초록 ▼

- 본 과제는 원전 냉각재의 누설을 조기에 검지하고 실시간으로 탐지할 수 있는 신개념의 센서 개발을 목표로 수행되었음.
- 전체 연구는 레이저 센서 기술 개발, Mock-up 구성/실증, 누설 평가 알고리듬 개발 부분으로 나누어 체계적으로 진행되었음.
- 레이저 센서 개발 부분에서는 원전 적용성에 주안점을 둔 레이저 센서를 설계/구성하였고 고감도 흡수 분광법인 OFF-Axis ICOS 분광법을 개발한 후 누설시 생성되는 HDO 신호를 검지하여 냉각재 누설 검지에의 적용성을 실증하였음.
- 냉각재 누설을 모사할 수 있

- 본 과제는 원전 냉각재의 누설을 조기에 검지하고 실시간으로 탐지할 수 있는 신개념의 센서 개발을 목표로 수행되었음.
- 전체 연구는 레이저 센서 기술 개발, Mock-up 구성/실증, 누설 평가 알고리듬 개발 부분으로 나누어 체계적으로 진행되었음.
- 레이저 센서 개발 부분에서는 원전 적용성에 주안점을 둔 레이저 센서를 설계/구성하였고 고감도 흡수 분광법인 OFF-Axis ICOS 분광법을 개발한 후 누설시 생성되는 HDO 신호를 검지하여 냉각재 누설 검지에의 적용성을 실증하였음.
- 냉각재 누설을 모사할 수 있는 Mock-up을 설계/구성하였고, 개발된 레이저 센서를 사용하여 성공적으로 냉각재 누설 검지를 실증하였음. 또한 냉각재 누설 부위를 효과적으로 감지할 수 있는 독창적인 위치 검지 기술을 고안하고, 구축된 Mock-up 시스템에서 성공적으로 실증하였음.
- 레이저 센서 기술과 접합하여 냉각재 누설을 실시간으로 감시할 수 있는 누설 검지 알고리듬을 개발하였고 Mock-up 시스템에 적용하였음.

Abstract ▼

◦ The nuclear industry needs strongly a reliable detection system to continuously monitor a coolant leak during a normal operation of reactors for the ensurance of nuclear safety. Up to now, many methods have been developed and employed for the detection of coolant leaks in the nuclear power plants.

◦ The nuclear industry needs strongly a reliable detection system to continuously monitor a coolant leak during a normal operation of reactors for the ensurance of nuclear safety. Up to now, many methods have been developed and employed for the detection of coolant leaks in the nuclear power plants. However, those methods have been found to have some limitations through practical applications.
◦ A reliable detection system for coolant leakage should monitor a low-rated leak at a very early stage and also should detect the leak location as well as the leak quantity. This project aims to develop a new device for the coolant leak detection based on the laser absorption spectroscopy. Since the developed device consists of compact laser and optics, it enables us to detect a low-rated leaks with a high sensitivity and also detect a leak location, giving no effects to pre-installed facilities.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• 목 차 ... 8
• 표 목차 ... 10
• 그림 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 제 1 절 연구 배경 ... 13
• 제 2 절 연구 개발의 필요성 ... 13
• 1. 경제적/산업적 측면 ... 13
• 2. 기술적 측면 ... 14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 20
• 제 1 절 국외 기술 현황 ... 20
• 제 2 절 국내 기술 현황 ... 22
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 24
• 제 1 절 레이저 누설 센서 기본 설계 및 구성 ... 24
• 1. 레이저 센서 기본 설계 및 광학계 구성 ... 24
• 가. 레이저 누설 센서 구성 기본 설계 ... 24
• 나. 광학계 구성 ... 26
• 2. 소형 LD 광원 및 구동 장치 개발 ... 28
• 가. LD 광원의 선정과 사양 ... 28
• 나. LD 구동 드라이버의 선정과 사양 ... 30
• 다. DFB LD 동작 특성조사 ... 32
• 라. 고출력 DFB LD 동작 특성조사 ... 36
• 제 2 절 고감도 레이저 흡수 분광 기술 개발 ... 37
• 1. OFF-Axis ICOS 분광 기술 개발 ... 37
• 가. 광학계 최적화 조건 도출을 위한 선행 연구 ... 37
• 나. OFF-Axis ICOS cell의 설계 및 광학계의 개발 ... 52
• 2. OFF-Axis ICOS 최적 조건 도출 ... 55
• 가. OFF-Axis ICOS 최적 조건의 탐색 ... 55
• 나. 물의 흡수선 관측과 중수(HDO) 검지의 한계 ... 61
• 제 3 절 누설 감시 알고리듬 개발 ... 64
• 1. 누설 진단 알고리즘 개발 ... 64
• 가. 누설 검출 계측 시스템 구성 ... 64
• 나. 누설 검출 알고리즘 개발 ... 67
• 2. 누설 진단 알고리듬 평가 ... 76
• 제 4 절 누설 위치 검지 기술 개발 및 Mock-up 구성 ... 78
• 1. 누설 위치 검지 기술 개발 ... 78
• 가. 누설 위치 검지 장치 구성 ... 78
• 나. 누설 위치 검지 기술 상세 설명 ... 82
• 다. 누설 위치 검지 방법 ... 89
• 2. 누설 검지 Mock-up 구성 및 평가 ... 94
• 가. 누설 검지 Mock-up 구성 ... 94
• 나. Mock-up 에서의 누설 검지 테스트 ... 96
• 제 5 절 결 론 ... 99
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 101
• 제 1 절 목표 달성도 ... 101
• 제 2 절 연구 개발 결과의 관련 분야에의 기여도 ... 102
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 104
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 106
• 제 7 장 참고문헌 ... 107