모터를 채용하였다. 실험으로 구한 전체 부하토크는 10Nm 이내이며 센터 풀리에 설치되어 있는 토크 리미터는 부하토크가 20Nm에 도달하면 구동력을 차단한다.
  • 개발 설비에서는 광학적 엔코더를 채용하였는데 엔코더가 방사선에 약한 면을 고려하여 충분한 실험과 방사선 조사시험을 거친 후 결정하였다. 채용된 엔코더는헬리컬 기어가 회전 할 때 1000개의 펄스를 발생하여 약 0.78mm의 해상도를 가진다.

이론/모형

  • 고정식 덮개는 나선형 케이블과 마찰을 유발하여 헬리컬 기어의 토크롤 감소시킬 뿐만 아니라 마모가 심한 경우에는 나선형 케이블을 손상시칼 수도 있다. 개발 설비에서는 마찰이 적은 Roller Guide 방식을 채택하였다.
  • 통로선택기는 4대의 구동기에 의해 이동되는 검출기를 36개의 심블 중에서 선택적으로 배치시키는 기능을 수행한다. 개발된 통로선택기는 기구학적으로 신개념의 이중색인(Double Indexing) 방식을 채용함으로써 단충 구조를 갖는다. 이중색인 통로선택기는 4개의 내부통로선택기와 1개의 외부통로선택기 및 인입배관의 꼬임을 방지하는 꼬임 방지 장치로 구성된다.
  • 위치검출기는 검출기의 위치를 측정하기 위한 목적으로 사용되며, 고리 1호기 구형설비에서는 Absolute 방식의 기계식엔코더를 사용하였다. 개발 설비에서는 광학적 엔코더를 채용하였는데 엔코더가 방사선에 약한 면을 고려하여 충분한 실험과 방사선 조사시험을 거친 후 결정하였다.
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